Ūdensziedu olbaltumvielu ekstrakcija

Mazais ūdenszieds (Lemna minor) ir ātri augošs ūdensaugs, kas ir bagāts ar olbaltumvielām un citiem uzturvielu savienojumiem. Ultraskaņas ekstrakciju izmanto kā ļoti efektīvu un uzticamu apstrādes tehnoloģiju, lai no ūdensziediem atbrīvotu olbaltumvielas, lipīdus un fitouzturvielas. Apstrāde ar ultraskaņu ļauj vienkārši un ātri apstrādāt ūdensziedus pārtikas kvalitātes produktu ieguvei.

Ūdensziedi uzturam

Ūdensziedi (Lemna ģints) ir ziedoši ūdensaugi un mazākie zināmie ziedaugi. Ūdensziedi, kas pazīstami arī kā volfijas, ūdens lēcas vai ūdens lēciņas, aug saldūdens vidē un ir sastopami visā pasaulē. Ūdensziedu ģintīs ir zināmas dažādas sugas, piemēram, Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella un Wolffia. Tā kā Lemna augi spēj strauji augt un katru dienu divkāršot savu izmēru, ūdensziedi ir piesaistījuši zinātnieku un pārtikas inženieru interesi uztura, pārtikas nodrošinājuma un funkcionālās pārtikas jomā. Dažviet Dienvidaustrumāzijā ūdensziedi jau izsenis ir pazīstami ar augsto uzturvielu blīvumu, un lielā olbaltumvielu satura dēļ (vairāk nekā 45% no sausās masas) tos dēvē par “dārzeņu gaļas bumbiņu”. Ūdensziediem ir pilnvērtīgs olbaltumvielu profils (tāpat kā vistu olām), kas ietver visas deviņas neaizstājamās un sešas nosacīti neaizstājamās aminoskābes.

Lipīdi un olbaltumvielas no ūdensziediem

Ūdensziedi satur 20–35% olbaltumvielu, 4–7% tauku un 4–10% cietes, rēķinot uz sausmasu. Interesanti, ka aminoskābju sadalījums ūdensziedos ir tuvs PVO ieteikumiem, piemēram, 4,8% lizīna, 2,7% metionīna un cisteīna un 7,7% fenilalanīna un tirozīna. Polinepiesātināto taukskābju saturs bija no 48 līdz 71%, un augstais n3 taukskābju saturs nodrošināja labvēlīgu n6/n3 attiecību – 0,5 vai mazāk.” (Appenroth et al. 2017)

Ūdensziedu paraugu SEM attēli: augšējā rindā redzamas neskartas ūdensziedu kontrolparaugu šūnas
Apakšējā rindā redzami ūdensziedu paraugi, kuru ekstrakcijai izmantota ultraskaņas iekārta UP400ST. Šūnās skaidri redzama mehāniska sagraušana, ko izraisījusi apstrāde ar ultraskaņu.
Pētījums un attēli: ©2023 Inguanez et. al.

Ūdensziedu ultraskaņas ekstrakcija

Ultraskaņas ekstrakciju izmanto ūdensziedu savienojumu, īpaši olbaltumvielu un lipīdu, ieguvei kā pārtikas produktiem. Lemna olbaltumvielu milti un Lemna lipīdi tiek efektīvi atbrīvoti un izolēti no ūdenī augošajiem ūdensziediem.

Kā apstrādi ar ultraskaņu izmanto ūdensziedu ekstrakcijā?

Pēc Lemna ievākšanas lieko ūdeni atdala (piemēram, centrifugējot). Ultraskaņas ekstrakcijai vēlama suspensija ar augstu biomasas saturu (t. i., augstu Lemna koncentrāciju), jo tā padara ultraskaņas procesu efektīvāku. Ūdensziedu suspensija var sastāvēt no ūdensziediem un ūdens vai cita izvēlēta šķīdinātāja. Pēc tam šo suspensiju ievada ultraskaņas reaktorā, kur akustiskā kavitācija sagrauj šūnu matricu un atbrīvo šūnu iekšienē esošos savienojumus ekstrakcijas vidē uz ūdens vai šķīdinātāja bāzes.

Izvēlieties ekstrakcijas šķīdinātāju

Ultraskaņas ekstrakcija ir saderīga ar (gandrīz) jebkura veida šķīdinātāju. Pētījumos ūdensziedu savienojumi ir ekstrahēti, izmantojot tādus šķīdinātājus kā polārais šķīdinātājs etanols, kā arī dažādus nepolāru šķīdinātāju maisījumus, tostarp metanola–etanola, hloroforma–etanola, heksāna–etanola, dietilētera–etanola un petrolētera–etanola maisījumus dažādās tilpuma attiecībās.
Pareizais šķīdinātājs apvienojumā ar apstrādi ar ultraskaņu pastiprina fitouzturvielu atbrīvošanu no ūdensziedu biomasas. Apstrāde ar ultraskaņu homogenizē un sagrauj augu šūnu struktūras, izraisot šūnu sagraušanu un sairšanu. Ultraskaņas ekstrakciju plaši izmanto augu, sēņu un aļģu ekstraktu ražošanā.

Ultraskaņas ekstrakcijas mehānisms

Lielas jaudas ultraskaņas enerģijas ievadīšana šķidrumos vai suspensijās izraisa enerģētiski intensīvu iedarbību, piemēram, akustisko kavitāciju, bīdi un vibrāciju. Šos lielas jaudas ultraskaņas iedarbības veidus veiksmīgi izmanto šūnu struktūru sairdināšanai un sagraušanai. Turklāt apstrāde ar ultraskaņu pārrauj lipīdu, olbaltumvielu un ogļhidrātu molekulārās saites, tādējādi atbrīvojot mērķa makrouzturvielas un fitoķīmiskos savienojumus no augu izcelsmes izejvielu, piemēram, ūdensziedu, šūnu iekšienes. Tādējādi apstrāde ar ultraskaņu ievērojami intensificē ekstrakciju un saīsina tās ilgumu.

Ultraskaņas ekstraktori ūdensziedu olbaltumvielu un lipīdu ieguvei

Hielscher Ultrasonics augstas veiktspējas ultraskaņas ekstrakcijas sistēmas visā pasaulē izmanto pētniecībā un izstrādē, kā arī neliela, vidēja un pilna komerciāla mēroga ražošanā. Augstas veiktspējas ultraskaņas ekstraktori intensificē ekstrakcijas procesu un palielina augstas kvalitātes ekstraktu ražošanas iznākumu un kopējo efektivitāti. Hielscher Ultrasonics piedāvā ekstrakcijas iekārtas jebkuram tilpumam / procesa ražībai. Ar vairāk nekā 25 gadu pieredzi augu izcelsmes izejvielu ekstrakcijā Hielscher Ultrasonics ir jūsu uzticamais partneris augstas veiktspējas ultraskaņas ekstrakcijā!