Ultraskaņas aļģu ekstrakcija uztura bagātinātājiem

Ultraskaņas ekstrakcija ir labākā metode, lai efektīvi un ātri izjauktu aļģu šūnas. Ultraskaņas apstrāde var atbrīvot visu bioaktīvo savienojumu daudzumu, kas padara ultraskaņas tehniku ļoti efektīvu.

Kā iegūt olbaltumvielas, lipīdus un fenolus no aļģēm ar ultraskaņu

Aļģu un mikroaļģu sugas ir bagātas ar bioloģiski aktīviem savienojumiem, piemēram, olbaltumvielām, lipīdiem, karotinoīdiem, pigmentiem (piemēram, fikocianīniem, astaksantīnu u.c.), fenoliem un polisaharīdiem (piemēram, karaginēniem). Tas padara tos par plaši izmantotu dabisku materiālu, lai ražotu ekstraktus pārtikai un uztura bagātinātājiem. Parasti izmantotās aļģu sugas uztura bagātinātājiem ir Arthrospira maxima un (pazīstama arī kā spirulīna), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis un Ulva spp. Ir zināms, ka aļģes ir labs augstas kvalitātes olbaltumvielu, lipīdu, garo ķēžu PUFA (t.i., omega-3), polisaharīdu (piemēram, algināta, karagināna, β-glikānu), vitamīnu un antioksidantu avots.
Spirulīna ir plaši izmantots aļģu veids, kas ir bagāts ar augstvērtīgiem bioaktīviem savienojumiem, piemēram, olbaltumvielām (ar 50–70% sausu masas). Tā kā FDA (Amerikas Savienoto Valstu Pārtikas zāļu pārvalde) ir apstiprinājusi Spirulīnu kā GRAS (vispārēji atzītu par drošu), spirulīnas un spirulīnas ekstraktus var izmantot komercializētos pārtikas produktos vai kā uztura bagātinātājus.

Ultraskaņas aļģu ekstrakcijas priekšrocības

Ultraskaņas ekstrakcija izceļas ar alternatīvām ekstrakcijas metodēm kolektora punktos, piemēram, augstu ražu, uzticamību, drošību, vienkāršību un videi draudzīgumu.

Pilnīga ekstrakcijas raža

Augstas veiktspējas ultrasonikatori izjauc aļģu šūnas un traucē tās tā, lai intracelulārais materiāls tiktu atbrīvots. Ultraskaņas ekstrakcija tādējādi atbrīvo pilnu bioaktīvo savienojumu spektru, piemēram, phycobiliproteins, karotinoīdus un lipīdus un fenolus.
Phycobiliproteins var iedalīt trīs galvenajās grupās, proti, hlor-fikocianīni, allophycocianīni un phycoerythrins. C-Phycocyanin ir dabisks zils pigments, ko plaši izmanto pārtikas un farmācijas produktos. Ultraskaņas ekstrakcija atbrīvo pilnu proteīnu spektru.

augsta ekstrakcijas efektivitāte

(2009) pārbaudīja divas dažādas Arthospira biomasas bioaktīvo savienojumu ekstrakcijas metodes (ultrasoniski atbalstīta šķīdinātāja ekstrakcija un ekstrakcija, atkārtoti sasaldējot un atkausējot) un konstatēja, ka ultraskaņas šķīdinātāja ekstrakcija radīja augstāku ekstrakcijas efektivitāti (22,1%) nekā sasaldēšana un atkausēšana (15,6%). Šūnu plīsuma salīdzinājums starp ultraskaņu un atkārtotu sasaldēšanu un atkausēšanu liecina, ka ultraskaņas apstrāde ir efektīvāka. Ultraskaņas kavitācija traucē aļģu šūnām ātri un efektīvi, kas izraisa lielāku šūnu darbības traucējumus, salīdzinot ar spirulīnas šūnām, kas apstrādātas ar atkārtotu sasaldēšanu un atkausēšanu.
Ultraskaņas apstrāde bija efektīvāka, lai izjauktu šūnu aploksni, salīdzinot ar atkārtotu sasalšanu un atkausēšanu. Fikocianīna ekstrakcijas iznākums parādīja, ka apstrādes temperatūra ietekmēja ekstrakcijas efektivitāti.

