Extracția algelor cu ultrasunete pentru suplimente nutritive

Extracția cu ultrasunete este metoda superioară pentru a perturba celulele algelor în mod eficient și rapid. Sonicare poate elibera cantitatea completă de compuși bioactivi, ceea ce face tehnica cu ultrasunete extrem de eficient.

pentru a extrage proteine, lipide și fenolice din alge cu ultrasunete

Speciile de alge și microalgal sunt bogate în compuși biologic activi, cum ar fi proteine, lipide, carotenoide, pigmenți (de exemplu, ficocianine, astaxantină etc.), fenoli și polizaharide (de exemplu, caragenanani). Acest lucru le face un material natural utilizat pe scară largă pentru a produce extracte pentru alimente și suplimente alimentare. Specii de alge frecvent utilizate pentru suplimente nutritive sunt Arthrospira maxima și (de asemenea, cunoscut sub numele de spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis, și Ulva spp. Algele sunt cunoscute ca fiind o sursă bună de proteine de înaltă calitate, lipide, PUFA-uri cu lanț lung (adică omega-3), polizaharide (de exemplu, alginat, caragenan, β-glucani), vitamine și antioxidanți.
Spirulina este un tip de alge frecvent utilizat, care este bogat în compuși bioactivi de mare valoare, cum ar fi proteinele (cu 50-70% wt uscat). Deoarece Spirulina este aprobat de FDA (Food Drug Administration din Statele Unite) ca GRAS (În general recunoscute ca fiind sigure), spirulina si spirulina extracte pot fi utilizate în alimente comercializate sau ca suplimente alimentare.

Avantajele extracției algelor cu ultrasunete

Extracția cu ultrasunete excelează metode alternative de extracție în puncte multiple, ar fi randament ridicat, fiabilitate, siguranță, simplitate și ușurința mediului.

Capacitate totală de extracție

Ultrasonicators de înaltă performanță rupe celulele alge deschise și perturba-le, astfel încât materialul intracelular este eliberat. Extracția cu ultrasunete eliberează astfel întregul spectru de compuși bioactivi, ar fi ficobiliproteins, carotenoide și lipide și fenolice.
Ficobiliproteina poate fi diferențiată în trei grupuri majore, și anume cloro-phycocianine, allophycocineneși ficoerythrins. C-Phycocyanin este un pigment albastru natural, care este utilizat pe scară largă în produsele alimentare și farmaceutice. Extracția cu ultrasunete eliberează întregul spectru de proteine.

Eficiență ridicată a extracției

Duangsee et al. (2009) a testat două metode diferite de extracție (extracție și extracție cu solvent asistată ultrasonic prin congelare și decongelare repetată) a compușilor bioactivi din biomasa Arthospira și a constatat că extracția cu ultrasunete a solventului a dus la o eficiență mai mare de extracție (22,1%) decât congelarea și decongelarea (15,6%). Comparație ruptură celulară între sonicare și congelare repetate și decongelare arată că sonicare este mai eficient. Cavitație cu ultrasunete perturba celulele algelor rapid și eficient, ceea ce duce la o perturbare celulară mai mare în comparație cu celulele spirulina tratate prin congelare și decongelare repetate.
Sonicare a fost mai eficient în ruperea plicul de celule în comparație cu congelare repetate și decongelare. Randamentul de extracție al ficocianului a arătat că temperatura de prelucrare a influențat eficiența extracției.

Proces de extracție rapidă

Sisteme cu ultrasunete de înaltă performanță pot aplica putere a ultrasunetelor de mare prin amplitudini mari în suspensie alge. Acest lucru face extracția cu ultrasunete o metodă de prelucrare foarte rapidă.

controlul temperaturii

Ultrasonication este o tehnică de extracție non-termică, pur mecanică. Temperatura de extracție poate fi controlată cu precizie folosind un senzor de temperatură pluggable, care este conectat la ultrasonicator digital Hielscher. Software-ul de ultrasonicators digitale Hielscher permite să se stabilească limitele de temperatură, astfel încât omogenizatorul cu ultrasunete pauze atunci când limita de temperatură este atins. Controlul precis al temperaturii permite prevenirea degradării termice a materialelor sensibile la căldură, ar fi ficobiliproteina, vitaminele, polifenolii, polizaharidele, lipidele și alți compuși bioactivi.

Compatibil cu diverși solvenți

Ultrasonication este compatibil cu aproape orice solvent. Extracția cu ultrasunete în combinație cu solvenți verzi, ar fi apa sau etanol produce extracte curate. Aceste extracte cu ultrasunete pot fi în corporate în condiții de siguranță în produsele alimentare, deoarece solvenții de extracție etanol și apă au GRAS (general recunoscute ca sigure) statutul.

Reproductibilitate și standardizare proces

Ultrasonicators Hielscher digitale vin cu un software inteligent și o varietate elaborat de setări pentru parametrii de extracție ideal. Software-ul protocoale toate parametrul de proces cu ultrasunete (de exemplu, amplitudine, puterenetă, putere totală, temperatură, presiune, timp, data) și scrie datele sonicare într-un fișier CSV pe built-in SD-card. Acest lucru vă permite să standardiza ți procesul de extracție și să monitorizeze sonicare și producția de calitate îndeaproape. Aceste caracteristici vă ajută să îndepliniți cerințele de stadandization proces, precum și bune practici de fabricație (GMP), care sunt atât foarte importante atunci când extractele sunt produse pentru suplimente, produse alimentare sau farmaceutice.

Protocolul de extracție phycocyanin cu ultrasunete

Mazumder et al. (2017) a investigat parametrii optimi de prelucrare pentru extracția cu ultrasunete a ficocianului și fenolicilor din arthospira platensis. Randamentul maxim de ficociancină (29,9 mg/g) și fenolici totali (2,4 mg/g) a fost obținut la 40% concentrație de etanol, temperatura de extracție 34,9°C folosind ultrasonicator UP50H (50 wați, 30kHz) la o amplitudine de 95% pentru un timp de extracție de 104,7 sec.

Vernès et al. (2019) a folosit un ultrasonicator UIP1000hdT (1000W, 20kHz) pentru a extrage proteine din spirulină. Ultrasonicator a fost echipat cu un sonotrode BS2d34 și un reactor cu flux cu ultrasunete (a se vedea imaginea de mai jos pentru configurarea exactă de extracție cu ultrasunete cu celule de flux și pompa Seepex).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) setup und noastre de proteine de extracție de la spirulina la scară de laborator
Sursa: Vernes et al. 2019

Rezultatele cercetării arată că condițiile de extracție cu ultrasunete optimizate pentru a produce proteine implică temperatura și presiunea ușor crescute (așa-numitul MTS manothermosonication). MTS promovează transferul de masă și permite obținerea cu 229% mai multe proteine (28,42 ± 1,15 g/100 g uscat în wt.) decât procesul convențional fără ultrasunete (8,63 ± 1,15 g/100 g uscat).
Cu 28,42 g de proteine obținute la 100 g de biomasă spirulină uscată în extract, o rată de recuperare a proteinelor de 50% a fost atinsă în doar 6 minute într-un proces de sonicare continuă. Imagistica microscopică arată că cavitația acustică afectează filamentele spirulina prin diferite mecanisme, ar fi fragmentarea, sonoporarea, detexturarea. Aceste efecte diferite fac extracția, eliberarea și solubilizarea compușilor bioactivi spirulina mai ușoară și mai eficientă, ceea ce duce la un randament ridicat de proteine de înaltă calitate.
În ceea ce privește calitatea proteinelor extrase ultrasonically, aminoacizii nu au fost degradate prin tratament cu ultrasunete, dar ele sunt prezente într-o cantitate mai mare în cazul sonicare în comparație cu extracția convențională.
Când manothermosonication și extracție cu ultrasunete fără presiune ridicată și temperatură sunt comparate, diferența în randamentul extracției și eficiența este doar minim. Prin urmare, ultrasunete singur este considerat a fi cea mai economică și cea mai ușoară tehnică pentru a produce un extract de înaltă calitate bogat în proteine spirulina. Extracția cu ultrasunete este o tehnică de extracție verde, ecologică, potrivită pentru extracția proteinelor din spirulină la scară de laborator, care poate fi ușor scalată la scară pilot și industrială. (cf. Vernès et al. 2019)

Extractori de înaltă performanță cu ultrasunete

Toate rezultatele de extracție obținute la scară mică, pot fi scalate liniar la capacități de producție mai mari. Hielscher Ultrasonics portofoliu mare de produse de la laborator la sisteme de extracție industrială are ultrasonicator cele mai potrivite pentru capacitatea de proces avută în vedere. Personalul nostru cu experiență de lungă durată vă va ajuta de la testele de fezabilitate și optimizarea procesului la instalarea sistemului ultrasonic la nivel final de producție.

Hielscher Ultrasonics – Echipamente sofisticate de extracție

Hielscher Ultrasonics portofoliu de produse acoperă întreaga gamă de extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la scară mică la scară mare. Accesoriile suplimentare permit asamblarea ușoară a celei mai potrivite configurații a dispozitivului cu ultrasunete pentru procesul dvs. Configurarea optimă cu ultrasunete depinde de capacitatea avută în vedere, volumul, materia primă, lot sau procesul de inline și cronologie. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante. Scalabilitatea liniară a proceselor de extracție cu ultrasunete permite creșterea simplă și fiabilă a producției. Citiți mai multe despre scalarea liniară a proceselor de extracție cu ultrasunete!

Alegeți din diverse accesorii, ar fi:

• sonotrodes cu diferite dimensiuni, diametre și forme
• sonotrodes pentru amplitudine mare de 200 μm și mai mare
• reactoare cu celule de flux cu diferite volume și geometrii
• numeroase coarne de rapel pentru a crește sau a reduce câștigurile
• setări complete sonicare, ar fi SonoStation, care includ extractor cu ultrasunete, rezervor, agitator, și pompa
• senzori de temperatură conectabili
• senzori de presiune conectabili

Personalul nostru bine instruit, cu experiență vă va consulta și vă va recomanda cel mai potrivit sistem cu ultrasunete pentru cerințele procesului de extracție!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre: