Ekstrakcja białka z rzęsy wodnej
Rzęsa (Lemna minor) jest szybko rosnącą rośliną wodną bogatą w białka i inne związki odżywcze. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest stosowana jako wysoce wydajna i niezawodna technologia przetwarzania w celu uwalniania białek, lipidów i fitoskładników odżywczych z rzęsy wodnej. Sonikacja pozwala na prostą i szybką obróbkę rzęsy dla produktów spożywczych.
Rzęsa dla celów odżywczych
Rzęsa (rodzaj Lemna), kwitnąca roślina wodna, jest najmniejszą znaną rośliną kwitnącą. Znana również jako Wolffia, soczewica wodna lub soczewka wodna, rzęsa wodna rośnie w środowiskach słodkowodnych i można ją znaleźć na całym świecie. Wśród rodzajów rzęsy wodnej znane są różne gatunki, takie jak Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella i Wolffia. Ponieważ roślina Lemna ma zdolność szybkiego wzrostu, która może podwoić swój rozmiar każdego dnia, rzęsa zainteresowała naukowców i inżynierów żywności pracujących w dziedzinie żywienia, bezpieczeństwa żywnościowego i żywności funkcjonalnej. W niektórych częściach Azji Południowo-Wschodniej rzęsa wodna jest znana od dawna ze swojej gęstości odżywczej i jest znana pod pseudonimem “klops warzywny” ze względu na wysoką zawartość białka (ponad 45% suchej masy). Rzęsa oferuje kompletny profil białkowy (taki jak jaja kurze), zawierający wszystkie dziewięć niezbędnych i sześć warunkowych aminokwasów.

ekstraktor ultradźwiękowy UIP4000hdT do ciągłej ekstrakcji białek, lipidów i fitoskładników odżywczych z roślin, takich jak rzęsa wodna.
Lipidy i białka z rzęsy wodnej
Rzęsa zawiera 20-35% białka, 4-7% tłuszczu i 4-10% skrobi na suchą masę. Co ciekawe, rozkład aminokwasów w rzęsie jest zbliżony do zaleceń WHO, zawierając np. 4,8% lizyny, 2,7% metioniny i cysteiny oraz 7,7% fenyloalaniny i tyrozyny. Zawartość wielonienasyconych kwasów tłuszczowych wynosiła od 48 do 71%, a wysoka zawartość kwasów tłuszczowych n3 skutkowała korzystnym stosunkiem n6/n3 wynoszącym 0,5 lub mniej". (Appenroth et al. 2017)

Obrazy SEM próbek rzęsy wodnej: Górny rząd pokazuje nienaruszone komórki próbek kontrolnych rzęsy wodnej
Dolny rząd pokazuje próbki rzęsy wodnej ekstrahowane za pomocą sonikatora UP400ST. Komórki wykazują wyraźny rozkład mechaniczny spowodowany sonikacją.
Opracowanie i zdjęcia: ©2023 Inguanez et. al.
Ekstrakcja ultradźwiękowa rzęsy wodnej
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest stosowana do ekstrakcji związków rzęsy wodnej, zwłaszcza białek i lipidów jako produktów spożywczych. Mączka białkowa Lemna i lipidy Lemna są skutecznie uwalniane i izolowane z wodnej rośliny rzęsy wodnej.
Jak stosuje się sonikację do ekstrakcji rzęsy wodnej?
Po zebraniu Lemna, nadmiar wody jest usuwany (np. przez odwirowanie). W przypadku ekstrakcji ultradźwiękowej preferowana jest zawiesina bogata w biomasę (tj. gęsta Lemna), ponieważ czyni ona proces ultradźwiękowy bardziej wydajnym. Zawiesina rzęsy może składać się z rzęsy i wody lub innego wybranego rozpuszczalnika. Ta zawiesina jest następnie podawana do reaktora ultradźwiękowego, w którym kawitacja akustyczna rozbija macierz komórkową i uwalnia związki wewnątrzkomórkowe do medium ekstrakcyjnego na bazie wody lub rozpuszczalnika.
- wysoka wydajność
- wysokie zyski
- Łagodne warunki nietermiczne
- Szybkie przetwarzanie
- Najwyższa jakość ekstraktu
- Bezpieczeństwo
- Łatwa obsługa

Ekstraktory ultradźwiękowe UIP2000hdT
Wybór rozpuszczalnika do ekstrakcji
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest kompatybilna z (prawie) każdym rodzajem rozpuszczalnika. W warunkach badawczych związki rzęsy zostały wyekstrahowane przy użyciu rozpuszczalników, takich jak polarny rozpuszczalnik etanol, a także różne niepolarne mieszaniny rozpuszczalników, w tym metanol-etanol, chloroform-etanol, heksan-etanol, eter dietylowy-etanol, eter naftowy-etanol w różnym stosunku objętościowym.
Odpowiedni rozpuszczalnik w połączeniu z ultradźwiękami intensyfikuje uwalnianie fitoskładników z biomasy rzęsy wodnej. Ultradźwięki homogenizują i rozbijają struktury komórek roślinnych, powodując ich rozpad i dezintegrację. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest szeroko stosowana do produkcji ekstraktów botanicznych, grzybowych i algowych.
Mechanizm ekstrakcji ultradźwiękowej
Ultradźwięki mocy sprzężone z cieczami lub zawiesinami powodują intensywne efekty energetyczne, takie jak kawitacja akustyczna, ścinanie i wibracje. Te efekty ultradźwięków mocy są z powodzeniem stosowane do dezintegracji i niszczenia struktur komórkowych. Dodatkowo, ultradźwięki rozbijają wiązania molekularne lipidów, białek i węglowodanów, dzięki czemu docelowe makroskładniki odżywcze i fitochemikalia są uwalniane z wnętrza komórki surowca botanicznego, np. rzęsy wodnej. W ten sposób ultradźwięki intensyfikują i znacznie skracają ekstrakcję.
Ekstraktory ultradźwiękowe do białek i lipidów rzęsy wodnej
Wysokowydajne ultradźwiękowe systemy odciągowe firmy Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie w urządzeniach R&D, małych, średnich i w pełni komercyjnych poziomów produkcji. Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe intensyfikują proces ekstrakcji i zwiększają wydajność oraz ogólną efektywność produkcji wysokiej jakości ekstraktów. Hielscher Ultrasonics oferuje sprzęt do ekstrakcji dla dowolnej objętości / wydajności procesu. Mając doświadczenie w ekstrakcji botanicznej od ponad 25 lat, Hielscher Ultrasonics jest zaufanym partnerem w zakresie wysokowydajnej ekstrakcji ultradźwiękowej!
Ultradźwiękowa ekstrakcja azolli
Wysokowydajne, najnowocześniejsze sonikatory do ekstrakcji rzęsy wodnej
Inteligentne funkcje ultradźwiękowców Hielscher zostały zaprojektowane tak, aby zagwarantować niezawodne działanie, powtarzalne wyniki i łatwość obsługi. Ustawienia operacyjne są łatwo dostępne i wybierane za pomocą intuicyjnego menu, do którego można uzyskać dostęp za pomocą cyfrowego kolorowego wyświetlacza dotykowego i pilota zdalnego sterowania. W związku z tym wszystkie warunki przetwarzania, takie jak energia netto, energia całkowita, amplituda, czas, ciśnienie i temperatura są automatycznie rejestrowane na wbudowanej karcie SD. Pozwala to na rewizję i porównanie poprzednich przebiegów sonikacji oraz optymalizację procesu ekstrakcji rzęsy do najwyższej wydajności.
Systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher są wykorzystywane na całym świecie do produkcji wysokiej jakości ekstraktów botanicznych. Przemysłowe ultrasonografy firmy Hielscher mogą z łatwością pracować z wysokimi amplitudami w trybie ciągłym (24/7/365). Amplitudy do 200 µm można łatwo generować w sposób ciągły za pomocą standardowych sonotrod (sond ultradźwiękowych / rogów). Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są dostosowane sonotrody ultradźwiękowe. Ze względu na ich solidność i niskie koszty utrzymania, nasze ultradźwiękowe systemy ekstrakcji są powszechnie instalowane w ciężkich zastosowaniach i wymagających środowiskach.
Skontaktuj się z nami już teraz, aby dowiedzieć się więcej na temat ultradźwiękowej ekstrakcji rzęsy, naszych ultradźwiękowych systemów ekstrakcji i informacji o cenach! Nasz doświadczony personel z przyjemnością omówi z Tobą wymagania dotyczące aplikacji i przetwarzania!
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
---|---|---|
1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura / Referencje
- Inguanez, L.; Zhu, X.; de Oliveira Mallia, J.; Tiwari, B.K.; Valdramidis, V.P. (2023): Extractions of Protein-Rich Alaria esculenta and Lemna minor by the Use of High-Power (Assisted) Ultrasound. Sustainability 2023, 15, 8024.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Klaus-J. Appenroth, K. Sowjanya Sree, Volker Böhm, Simon Hammann, Walter Vetter, Matthias Leiterer, Gerhard Jahreis (2017): Nutritional value of duckweeds (Lemnaceae) as human food. Food Chemistry, Volume 217, 2017. 266-273.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.