Hielscher ultraskaņas tehnoloģija

Ultraskaņas ieguve un saglabāšana

No šūnu struktūru (sabrukšanas) ar ultraskaņu dezintegrācijas izmanto ekstrakcijas iekššūnas savienojumiem vai mikrobu inaktivācijas.

fons

Mikrobioloģijā, ultraskaņas galvenokārt saistīta ar šūnu traucējumi (sabrukšanas) vai Sadrumstalot (Allinger 1975). Kad sonicating šķidrumus augstu intensitāti, skaņu viļņi, kas pavairot vērā šķidrā barotnē rezultātā maiņstrāvas augsta spiediena (kompresijas) un zema spiediena (retināšana) ciklus, ar likmēm, atkarībā no frekvences.
zema spiediena cikla laikā, augstas intensitātes ultraskaņas viļņus rada nelielu vakuuma burbuļi vai tukšumus šķidrumā. Kad burbuļi sasniegt apjomu, kurā tie vairs nevar absorbēt enerģiju, tie sabrukt spēcīgi augsta spiediena cikla laikā. Šis fenomens tiek saukts dobums. sabrukums ļoti augsta temperatūra (apm. 5,000K) un spiedienu laikā (apm. 2,000atm) tiek sasniegta uz vietas. No kavitācija burbuļa sabrukums izraisa arī šķidrumu strūklu līdz 280 miljoni / s ātrumu Iegūtie bīdes spēki lauzt šūnu aploksni mehāniski un uzlabotu materiālu nodošanu. Ultraskaņas var būt vai nu destruktīvas vai konstruktīvas ietekmi uz šūnām atkarībā no apstrādei ar ultraskaņu parametriem nodarbināto.

Cell noārdīšana

Saskaņā ar intensīvu apstrādei ar ultraskaņu enzīmu vai olbaltumvielas var tikt atbrīvota no šūnām vai subcellular organellās kā rezultātā Cell noārdīšana. Šajā gadījumā, savienojums, kas izšķīst šķīdinātājs tiek liktas nešķīstošā struktūrā. Lai iegūtu to, šūnu membrānu ir jāiznīcina. Šūnu traucējumi ir jutīgs process, jo šūnu sieniņām ir spēja izturēt augstu osmotisko spiedienu iekšā. Laba kontrole šūnu traucējumus, ir nepieciešams, lai izvairītos no netraucēti atbrīvot visus starpšūnu produktu, tostarp šūnu gruvešiem un nukleīnskābju, vai produkta denaturācija.
Ultrasonication kalpo kā labi kontrolējamu līdzekļus šūnu sairšanu. Lai to izdarītu, mehāniskās sekas ultraskaņu nodrošina ātrāku un pilnīgāku iekļūšanu šķīdinātāju uz šūnu materiālu un uzlabot masveida nodošanu. Ultraskaņas sasniedz lielāku iekļūšanu šķīdinātāju uz auga audiem un uzlabo masas pārneses. Ultraskaņas viļņi kas rada kavitāciju traucē šūnu sieniņu un atvieglot atbrīvošanu matricas komponentiem.

Lielapjoma pārsūtīšana

Vispār, ultraskaņas var novest pie permeabilization šūnu membrānu iekšpusē uz jonu (pantomīma 1978), Un tas var samazināt selektivitāti šūnu membrānās būtiski. Mehāniska aktivitāte no ultraskaņas atbalsta difūziju šķīdinātāju audos. Kā ultraskaņas pārtraukumiem šūnu sienu mehāniski ar kavitācijas bīdes spēku, tas atvieglo pārvietošanu no šūnas iekļaušanu šķīdinātājā. Daļiņu izmēru samazināšana ar ultraskaņas dobums palielina virsmas laukums saskarē starp cieto un šķidro fāzi.

Olbaltumvielu un Enzīmu ekstrakcija

Jo īpaši ieguve enzīmu un olbaltumvielu uzglabā šūnās un subcellular daļiņām ir unikāls un efektīvs pielietojums augstas intensitātes ultraskaņu (Kims 1989), Kā ieguve organisko savienojumu ietvertas ķermeņa augu un sēklu tam ar šķīdinātāju, var būtiski uzlabot. Tāpēc ultraskaņa ir potenciālo labumu ieguvi un izolēšanu jaunu potenciāli bioaktīvo komponentu, piem no non-izmantotas by-produkta plūsmas, kas veidoti pašreizējo procesu. Ultraskaņas var arī palīdzēt pastiprināt ietekmi fermentu ārstēšanu, un tas samazina fermenta daudzums, kas nepieciešams, vai palielināt ražu Ekstrahējamu attiecīgo savienojumu.

Lipīdu un proteīnu

Ultrasonication bieži izmanto, lai uzlabotu ieguves lipīdu un proteīnu no augu sēklām, piemēram, sojas pupu (piem miltiem vai attaukotu sojas pupām) vai citas eļļas sēklas. Šajā gadījumā, iznīcinot šūnu sienu atvieglo presēšana (auksts vai karsts), un līdz ar to samazina atlikušo eļļu vai taukus nospiežot kūka.

Nepārtrauktas ultraskaņas ekstrakcijas ietekme uz ražu izklaidus proteīna tika pierādīta ar Moulton et al. Apstrādei ar ultraskaņu palielinājās par izklaidus proteīna atgūšanu pakāpeniski kā pārslu / šķīdinātāja attiecība mainīts no 1:10 līdz 1:30. Tas parādīja, ka ultraskaņas spēj peptize sojas proteīna, gandrīz ikvienā komerciāla caurlaidspēju un ka ultraskaņu enerģija, kas nepieciešama, bija viszemākais, kad tika izmantotas biezāka mēslus. (Moulton et al. 1982)

Piemērojami: Citrus eļļas no augļiem, naftas ieguve no zemes sinepju, zemesriekstu, rapša, herb eļļu (ehinacejas), rapšu, sojas, kukurūzas

Liberation fenola savienojumu un antociānu

Fermenti, piemēram, pektināzes, cellulases un hemicellulases tiek plaši izmantotas sulas pārstrādei, lai pasliktināt šūnu sienām un uzlabotu sulas extractability. No šūnu sieniņu matricā traucējumi arī izdala komponentus, piemēram, fenola savienojumu Sulā. Ultraskaņa uzlabo ekstrakcijas procesā, un tāpēc var izraisīt ar fenolu, alkaloīdu un sulu ražu pieaugumu, ko parasti palicis preses kūka.

Labvēlīgā ietekme ultraskaņu atbrīvošanās fenola savienojumu un antociānu no vīnogu un ogu matricu, jo īpaši no mellenes (Mellenes) Un upenes (Ribes) Sulā, tika pētīta VTT Biotechnology, Somija (MAXFUN EU-projekts) izmantojot ultraskaņas procesors UIP2000hd pēc atkausēšanas, maisīšanai un fermentu inkubācijas. No šūnu sienu enzīmu ārstēšanā traucējumi (Pectinex BE-3L par mellenēm un Biopectinase CCM upenēm), tika uzlabota, kad kopā ar ultraskaņu. “US ārstēšana palielināt koncentrāciju fenola savienojumu ar melleņu sulas ar vairāk nekā 15%. […] Par ASV (ultraskaņas) ietekme bija nozīmīgs ar upenēm, kas ir daudz grūtāks ogu sulas apstrādi nekā mellenēm ņemot vērā to augsto saturu pektīns un dažādu šūnu sienu arhitektūru. […] Koncentrācija fenola savienojumu sulā palielinājās par 15-25%, izmantojot ASV (ultraskaņas) ārstēšanu pēc fermentu inkubācijas.” (Mokkila et al. 2004)

Mikrobu un Enzīmu Inaktivācija

Mikrobu un fermentu inaktivācijas (konservācijas), piemēram, augļu sulas un mērces ir vēl viena piemērošana ultraskaņu pārtikas pārstrādē. Mūsdienās konservācija ar temperatūras paaugstināšanos uz īsiem laika periodiem (pasterizācija) joprojām ir visizplatītākā mikrobu vai fermentu inaktivācijas apstrādes metode, kas noved pie ilgāka glabāšanas laika (konservācija). Sakarā ar pakļaušanu augstas temperatūras, šī termiskā metode bieži vien ir trūkumi daudziem pārtikas produktiem.
Jaunu vielu ražošana no termiski katalizē reakcijas un modifikācija makromolekulu, kā arī deformācija augu un dzīvnieku struktūru izvēli kvalitātes zudums var samazināt. Tādēļ, termiska apstrāde var izraisīt nevēlamas izmaiņas sensoro atribūtiem, t.i., faktūru, garšu, krāsu, smaržu, un uztura īpašības, t.i., vitamīnus un proteīnu. Ultraskaņa ir efektīvs bez siltuma (minimāli) apstrāde alternatīva.

Siltuma radītas vietējā līmenī, ko kavitācija un radītas radikāļiem var novest pie inaktivē fermentu ar ultraskaņu (El'piner 1964). Pie pietiekami zems ultraskaņu strukturālās un vielmaiņas izmaiņas var notikt šūnās bez viņu iznīcināšanu. Par peroksidāzes, kas ir atrodams lielākajā daļā izejvielas un unblanched augļiem un dārzeņiem, un to var, jo īpaši, kas saistīts ar attīstību piegaršām un krāsas pigmentus darbība var būtiski samazināt, izmantojot ultraskaņu. Termoneizturīgu enzīmi, piemēram, lipāzes un proteāzes, kas iztur ļoti augstas temperatūras apstrādi, un kas var samazināt kvalitāti un glabāšanas laiks un termiski apstrādāta piena un citu piena produktu, var inaktivēta efektīvāk, vienlaicīgi pielietojot ultraskaņu, karstums un spiediens (MTS).

Ultraskaņa ir pierādījusi savu potenciālu iznīcināšanu pārtikas izraisītu patogēnu, piemēram, E. coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, kriptosporas cistas, Un poliomielīta vīruss.

Piemērojami: saglabāšanai džema, marmelādes vai virskārtas, piem par saldējuma, augļu sulas un mērces, gaļas produktu, piena

Sinerģija ar ultraskaņu ar temperatūras un spiediena

Ultrasonication bieži ir efektīvāka, ja kopā ar citiem pretmikrobu metodēm, tādām kā:

  • termo-apstrādei ar ultraskaņu, t.i., siltuma un ultraskaņa
  • Mano-apstrādei ar ultraskaņu, t.i., spiediens un ultraskaņa
  • mano-termo-apstrādei ar ultraskaņu, t.i. spiedienu, siltumu un ultraskaņas

Kombinēta piemērošana ultraskaņas ar siltumu un / vai spiedienu, ir ieteicams Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae, un Aeromonas hydrophila.

process Development

Atšķirībā no citiem non-termiskos procesos, piemēram, augsta hidrostatiskā spiediena (HP), saspiestā oglekļa dioksīda (cCO2) un superkritiskais oglekļa dioksīda (ScCO2) un augstiem elektriskā lauka impulsiem (help), ultraskaņa var viegli testēt lab vai sols-top atzīmi – radot reproducējamus rezultātus apjoma palielināšanai. Intensitāte un kavitācijas īpašības var viegli pielāgot īpašu ekstrakcijas procesā, lai sasniegtu konkrētus mērķus. Amplitūdas un var mainīt spiedienu plašā diapazonā, piemēram, lai noteiktu visvairāk enerģijas efektīvu ekstrakcijas iestatīšanu. Grūts audi būtu jāveic, izmērcē, malšanai vai pulverizācija pirms ultrasonication.

E. coli

Lai izgatavotu nelielu daudzumu rekombinanto proteīnu pētījumiem un raksturošanai to bioloģiskās īpašības, E. coli ir baktērija izvēles. Attīrīšanas tags, piem polyhistidine tail, beta-galaktozidāzes, vai maltoze saistoša
proteīni, parasti tiek savienoti, lai rekombinanto proteīnu, lai padarītu tos atdalāms no šūnu ekstraktu ar tīrības pakāpi pietiekami vairumam analītiskos nolūkos. Ultrasonication ļauj palielināt proteīnu atbrīvošanu, jo īpaši tad, kad ražošana raža ir zema, un, lai saglabātu struktūru un aktivitāti rekombinanto olbaltumvielu.

Traucējumu, E. coli šūnas, lai iegūtu kopējo himozīnu olbaltumvielas tika pētīta ar Kim un Zayas.

Saffron ekstrakcija

Saffron ir pazīstama kā visdārgākā Spice pasaules tirgū un izceļas ar savu trauslo garšu, rūgto garšu un pievilcīgu dzeltenu krāsu. Safrāna Spice ir iegūts no sarkana stigma uz safrāna Crocus ziedu. Pēc žāvēšanas, šīs daļas tiek izmantotas kā garšvielas kulināriju vai kā krāsviela. Intensīvā raksturīgo garšu safrāna rezultātus, jo īpaši no trim savienojumiem: crocins, picrocrocin un safranal.

Kadkhodaee un Hemmati-Kakhki ir parādīts pētījumā, kas ultraskaņu būtiski pieauga ieguves ražu un samazinātu apstrādes laiku ievērojami. Faktiski, rezultātus pēc ultrasonogrāfijas ieguvi bija uzkrītoši labāka nekā tradicionālā aukstā ūdens ieguvei, kuru ierosina ISO. Lai veiktu pētījumu, Kadkhodaee un Hemmati-Kakhki izmantoja Hielscher s ultraskaņas ierīce UP50H. Labākie rezultāti ir sasniegti ar pulsējošā ultraskaņu. Tas nozīmē, ka īsi impulsu intervāls ir efektīvāki nekā nepārtrauktas ultraskaņu.

oksidācija

Pie kontrolētos intensitātei, pielietojot ultraskaņu, lai biotransformācijas un fermentācijas labi var izraisīt pastiprinātu bioprocessing dēļ izraisītas bioloģisko ietekmi, un sakarā ar atvieglotas šūnu masu pārskaitījumu. No kontrolētai ultraskaņu pieteikuma (20kHz) ietekme uz oksidēšanas holesterīna līdz cholestenone, novietojot šūnas Rodococcus erythropolis ATCC 25544 (agrāk Nocardia erythropolis) Tika pētīta Bārs.

Holesterīns + O2 = Holest-4-en-3-one + H2O2

Šī sistēma ir tipisks mikrobu pārvērtības sterolu un steroīdu, ka pamatne un produkti ir ūdenī nešķīstošie cietas vielas. Tāpēc šī sistēma ir diezgan unikāla ar to, ka gan šūnās un cietas vielas var tikt ietekmi ultraskaņu (Bārs, 1987). Pie pietiekami zemu ultraskaņas intensitāti, kas saglabājusies strukturālo integritāti šūnu un uztur savu metaboliskā aktivitāte, Bārs novēroja būtisku uzlabojumu Kinetic likmēm biopārveidošanās mikrobu mēslus ar 1,0 un 2,5 g / l, holesterīna, kad sonicated par 5s katru 10mn ar ar izejas jaudu 0.2W / cm². Ultraskaņas neuzrādīja ietekmi uz fermentu oksidēšanas holesterīna (2,5 G / L) ar holesterīna oksidāzi.

izdevīgi Technology

Ar ultraskaņas kavitācija ieguves un pārtikas saglabāšanu izmantošana ir jauns spēcīgs apstrādes tehnoloģija, ko nevar piemērot tikai droši un videi draudzīgi, bet arī efektīvi un ekonomiski. Homogenizēt un saglabājot efektu var viegli izmantot augļu sulām un biezeņiem (piemēram apelsīnu, ābolu, greipfrūtu, mango, vīnogas, plūmes), kā arī dārzeņu mērces un zupas, piemēram, tomātu mērci vai sparģeļu zupa.

Pieprasīt vairāk informācijas!

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo formu, ja vēlaties pieprasīt papildu informāciju par lietošanu ultraskaņu ieguvi un saglabāšanu.









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


Literatūra

Allinger, H. (1975): Amerikāņu laboratorija, 7 (10), 75 (1975).

Bārs, R. (1987): Ultraskaņas Uzlabotās bioprocesiemJo: Biotehnoloģijas un Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).

El'piner, S.I. (1964): Ultraskaņas: fiziskā, ķīmiskā un Bioloģiskās efekti (konsultanti birojs, New York, 1964), 53-78.

Kadkhodaee, R .; Hemmati-Kakhki A .: Ultraskaņas ieguves aktīvo savienojumu no Saffron, jo: Internetā Publikācija.

Kim, S. M. un Zayas, Griffm (1989): Processing parametrs no himozīnu ekstrakcijas ar ultraskaņu; in J. Food Sci. 54: 700.

Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Apvienojot jaudas ultraskaņas ar enzīmiem ogu sulas apstrādiPēc: 2. Int. Conf. Biokatalīzi ēdienu un dzērienu, 19-22.9.2004, Štutgartē, Vācijā.

Moulton, K.J., Wang, L.C. (1982): Pilots Augu pētījums Nepārtrauktās Ultraskaņas ieguve sojas proteīna, kas: Vēstnesī Pārtikas zinātnes, 47. sējums, 1982.

Pantomīma, C.I. (1978): Ultraskaņas ietekme uz fibroblastu in vitro: Ph.D. Disertācija, University of London, London, England, 1978.