Ultrasonidos pa mejorar ar disrupción ne ar extracción celular ya algas

Ya algas, ar macro ne ar microalgas, contienen xingu compuestos valiosos, da utilizan komongu ya nts'i nutritivos, aditivos alimentarios wa komongu combustible wa materia prima da combustibles. Pa liberar ya sustancias objetivo ar célula algas, bí requiere 'nar técnica disrupción celular potente ne ya nt'ot'e xi hño. Ya extractores ultrasónicos ya na eficientes ne fiables nu'bu̲ t'o̲t'e ar extracción compuestos bioactivos productos botánicos, algas ne hongos. Da 'mui jar escala laboratorio, sobremesa ne industrial, ya extractores ultrasónicos Hielscher gi 'bu̲hu̲ establecidos jar producción extractos derivados células jar producción alimentaria, farmacéutica ne ar biocombustibles.

Ya algas komongu 'nar hño valioso pa ar nutrición ne ar combustible

Ya células ya algas ya 'nar fuente versátil compuestos bioactivos ne ricos jar energía, komongu ar proteínas, carbohidratos, lípidos ne ma'ra sustancias bioactivas, nja'bu ngu alcanos. 'Me̲hna thogi ne ya algas 'bu̲hu̲ 'nar fuente ya nts'i ne compuestos nutricionales, nja'bu ngu combustibles.
Ya microalgas ya 'nar valiosa fuente lípidos, da utilizan pa jar nutrición ne komongu materia prima pa biocombustibles (nt'udi, biodiésel). Ya cepas ar fitoplancton xí nzi Dicrateria, komongu Dicrateria rotunda, ar pädi komongu algas productoras petróleo, nä'ä xi sintetizar 'nar serie hidrocarburos saturados (n-alcanos) a partir de C₁₀H₂₂ ma C₃₈H₇₈, nä'ä da clasifican komongu gasolina (C10 — C15), gasóleos (C16 — C20) ne fuelóleos (C21 — C38).
Nu'bya ár hmädi nutricional, ya algas ar utilizan komongu "nts'i funcionales" wa "nutracéuticos". Ya micronutrientes nsu extraídos ya algas incluyen ya carotenoides astaxantina, fucoxantina ne zeaxantina, fucoidan, laminari ne ma'ra ya glucanos, ja xingu ma'ra sustancias bioactivas, da utilizan komongu suplementos nutricionales ne farmacéuticos. Ar carragenina, ar alginato ne ma'ra hidrocoloides ar utilizan komongu aditivos alimentarios. Ya lípidos ya algas utilizan komongu fuente vegana omega — 3 ne 'nehe ar utilizan komongu combustible wa komongu materia prima pa ar producción biodiésel.

Disrupción ne extracción celular algas ya ultrasonidos nts'edi

Ya extractores ultrasónicos wa simplemente ultrasonidos ar utilizan pa extraer compuestos valiosos ya t'olo muestras ko ar laboratorio, nja'bu komongu pa ar producción tso̲kwa gran escala yá 'ma.
Ya células ya algas gi protegidas ya matrices complejas ar ora Jot'i celular, nä'ä gi 'bu̲hu̲ compuestas ya lípidos, celulosa, proteínas, glicoproteínas ne ar polisacáridos. Base 'nar dätä xe̲ni ya paredes celulares ya algas xi formada ja 'nar red microfibrilar mbo 'nar matriz proteica gelatinosa; Wat'i, ra microalgas gi 'bu̲hu̲ equipadas ko 'nar Jot'i rígida inorgánica compuesta ya frústulas sílice opelina wa carbonato calcio. Pa da compuestos bioactivos a partir de ar biomasa algas, ar mahyoni 'nar técnica nt'ot'e xi hño disrupción celular. 'Nehe ya factores tecnológicos extracción (es decir, ár nt'ot'e ne equipo extracción), ar dätä nt'ot'e ar disrupción ne ar extracción celular ya algas 'nehe xí fuertemente influenciada ya varios factores dependientes ya algas, komongu ar composición ar ar Jot'i celular, ar ja yá 'mui biomolécula deseada ya células ar microalgas ne ar etapa crecimiento ya microalgas Nxoge jar sofo.

¿Tema funciona ar disrupción ne ya extracción celular ar ultrasónica ja ya algas?

Nu'bu̲ ya ondas ultrasónicas mextha ar intensidad ar acoplan a través de 'nar sonda ultrasónica ('nehe conocida komongu ar bocina ultrasónica wa sonotrodo) jar 'nar líquido wa ya lodo, ya ondas sonoras viajan a través de jar líquido ne crean ciclos alternos mextha ne xí hñets'i'i presión. Nxoge nuya ciclos alta yá xí hñets'i'i presión, producen diminutas burbujas wa cavidades ar vacío. Ya burbujas cavitación ar producen nu'bu̲ ar presión ja ho̲e Nxoge ya ciclos xí hñets'i'i presión nä'ä suficientemente por debajo de ar presión vapor saturado, hmädi mä ya xki ir nge ar resistencia ar tracción ar líquido da determinada 'nar mpat'i. Ya ne nuya crecen a lo largo de varios ar ciclos. Nu'bu̲ gi burbujas ar vacío alcanzan tamaño ja hingi xi absorber mäs energía, ar burbuja implosiona violentamente Nxoge 'nar ciclo mextha ar presión. Implosión ya burbujas cavitación ge 'nar proceso violento ne denso jar energía da genera ya hmä ondas choque, turbulencias ne microchorros ja ar fluido. 'Nehe, bí crean presiones localizadas xi altas ne temperaturas xi altas. Gi nkohi extremas ya hingi hembi da mar tsa̲ ndi alterar paredes ya celulares ne ya membranas ne ya liberar compuestos intracelulares 'nar bí efectiva, xi hño ne ngut'a. Ar nuna modo ya compuestos intracelulares komongu ar proteínas, polisacáridos, lípidos, vitaminas, minerales ne antioxidantes xi extraer ar eficazmente ir nge ya ultrasonidos nts'edi.

Cavitación ultrasónica pa ar disrupción ne ar extracción celular

Nu'bu̲ ar expone ja 'nar intensa energía ultrasónica, Jot'i wa membrana 'na klase ar célula (incluidas ya botánicas, ya mamíferos, ya algas, ya hongos, ya bacterias, etcétera) da 'wagi ne ar célula da 'wagi jar fragmentos mäs t'olo ja ya ndu nzafi mecánicas ar ar cavitación ultrasónica ar mextha densidad energética. Nu'bu̲ da 'wagi Jot'i celular, ya metabolitos celulares komongu ar proteínas, lípidos, ácidos ar nucleicos ne ar clorofila bí liberan ar matriz ar ora Jot'i celular, nja'bu komongu ar interior ar célula, ne bí transfieren ar nt'uni cultivo wa solvente circundante.
Ar nt'ot'e mbo ar cavitación ultrasónica yá acústica descrito ma 'met'o mi k'ats'i ma gravemente ya células algas enteras wa ya vacuolas gas ne líquido mbo ja ya células. Ar cavitación ar ultrasónica, ar vibración, ya turbulencias ne ar microflujo promueven ar transferencia masa entre ar interior ar célula ne ar disolvente circundante pa ndi ya biomoléculas (es decir, ya metabolitos) bí liberen ar 'mui nt'ot'e xi hño ne ngut'a. Dado ne ar sonicación ge 'nar nt'ot'e puramente mecánico nä'ä hingi requiere productos químicos agresivos, tóxicos y/o caros.
Ultrasonidos mextha intensidad ne xí hñets'i'i frecuencia crean nkohi extremas mextha densidad energética, altas presiones, temperaturas ne altas ya ndu nzafi ar cizallamiento. Gi ndu físicas promueven ar ruptura ya estructuras celulares jar 'mui liberar compuestos intracelulares jar ar nt'uni. Ir ya ultrasonidos xí hñets'i'i frecuencia ar utilizan da gran medida pa ar extracción sustancias bioactivas ne combustibles ya algas. Ja ar comparación ko ya nt'ot'e ar extracción convencionales, komongu ar extracción ko ar disolventes, ar molienda perlas wa ar homogeneización mextha ar presión, ar extracción ultrasónica destaca ya liberar 'nar dätä xe̲ni ya compuestos bioactivos (komongu lípidos, proteínas, polisacáridos ne micronutrientes) ar célula sonoporinada ne alterada. Aplicando ya nkohi proceso adecuadas, extracción ya ultrasonidos proporciona rendimientos ar extracción t'uti hñe̲he̲ ja 'nar duración ar proceso xi corta. Ngu, ya extractores ultrasónicos mar hñets'i rendimiento muestran 'nar excelente rendimiento extracción ya algas, nu'bu̲ utilizan ko 'nar disolvente adecuado. Ja 'nar nt'uni ácido wa ya alcalino, jar Jot'i celular ya algas bí japi porosa ne arrugada, nä'ä aumenta ar rendimiento xí hñets'i'i mpat'i (por debajo de 60°C) jar 'nar hingi maa pa sonicación (menu ya 3 ora). Ar corta duración ar extracción temperaturas suaves evita ar degradación ar fucoidan, nä'ä da obtiene 'nar polisacárido altamente bioactivo.
Ar ultrasonicación ge 'nehe ya 'nar nt'ot'e da transformar ar fucoidan mar hñets'i be̲xu molecular jar fucoidan hñets'i'i be̲xu molecular, nä'ä ar significativamente mäs bioactivo nu'bya ár estructura ar desramificada. Ko ár mextha bioactividad ne bioaccesibilidad, fucoidan hñets'i'i be̲xu molecular ge 'nar compuesto interesante pa productos ya farmacéuticos ne ya sistemas ntsuni fármacos.

Casos prácticos: Extracción ultrasónica compuestos algas

Ar eficacia ar extracción ya ultrasonidos ne ar optimización ya parámetros extracción ya ultrasonidos xi xi ampliamente estudiadas. Tso̲kwa continuación, pe tingigi mbo resultados ejemplares ya resultados ar extracción ya ultrasonidos ndunthe especies algas.

Extracción proteínas espirulina ir nge 'ye̲ — Thermo — Sonication

Ar Hmunts'i ya nthoni ar Prof. Chemat (dätä nguu Aviñón) investigó ya efectos ar manotermosonicación (MTS) ja ar extracción proteínas (komongu ar ficocianina) ar cianobacterias secas Arthrospira platensis ('nehe conocidas komongu espirulina). Ar mano-termosonicación (MTS) ge ár nt'ot'e ultrasonidos combinados presiones ne temperaturas elevadas pa intensificar proceso extracción ya ultrasonidos.
"Nä'ä mä ya resultados experimentales, ar MTS promovió ar transferencia masa (mextha difusividad efectiva, ar) ne permitió da 'nar 229% mäs ar proteínas (28,42 ± 1,15 g yá 100 g DW) da proceso convencional hinda ultrasonidos (8,63 ± 1,15 g yá 100 g DW)." Ko 28,42 g ar proteínas ir nge ya 100 g biomasa seca espirulina ko ar extracto, bí logró 'nar tasa recuperación proteínas ar 50% jar 6 ya t'olo ora hño ko 'nar proceso continuo MTS. Ya Ntheti microscópicas mostraron ne ar cavitación acústica afectó ja ya filamentos espirulina ya 'na'ño mecanismos komongu ar fragmentación, ar sonoporación ne ar destexturación. Nuya yá fenómenos facilitan ar extracción, ar liberación ne ar solubilización ya compuestos bioactivos ar espirulina". [Vernès et al., 2019]

Imágenes microscopía óptica filamentos enteros ar espiurulina sometidos ár nt'ot'e MTS a lo largo de ar pa. Barra de escala (imagen A) = 50 μm para todas las imágenes.
Imagen y estudio: ©Vernès et al. 2019

Extracción ultrasónica fucoidan ne glucano ar Laminaria digitata

Ar Hmunts'i ya nthoni TEAGASC ar Dr. Tiwari investigó ar extracción polisacáridos, es decir, fucoidan, laminarina ne glucanos totales, ar macroalga Laminaria digitata utilizando ar ultrasonido UIP500hdT. Ya parámetros extracción asistida ya ultrasonidos (EAU) estudiados mostraron 'nar influencia significativa ja ya niveles ar fucosa, ar FRAP ne ar DPPH. Ar obtuvieron niveles 1060,75 mg yá 100 g ds, 968,57 mg yá 100 g ds, 8,70 μM de trolox/mg fde ne 11,02% pa fucosa, glucanos totales, FRAP ne DPPH respectivamente jar nkohi optimizadas mpat'i (76◦C), pa (10 min) ne amplitud ultrasónica (100%) utilizando 0,1 M HCl komongu ar disolvente. Ya nkohi ja ya EAU descritas ar aplicaron ko éxito ja ma 'ra macroalgas pardas económicamente relevantes (L. hyperborea ne A. nodosum) pa da extractos hñäbojä jar polisacáridos. Nuna ar estudio demuestra ar aplicabilidad ya EAU pa mejorar ar extracción polisacáridos bioactivos ndunthe especies macroalgas.