Ātrs ekstrakcijas process

Augstas veiktspējas ultraskaņas sistēmas var izmantot augstu ultraskaņas jaudu, izmantojot augstas amplitūdas aļģu suspensijā. Tas padara ultraskaņas ekstrakciju par ļoti ātru apstrādes metodi.

temperatūras kontrole

Ultrasonication ir ne-termiska, tīri mehāniska ekstrakcijas tehnika. Ekstrakcijas temperatūru var precīzi kontrolēt, izmantojot pievienojamu temperatūras sensoru, kas ir savienots ar digitālo Hielscher ultrasonikatoru. Hielscher digitālo ultrasonikatoru programmatūra ļauj iestatīt temperatūras ierobežojumus, lai ultraskaņas homogenizators apturētu, kad tiek sasniegta temperatūras robeža. Precīza temperatūras kontrole ļauj novērst karstumjutīgu materiālu, piemēram, fikobiliproteīnu, vitamīnu, polifenolu, polisaharīdu, lipīdu un citu bioaktīvo savienojumu, termisko noārdīšanos.

Savietojams ar dažādiem šķīdinātājiem

Ultrasonication ir saderīgs ar gandrīz jebkuru šķīdinātāju. Ultraskaņas ekstrakcija kombinācijā ar zaļajiem šķīdinātājiem, piemēram, ūdeni vai etanolu, rada tīrus ekstraktus. Šos ultraskaņas ekstraktus var droši iekļaut pārtikas produktos, jo ekstrakcijas šķīdinātājiem etanolam un ūdenim ir GRAS (vispārēji atzīts par drošu) statuss.

Reproducējamība un procesa standartizācija

Hielscher digitālie ultrasonikatori nāk ar inteliģentu programmatūru un izstrādātu dažādu iestatījumu klāstu ideāliem ekstrakcijas parametriem. Programmatūra protokolē visus ultraskaņas procesa parametrus (piemēram, amplitūdu, lietderīgo jaudu, kopējo jaudu, temperatūru, spiedienu, laiku, datumu) un ieraksta ultraskaņas datus CSV failā iebūvētajā SD kartē. Tas ļauj standartizēt ekstrakcijas procesu un cieši uzraudzīt ultraskaņas apstrādi un kvalitātes produkciju. Šīs funkcijas palīdz izpildīt procesa stadandizācijas prasības, kā arī labu ražošanas praksi (LRP), kas ir ļoti svarīgas, ja ekstrakti tiek ražoti piedevām, pārtikas vai farmācijas produktiem.

Ultraskaņas fikocianīna ekstrakcijas protokols

(2017) pētīja optimālos apstrādes parametrus fikocianīna un fenolu ultraskaņas ekstrakcijai no Arthospira platensis. Maksimālais fikocianīna (29,9 mg / g) un kopējo fenolu (2,4 mg / g) iznākums tika iegūts pie 40% etanola koncentrācijas, 34,9 ° C ekstrakcijas temperatūras, izmantojot ultrasonicator UP50H (50 vati, 30kHz) ar amplitūdu 95% ekstrakcijas laikam 104,7 sek.

(2019) izmantoja UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ultrasonicator, lai iegūtu proteīnus no spirulīnas. Ultrasonicator bija aprīkots ar BS2d34 sonotrode un ultraskaņas plūsmas reaktoru (skatīt attēlu zemāk, lai iegūtu precīzu ultraskaņas ekstrakcijas iestatījumu ar plūsmas šūnu un Seepex sūkni).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) iestatīšana un mūsu olbaltumvielu ekstrakcija no spirulīnas laboratorijas mērogā
avots: Vernes et al. 2019

Pētījuma rezultāti liecina, ka ultraskaņas ekstrakcijas apstākļi, kas optimizēti olbaltumvielu ražai, ietver nedaudz paaugstinātu temperatūru un spiedienu (tā saukto manothermosonication MTS). MTS veicina masas pārnesi un ļauj iegūt par 229% vairāk olbaltumvielu (28,42 ± 1,15 g/100 g sausas masas) nekā parastais process bez ultraskaņas (8,63 ± 1,15 g/100 g sausā masas).
Ar 28,42 g olbaltumvielu, kas iegūtas uz 100 g sausas spirulīnas biomasas ekstraktā, olbaltumvielu atgūšanas ātrums 50% tika sasniegts tikai 6 minūtēs nepārtrauktā ultraskaņas apstrādes procesā. Mikroskopiskā attēlveidošana atklāj, ka akustiskā kavitācija ietekmē spirulīnas pavedienus ar dažādiem mehānismiem, piemēram, sadrumstalotību, sonoporāciju, deteksturāciju. Šie dažādie efekti padara spirulīnas bioaktīvo savienojumu ekstrakciju, izdalīšanos un šķīdināšanu vieglāku un efektīvāku, kā rezultātā tiek iegūts augstas kvalitātes olbaltumvielu daudzums.
Attiecībā uz ultrasoniski ekstrahēto proteīnu kvalitāti ultraskaņas apstrāde nenoārdīja aminoskābes, bet ultraskaņas gadījumā tās ir lielākā daudzumā, salīdzinot ar parasto ekstrakciju.
Salīdzinot manothermosonication un ultraskaņas ekstrakciju bez paaugstināta spiediena un temperatūras, ekstrakcijas ražas un efektivitātes atšķirība ir tikai minimāla. Tāpēc tikai ultraskaņa tiek uzskatīta par visekonomiskāko un vienkāršāko paņēmienu, lai ražotu augstas kvalitātes ekstraktu, kas bagāts ar spirulīnas proteīniem. Ultraskaņas ekstrakcija ir zaļa, videi draudzīga ekstrakcijas tehnika, kas piemērota olbaltumvielu ekstrakcijai no spirulīnas laboratorijas mērogā, ko var viegli mērogot līdz izmēģinājuma un rūpnieciskam mērogam. (sk. Vernès et al. 2019)

Augstas veiktspējas ultraskaņas nosūcēji

Visus ekstrakcijas rezultātus, kas sasniegti nelielā mērogā, var lineāri mērogot līdz lielākām ražošanas jaudām. Hielscher Ultrasonics lielajam produktu portfelim no laboratorijas līdz rūpnieciskajām ekstrakcijas sistēmām ir vispiemērotākais ultrasonikators jūsu paredzētajai procesa jaudai. Mūsu ilggadējie pieredzējušie darbinieki palīdzēs jums no priekšizpētes un procesa optimizācijas līdz jūsu ultraskaņas sistēmas uzstādīšanai galīgajā ražošanas līmenī.

Hielscher Ultrasonics – Sarežģītas ekstrakcijas iekārtas

Hielscher Ultrasonics produktu portfelis aptver pilnu augstas veiktspējas ultraskaņas nosūcēju klāstu no maziem līdz lieliem. Papildu piederumi ļauj viegli samontēt vispiemērotāko ultraskaņas ierīces konfigurāciju jūsu procesam. Optimālais ultraskaņas iestatījums ir atkarīgs no paredzētās jaudas, apjoma, izejvielas, partijas vai inline procesa un laika grafika. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē. Ultraskaņas ekstrakcijas procesu lineārā mērogojamība ļauj vienkārši un droši palielināt ražošanu. Lasiet vairāk par ultraskaņas ekstrakcijas procesu lineāro mērogošanu!

Izvēlieties no dažādiem piederumiem, piemēram:

• Sonotrodes ar dažādiem izmēriem, diametriem un formām
• sonotrodes augstai amplitūdai 200 μm un augstāk
• plūsmas šūnu reaktori ar dažādiem tilpumiem un ģeometrijām
• daudzi pastiprinātāja ragi, lai palielinātu vai samazinātu ieguvumus
• pilnīgi ultraskaņas iestatījumi, piemēram, SonoStation, kas ietver ultraskaņas nosūcēju, tvertni, maisītāju un sūkni
• Pievienojami temperatūras sensori
• Pievienojami spiediena sensori

Mūsu labi apmācītie, ilgi pieredzējušie darbinieki konsultēs jūs un ieteiks vispiemērotāko ultraskaņas sistēmu jūsu ekstrakcijas procesa prasībām!

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu: