Hielscher Echografietechniek

Ultrasone algenextractie voor voedingssupplementen

Ultrasone extractie is de superieure methode om algencellen effectief en snel te verstoren. Sonicatie kan de volledige hoeveelheid van de bioactieve bestanddelen vrijgeven, wat de ultrasone techniek zeer efficiënt maakt.

Hoe te halen Proteïnen, Lipiden en Fenoliën uit Algen met Ultrasonics

Algen- en microalgensoorten zijn rijk aan biologisch actieve verbindingen zoals eiwitten, lipiden, carotenoïden, pigmenten (bijv, fycocyanen, astaxanthine enz.), fenolen en polysacchariden. ), fenolica en polysacchariden. Dit maakt ze een veelgebruikt natuurlijk materiaal voor de productie van extracten voor voedingsmiddelen en voedingssupplementen. Veel gebruikte algensoorten voor voedingssupplementen zijn Arthrospira maxima en (ook bekend als spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialisen Ulva spp.. Algen staan bekend als een goede bron van hoogwaardige eiwitten, lipiden, lange-keten PUFA's (d.w.z. omega-3), polysacchariden (bijv. alginaat, carrageen, β-glucanen), vitaminen en antioxidanten.
Spirulina is een breed beschikbaar en veel gebruikt type algen, dat rijk is aan hoog gewaardeerde bioactieve stoffen zoals eiwitten (met 50-70% droge wt). Aangezien Spirulina is goedgekeurd door de FDA (Food Drug Administration van de Verenigde Staten) als GRAS (algemeen erkend als veilig), kunnen spirulina en spirulina-extracten worden gebruikt in gecommercialiseerde voedingsmiddelen of als voedingssupplementen.

Voordelen van ultrasone algenextractie

Ultrasone extractie blinkt uit in alternatieve extractiemethoden in verdeelpunten, zoals hoge opbrengst, betrouwbaarheid, veiligheid, eenvoud en milieuvriendelijkheid.

Volledige extractieopbrengst

Krachtige ultrasonicatoren breken de algencellen open en verstoren ze, zodat het intracellulaire materiaal vrijkomt. Bij de ultrasone extractie komt daardoor het volledige spectrum aan bioactieve stoffen vrij, zoals phycobiliproteïnen, carotenoïden en lipiden en fenolen.
Fycobiliproteïnen kunnen worden onderscheiden in drie grote groepen, namelijk chlorofycocyanen, allofycocyanen en phycoerythrinen. C-Fycocyanine is een natuurlijk blauw pigment, dat op grote schaal wordt gebruikt in voedingsmiddelen en farmaceutische producten. Bij ultrasone extractie komt het volledige spectrum aan eiwitten vrij.

Hielscher Ultrasonics' SonoStation is een eenvoudig te gebruiken ultrasone opstelling voor productieschaal. (Klik om te vergroten!)

Sonostation – een ultrasoon systeem met 2x 2kW ultrasoonapparatuur, geroerde tank en pomp – is een gebruiksvriendelijk systeem voor extractie.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Hoge extractie-efficiëntie

Duangsee et al. (2009) testten twee verschillende methoden van extractie (ultrasoon oplosmiddelextractie en extractie door herhaald invriezen en ontdooien) van bioactieve verbindingen uit de biomassa van Arthospira en vonden dat ultrasoon oplosmiddelextractie een hoger extractie-efficiëntie (22,1%) opleverde dan invriezen en ontdooien (15,6%). Vergelijking van de celbreuk tussen sonicatie en herhaald invriezen en ontdooien toont aan dat sonicatie effectiever is. Ultrasone cavitatie verstoort de algencellen snel en effectief, wat resulteert in een hogere celverstoring in vergelijking met de spiraalvormige cellen die worden behandeld door herhaaldelijk invriezen en ontdooien.
Sonicatie was effectiever in het breken van de celomhulsel in vergelijking met herhaaldelijk bevriezen en ontdooien. De extractieopbrengst van fycocyanine toonde aan dat de verwerkingstemperatuur de extractie-efficiëntie beïnvloedde.

Snel extractieproces

Hoogwaardige ultrasone systemen kunnen een hoog ultrasoon vermogen via hoge amplitudes in de algensuspensie brengen. Dit maakt de ultrasone extractie een zeer snelle verwerkingsmethode.

temperatuurregeling

Ultrasonicatie is een niet-thermische, zuiver mechanische extractietechniek. De afzuigtemperatuur kan nauwkeurig worden geregeld met behulp van een insteekbare temperatuursensor, die is aangesloten op de digitale Hielscher ultrasonicator. De software van Hielscher's digitale ultrasonicatoren maakt het mogelijk om temperatuurlimieten in te stellen, zodat de ultrasone homogenisator pauzeert wanneer de temperatuurlimiet wordt bereikt. De nauwkeurige temperatuurregeling maakt het mogelijk om de thermische afbraak van warmtegevoelige materialen zoals phycobiliproteïnen, vitaminen, polyfenolen, polysacchariden, lipiden en andere bioactieve verbindingen te voorkomen.

Compatibel met diverse oplosmiddelen

Ultrasoon is compatibel met bijna elk oplosmiddel. Ultrasone extractie in combinatie met groene oplosmiddelen zoals water of ethanol produceren schone extracten. Deze ultrasone extracten kunnen veilig worden verwerkt in voedingsmiddelen omdat de extractiemiddelen ethanol en water de GRAS (Generally Recognized As Safe) status hebben.

Reproduceerbaarheid en processtandaardisatie

Hielscher's digitale ultrasonicatoren worden geleverd met een intelligente software en een uitgebreide verscheidenheid aan instellingen voor de ideale extractieparameters. De software protocolleert alle ultrasone procesparameters (bijv. amplitude, nettovermogen, totaal vermogen, temperatuur, druk, tijd, datum) en schrijft de sonische gegevens in een CSV-bestand op de ingebouwde SD-kaart. Hierdoor kunt u uw extractieproces standaardiseren en de geluids- en kwaliteitsuitvoer nauwkeurig controleren. Deze functies helpen u om te voldoen aan de eisen van processtadandizatie en aan de Good Manufacturing Practices (GMP), die beide van groot belang zijn bij de productie van de extracten voor supplementen, voedingsmiddelen of farmaceutische producten.

Ultrasone Phycocyanine Extractie Protocol

Mazumder et al. (2017) onderzochten de optimale verwerkingsparameters voor de ultrasone extractie van fycocyanine en fenolica uit Arthospira platensis. De maximale opbrengst aan fycocyanine (29,9 mg/g) en totale fenolen (2,4 mg/g) werd verkregen bij 40% ethanolconcentratie, 34,9°C extractietemperatuur met behulp van de ultrasone UP50H (50 watt, 30kHz) bij een amplitude van 95% voor een extractietijd van 104,7 sec.

Vernès et al. (2019) gebruikten een UIP1000hdT (1000 W, 20 kHz) ultrasonicator om eiwitten uit spirulina te halen. De ultrasonicator werd uitgerust met een BS2d34 sonotrode en een ultrasone flowreactor (zie onderstaande foto voor de exacte ultrasone extractieopstelling met flowcel en Seepex pomp).

Ultrasone extractieopstelling met UIP1000hdT voor algenextractie

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) setup und onze proteïne-extractie uit spirulina op labschaal
Bron: Vernes et al. 2019