Extracción fitoquímica ultrasónica ar F vesiculosus y Hne canaliculata

Equipo nthoni García-Vaquero comparó ndunthe técnicas ar extracción novedosas, komongu ar extracción ultrasónica mar hñets'i rendimiento, extracción ya ultrasonidos-microondas, extracción ya microondas, extracción asistida ya hidrotermal ne ár extracción asistida ya mextha presión, jar 'mui evaluar ar dätä nt'ot'e extracción ya especies microalgas pardas Fucus vesiculosus ne Pelvetia canaliculata. Pa ar ultrasonicación, utilizaron ar Extractor ultrasónico Hielscher UIP500hdT. Anilsis ya rendimientos extracción reveló ne ar extracción ultrasónica logró ya rendimientos mäs altos mäs ndunthe ya fitoquímicos ja ga̲ yoho F. vesiculosus. 'Me̲hna ir bo̲ni da ya rendimientos mäs altos compuestos extraídos ar F. vesiculosus utilizando ar extractor ultrasónico UIP500hdT ma: contenido fenólico Nxoge (445,0 ± 4,6 mg equivalentes ar ácido gálico yá g), contenido Nxoge florotanino (362,9 ± 3,7 mg equivalentes ar floroglucinol yá g), contenido Nxoge flavonoides (286,3 ± 7,8 mg equivalentes ar quercetina yá g) ne contenido Nxoge taninos (189,1 ± 4,4 mg equivalentes ar catequina yá g).
Ja ár estudio nthoni, ar equipo concluyó da njapu'befi ya extracción asistida ya ultrasonidos "combinada ko 'nar njäts'i etanólica ja ar 50% komongu disolvente extracción ndi to 'nar estrategia prometedora te̲ni ar extracción ar TPC, TPhC, TFC ne TTC, da ar pa da reduce ar coextracción carbohidratos indeseables tanto ar F. vesiculosus Komo ar hne. canaliculata, ko aplicaciones prometedoras nu'bu̲ ar utilizan nuya compuestos komongu productos farmacéuticos. nutracéuticos ne cosmecéuticos". [García-Vaquero et jar el., 2021]

Ampliación termosonicación manual jar dätä nguu ya nsa̲di Aviñón utilizando ultrasonidos Hielscher: a partir de equipos laboratorio UIP1000hdT (A) pa equipos escala piloto UIP4000hdT (B, C & (D). ja ar tsita D bí esquematiza 'nar sección transversal ar célula flujo ultrasónico FC100K.
Imagen y estudio: ©Vernès et al. 2019

Extractores ultrasónicos mar hñets'i rendimiento pa ar disrupción algas

Equipo ultrasónico thuhú generación Hielscher permite 'nar control Nxoge dige ya parámetros ar proceso, komongu ar amplitud, ar mpat'i, ar presión ne ar entrada energía.
Pa ar extracción ultrasónica, parámetros komongu ar tamaño partícula ar materia prima, ar klase ar disolvente, ar nthe sólido-disolvente ne ar pa extracción xi variar da ne optimizar ar da uni ya mpädi mäs xi resultados.
Dado da extracción ar ultrasónica ge 'nar nt'ot'e extracción hingi térmico, bí evita ar degradación térmica ya ingredientes bioactivos 'bui jar materia prima, komongu ya algas.
Da general, ventajas komongu mar hñets'i rendimiento, hingi maa ar pa ar extracción, ar xí hñets'i'i mpat'i extracción ne ya t'olo cantidades disolvente o̲t'e ne ar sonicación da ar nt'ot'e extracción mäs xi ngu.

Extracción ultrasónica: establecida ja ar laboratorio ne ar industria

Ar extracción ultrasónica da t'uni ampliamente pa ar extracción 'na klase ar compuesto bioactivo ar productos botánicos, algas, bacterias ne células mamíferos. Extracción ya ultrasonidos ar xi establecido komongu 'nar técnica sencilla, rentable ne xi nt'ot'e xi hño da supera ma 'ra técnicas ar extracción hneise̲ ja yá pe̲ts'i rendimientos extracción ne ár zu'we duración procesamiento.
Ko sistemas ultrasónicos laboratorio, ar sobremesa ne totalmente industriales da 'mui, ar extracción ultrasónica ge da nu'bya xtä 'nar tecnología xi hño establecida ne fiable. Ya extractores ultrasónicos Hielscher gi 'bu̲hu̲ instalados jar nga̲tho ar ximha̲i jar instalaciones ar procesamiento industrial da producen compuestos bioactivos 'mui alimentario ne farmacéutico.

Estandarización procesos ko Hielscher Ultrasonics

Ya extractos derivados ar algas, da utilizan jar nts'i, productos farmacéuticos wa cosméticos, tsa producir ar ir nge ya Buenas Prácticas ar Fabricación (BPM) ne jár especificaciones ar procesamiento estandarizadas. Ya sistemas extracción ar 'bede Hielscher Ultrasonics ba ko 'nar software inteligente, nä'ä facilita ar configuración ne ar control precisos proceso sonicación. Registro automático datos gi 'yot'i ga̲tho ya parámetros ar proceso ultrasónico, komongu ar energía ultrasónica (energía Nxoge ne ya neta), ar amplitud, ar mpat'i, ar presión (nu'bu̲ ar montan sensores mpat'i ne presión) ko sello ar pa ne ar ora ja ar tarheta SD incorporada. 'Me̲hna bí permite da hnu kadu̲ 'nar lote procesado ya ultrasonidos. Ya ar xkagentho pa, bí garantiza ar reproducibilidad ne ar mextha hño continua ya ar producto.

Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximada ar HMUNTS'UJE ultrasonidos: