Hielscher ultralydteknologi

Ultralyd kollagenutvinning

  • Kollagen er rik på proteiner og brukes mye i mangfoldige industrielle applikasjoner, for eksempel mat, pharma, tilsetningsstoffer etc.
  • Sonikering kan lett kombineres med enzymatisk eller sur ekstraksjon av kollagen.
  • Implementeringen av ultralyd til kollagenutvinningsprosessen resulterer i høyere utbytter og raskere utvinning.

Ultralydseffekter på kollagenutvinning

Høy intensitet ultralyd er mye brukt til å forbedre masseoverføring i våte prosesser, f. eks utvinning, sonochemistry etc. Ekstraksjon (også kjent som kollagen isolasjon) av kollagen kan bli betydelig forbedret ved ultralydbehandling. Sonikering hjelpemidler under kløften av kollagen underlaget, åpner opp kollagen fibrils, og dermed enzymatisk hydrolyse eller syre behandling er lettere.

Ultrasonisk assistert Enzymatic Extraction

Sonikering er kjent for sin evne til å øke enzymaktiviteten. Denne effekten er basert på ultralyd-dispergering og deagglomerering av pepsin aggregater. Homogent dispergert enzymer gi en øket overflate for masseoverføring, som er korrelert til høyere enzymaktivitet. Videre åpner den kraftige ultralyd bølger opp kollagen fibriller slik at kollagen er utgitt.

Ultralyd Pepsin Utvinning: Pepsin kombinert ultralydet øker utbyttet av kollagen opp til ca. 124% og reduserer signifikant ekstraksjonstiden i sammenligning med konvensjonell pepsinhydrolyse. Sirkulær dikroismeanalyse, atomkraftmikroskopi og FTIR viste at triple helixstrukturen av det ekstraherte kollagen ikke var påvirket av sonikering og forblir intakt. (Li et al. 2009) Dette gjør ultralydsassistent pepsinutvinning svært praktisk for næringsmiddelindustrien som gir økt proteinutvinningsgrad i en betydelig kortere behandlingstid.

I en komparativ studie av ultralyd vs ikke-ultralydsekstraksjon av kollagen fra bovin sene, blir ultralydbehandlingen (20kHz, pulsmodus 20/20 sek.) Overbevist av høyere utbytte og effektivitet. Den konvensjonelle ekstraksjon ble utført med pepsin i eddiksyre i 48 timer. Ultralydsekstraksjonen ble utført under samme betingelser, men eksponeringstidene for sonikering (3 til 24 timer) og pepsin (24 til 45 timer) ble variert, hvilket resulterte i totalt 48 timers behandling. Ultralyd-pepsinekstraksjonen viste overlegen effektivitet av kollagenutvinning, og oppnådde et utbytte på 6,2% når det konvensjonelle ekstraksjonsutbytte var 2,4%. Beste resultater ble oppnådd ved en ultralydsekstraksjonstid ved bruk av 18 timer. Det ekstraherte kollagen viste en ubeskadiget kontinuerlig heliksstruktur, god oppløselighet og ganske høy termisk stabilitet. Dette betyr at en ultralyd-pepsin-ekstraksjon forbedret effektiviteten av ekstraksjonen av naturlig kollagen uten å skade kvaliteten på det resulterende kollagenet. (Ran og Wang 2014)

Ultralydoppsett med omrørt tank

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Ultralyd Papain Extraction: Kollagen fra fiskeskalaer kan effektivt ekstraheres ved papainhydrolyse kombinert med ultralydsbehandling. For ultralyd-papainekstraksjon av kollagen fra fiskeskala ble følgende prosessparametre funnet som optimale: ultralydsbehandlingstid på 4 min, forholdet mellom papain og fiskeskala 4%, temperatur 60 ° C og total utvinningstid på 5 timer. Under disse optimale forhold nådde utvinningsraten for kollagen 90,7%. (Jiang et al., 2011)

Ultralydassistert syreutvinning

I en studie av Kim et al. (2012) viste ekstraksjonen av syreoppløselig kollagen fra huden på japansk havabbor (Lateolabrax japonicus) økt utbytte og redusert ekstraksjonstid etter ultralydbehandling ved en frekvens på 20 kHz i 0,5 M eddiksyre. Ekstraksjon med ultralyd endret ikke hovedkomponentene i kollagenet, mer spesifikt a1, a2 og p-kjedene.

Hielscher leverer kraftige ultralyd enheter fra lab til industriell skala (Klikk for å forstørre!)