De onderzoeksresultaten tonen aan dat ultrasone extractiecondities die geoptimaliseerd zijn voor de eiwitopbrengst, een licht verhoogde temperatuur en druk met zich meebrengen (zogenaamde manothermosonication MTS). MTS bevordert de massatransfer en maakt het mogelijk om 229% meer eiwitten (28,42 ± 1,15 g/100 g droog wt.) te krijgen dan het conventionele proces zonder ultrasoon geluid (8,63 ± 1,15 g/100 g droog wt.).
Met 28,42 g eiwitten verkregen per 100 g droge spirulina-biomassa in het extract werd in slechts 6 minuten een proteïneherstelsnelheid van 50% bereikt in een continu sonicatieproces. Microscopische beeldvorming toont aan dat akoestische cavitatie de spirulina filamenten beïnvloedt door verschillende mechanismen zoals fragmentatie, sonoporatie, detexturatie. Deze verschillende effecten maken de extractie, het vrijkomen en de solubilisatie van spirulina bioactieve verbindingen gemakkelijker en effectiever, wat resulteert in een hoge eiwitopbrengst van hoge kwaliteit.
Wat betreft de kwaliteit van de ultrasoon geëxtraheerde eiwitten, werden de aminozuren niet afgebroken door een ultrasone behandeling, maar ze zijn wel in een grotere hoeveelheid aanwezig in het geval van sonicatie in vergelijking met de conventionele extractie.
Wanneer manothermosonicatie en ultrasone extractie zonder verhoogde druk en temperatuur worden vergeleken, is het verschil in extractieopbrengst en -efficiëntie slechts minimaal. Daarom wordt alleen ultrasoon geluid beschouwd als de meest economische en eenvoudigste techniek om een hoogwaardig extract rijk aan spirulina-eiwitten te produceren. Ultrasone extractie is een groene, milieuvriendelijke extractietechniek die geschikt is voor de extractie van eiwitten uit spirulina op laboratoriumschaal, die gemakkelijk kan worden geschaald naar pilot- en industriële schaal. (cf. Vernès et al. 2019)

UP400St ultrasone extractie in 8L partij

UP400St voor ultrasone extractie van algen in 8L Batch

Ultrasone extractors met hoge prestaties

Alle extractie-resultaten die op kleine schaal worden bereikt, kunnen lineair worden geschaald naar grotere productiecapaciteiten. Hielscher Ultrasonics grote productportfolio van laboratorium- tot industriële afzuiginstallaties heeft de meest geschikte ultrasoonmachine voor uw beoogde procescapaciteit. Onze ervaren medewerkers begeleiden u van haalbaarheidstesten en procesoptimalisatie tot en met de installatie van uw ultrasoonsysteem op het uiteindelijke productieniveau.

Hielscher Ultrasonics – Geavanceerde extractie-apparatuur

Het Hielscher Ultrasonics productportfolio omvat het volledige scala aan hoogwaardige ultrasone afzuiginstallaties van klein tot groot. Extra accessoires maken het mogelijk om eenvoudig de meest geschikte ultrasone apparaatconfiguratie voor uw proces te monteren. De optimale ultrasone opstelling is afhankelijk van de beoogde capaciteit, het volume, de grondstof, het batch- of inline-proces en de tijdslijn. De robuustheid van Hielscher's ultrasoon apparatuur maakt het mogelijk om 24 uur per dag, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen te werken.

Kies uit verschillende accessoires zoals:

  • sonotrodes met verschillende maten, diameters en vormen
  • sonotrodes voor hoge amplitude van 200µm en hoger
  • stromingscelreactoren met verschillende volumes en geometrieën
  • talrijke boosterhoorns om de winst te verhogen of te verlagen
  • complete sonica-opstellingen zoals de SonoStation, met inbegrip van ultrasone afzuiging, tank, roerwerk en pomp
  • insteekbare temperatuursensoren
  • insteekbare druksensoren

Onze goed opgeleide, langjarige medewerkers zullen u raadplegen en u het meest geschikte ultrasone systeem voor uw afzuigproces aanbevelen!

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om aanvullende informatie aan te vragen over ultrasone processoren, toepassingen en prijs. Wij bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem aan dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.


Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor dispersie, emulgatie en celextractie.

Krachtige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar piloot en industrieel schaal.

Literatuur / Referenties



Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Spirulina

Spirulina, een prokaryotische bacterie, is rijk aan pigmenten zoals carotenoïden, chlorofyl en phycocyanine. Carotenoïden (bijvoorbeeld β-caroteen, een oranje-geel pigment), chlorofyl en fycocyanine zijn respectievelijk te vinden bij 0,4, 1,0 en 14% droge wt. Fycocyanine is blauwgroen eiwit, een zogenaamd biliproteïne, dat zich in fotosynthetische lamellen in het cytoplasmatische membraan van de cyanobacteriën bevindt.
Het wordt gebruikt als voedingsadditief en -kleurstof, voedingssupplement en voor immunodiagnostische toepassingen.