Ultralyd prosesser: Fra Lab til Industriell Skala

Ultralydsekstraksjon av protein fra eggskjell

Ultralydsbehandlede enzymatiske hydrolysater hadde bedre funksjonelle egenskaper. For ultralydsekstraksjon av funksjonelle proteinhydrolysater fra kyllingeskall, oppløselighet, emulgering, skumdannelse og vannholdingsegenskaper forbedres.
Eggshell membran er en rikelig naturlig ressurs og består av om lag 64 proteiner, inkludert type I, V og X kollagen, lysozym, osteopontin og sialoprotein. Dette gjør eggskjell til et interessant råmateriale for utvinning av proteiner. Med ultralydsekstraksjon kan proteinutslipp og funksjonalitet forbedres betydelig, noe som resulterer i en rask, effektiv og økonomisk prosess.

Ultralydassistert Alkali-ekstraksjon

å ekstrahere og oppløse disse proteinene
For proteinekstraksjon fra eggeskall membran, ultralyd-alkali-behandlingen resulterte i en oppløseliggjort proteinutbytte nær 100% av den totale eggeskallet membranprotein. Ultrasonisk kavitasjon frittliggende større proteiner klumper fra eggeskallet membran og mulig oppløseliggjøring av dets forbindelser. Den proteinstruktur og egenskaper ble ikke ødelagt ved ultralydbehandling og holdt seg intakt. Antioksidantegenskaper av proteinene var de samme for den ultrasoniske assistert alkalisk behandling og konvensjonell ekstraksjon.

Ultrasonic Gelatin Ekstraksjon

Frosne og lufttørkede pollockskinn ble behandlet med kald saltvann, alkaliske og syreoppløsninger for å separere kollagenvev og ekstraktgelatin ved kollagen-denaturering ved 45 ° C i fire timer med en effekt-ultralydbehandling som et behandlingshjelpemiddel. Gelatinutbytte, pH, klarhet, gelstyrke og viskoelastiske egenskaper samt molekylvektsfordeling bestemt ved PAGE-SDS-metoden ble evaluert. Gelatin ekstrahert i et vannbad ved 45 ° C i fire timer ble anvendt som en kontroll. Effekten ultralydbehandling økte ekstraksjonsutbyttet med 11,1% sammenlignet med kontrollen mens gelstyrken reduserte 7%. Geleringstemperaturen var også lavere i ultralyd-ekstrahert gelatin (4,2 ° C). Denne oppførselen er relatert til forskjeller i molekylvektfordeling av polypeptidspoler i gelatiner. Effekt ultralyd ekstraksjon kan brukes til å øke gelatinekstraksjon fra frosne og lufttørrede fiskeskinn. (Olson et al., 2005)

industrielle ultralydsystemer

Hielscher Ultra leverer kraftige ultralydsystemer fra lab til benk-top og industriell skala. For å sikre optimal utvinning utgang, kan pålitelig sonikering under krevende betingelser utføres kontinuerlig. Alle industrielle ultralyd prosessorer kan levere meget høye amplituder. Amplituder på opp til 200 pm lett kan kontinuerlig kjøre i 24/7 drift. For enda høyere amplituder, tilpassede ultralyd sonotrodes er tilgjengelige. Robustheten Hielscher ultrasoniske utstyr gjør det mulig for 24/7 drift ved heavy duty og i krevende miljøer.
Ta kontakt med oss ​​i dag med prosesskrav! Vi vil gjerne anbefale deg en passende ultralyd system for din prosess!

Be om mer informasjon

Vennligst bruk skjemaet nedenfor hvis du ønsker å be om ytterligere informasjon om ultralyd homogenisering. Vi vil gjerne tilby deg en ultralyd system møte dine behov.









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Ultrasonisk dispergator er tilgjengelige fra den lille håndholdte enhet til benk-topp og full industriell ultralydsystemer for stort volum behandling (Trykk for å forstørre!)

Hielscher s ultralyd med høy effekt homogenisatorer er tilgjengelig for en hvilken som helst prosess målestokk – fra lab til produksjon.

Litteratur / Referanser

  • Álvarez, Carlos; Lelu, Pauline; Lynch, Sarah A .; Tiwari, Brijesh K. (2018): Optimalisert proteingjenvinning fra makrell hel fisk ved hjelp av sekvensiell syre / alkalisk isoelektrisk utfelling solubilisering (ISP) ekstraksjon assistert av ultralyd. LWT – Food Science and Technology Vol. 88, februar 2018. 210-216.
  • Jain, Surangna; Kumar Anal, Anil (2016): Optimalisering av ekstraksjon av funksjonelle proteinhydrolysatene fra hønseegg skallmembran (ESM) ved ultrasonisk assistert utvinning (FAE) og enzymatisk hydrolyse. LWT – Matvitenskap og teknologi Vol. 69, juni 2016. 295-302.
  • Kim, HK; Kim, YH; Kim, YJ; Park, HJ; Lee, NH (2012): Effekter av ultralydbehandling på kollagenutvinning fra skinn av havbunnen Lateolabrax japonicus. Fisheries Science Volume 78, utgave 78; 2013. 485-490.
  • Li, Defu; Mu, Changdao; Cai, Sumei; Lin, Wei (2016): Ultralydbestråling i enzymatisk ekstraksjon av kollagen. Ultrasonics Sonochemistry Volume 16, utgave 5; 2009. 605-609.
  • Olson, DA, Avena Bustillos, RD, Olsen, CW, Chiou, B., Yee, E., Bower, CK, Bechtel, PJ, Pan, Z., Mc Hugh, TH (2005): Evaluering av effekten ultralyd som en behandlingshjelp for fiskgelatinutvinning. Møte abstrakt nr. 71C-26. IFTs årsmøte. Juli 2005. New Orleans, LA.
  • Ran, XG; Wang, LY (2014): Bruk av ultralyd- og pepsinbehandling i tandem for kollagenutvinning fra biprodukter fra kjøttindustrien. Journal of the Science of Food and Agriculture 94 (3), 2014. 585-590.
  • Schmidt, MM; Dornelles, RCP; Mello, RO; Kubota, EH; Mazutti, MA; Kempka, AP; Demiate, IM (2016): Kollagenutvinningsprosess. International Food Research Journal 23 (3), 2016. 913-922.
  • Siritientong, Tippawan; Bonani, Walter; Motta, Antonella; Migliaresi, Claudio; Aramwit, Pornanong (2016): Effekten av Bombyx mori-silke belastning og ekstraksjonstid på de molekylære og biologiske egenskaper sericin. Bioscience, Biotechnology, og Biochemistry, vol. 80, ISS. 2, 2016. 241-249.
  • Zeng, J.N. .; Jiang, B. QA .; Xiao, Z.Q., Li, S. H. (2011): Utvinning av kollagen fra fisk vekter med Papain henhold Ultralyd Forbehandling. Advanced Materials Research, Volume 366, 2011. 421-424.


Fakta Verdt å vite

kollagen

Kollagen er det viktigste strukturelle proteinet i det ekstracellulære rommet i de forskjellige bindevev i dyreorganer. Som hovedkomponent i bindevev er det det mest omfattende proteinet i pattedyr, [1] som består av 25% til 35% av hele kroppens proteininnhold. Kollagen består av aminosyrer som er viklet sammen for å danne triple-helices for å danne avlange fibriller. De høyeste mengder kollagen er tilstede i fibrøse vev som sener, ledbånd og hud. Det er tre typer kollagen som skal skilles:
Type I kollagen: gir 90% protein i hud, hår, negler, organer, bein, ledbånd
Type II kollagen: gir 50-60% protein i brusk, 85-90% kollagen i leddbrusk
Type III kollagen: gir proteiner til fibrøst protein i bein, brusk, dentin, sener og andre bindevev

Kollagen i kroppen

Hver av de tre kollagentyper er sammensatt av forskjellige proteiner som oppfyller forskjellige formål i kroppen. Kollagen type I og III er begge hovedkomponenter av hud, muskler, bein, hår og spiker. De kreves for deres helse, vekst og ombygging. Kollagen type II er for det meste funnet i brusk og ledd.
Kollagen av type I og III inneholder begge 19 aminosyrer som anses som essensielle aminosyrer. De produseres av fibroblaster (celler i bindevev) og osteoblaster (celler som gjør bein). De viktigste proteinene i kollagen type I og III inkluderer glycin, prolin, alanin og hydroksyprolin. Type III er et fibrøst scleroprotein.
Glycin er aminosyren med høyeste mengde i kollagen. Prolin er en ikke-essensiell aminosyre, som kan syntetiseres fra glycin og bidrar til ledd og sener. Hydroxyprolin er en aminosyre som bidrar til stabiliteten av kollagen. Alanin er en aminosyre som er viktig for biosyntese av proteiner.
Som type I og III, ikke type II kollagen danner fibriller. Dette fibrillar nettverk av kollagen er viktig i brusk siden er mulig for innfanging av proteoglykaner. Videre tilveiebringer den strekkfasthet til vevet.

Kilder og bruk

Kollagen er et fibrøst protein som er rikelig tilstede i bindevev i pattedyr, f.eks storfe, gris. De fleste kollagen ekstraheres
fra svin skinn og bein og fra storfe kilder. En alternativ kilde for collagen ekstraksjon er fisk og fugl. Kollagen er mye brukt i mat, kosttilskudd, legemidler / medicals og kosmetikk blant andre produkter. Kollagen utvinning er en voksende virksomhet siden dette proteinet kan erstatte syntetiske stoffer i ulike industrielle prosesser.