Astaxantina extracție cu ultrasunete pentru randamente mai mari
- Astaxantina este un antioxidant foarte puternic utilizat în produse farmaceutice și suplimente nutritive.
- Pentru a produce astaxantina de înaltă calitate din surse naturale, cum ar fi algele, este necesară o tehnică de extracție de înaltă performanță.
- Extracția cu ultrasunete este un tratament mecanic, care oferă randamente ridicate de astaxantina într-un timp de extracție foarte scurt.
Sonicatori de înaltă performanță pentru extracte de astaxantina de înaltă calitate
Extracția cu ultrasunete este o tehnică de extracție de înaltă performanță care utilizează unde ultrasonice intense pentru a extrage astaxantina din surse naturale, ar fi microalge, krill sau crustacee. Astaxantina este un pigment carotenoid natural cunoscut pentru proprietățile sale antioxidante puternice și diverse beneficii pentru sănătate. Este frecvent utilizat ca supliment alimentar și agent de colorare alimentară. Lear cum sonicare ajută la îmbunătățirea procesului de extracție astaxantina!
MultiSonoReactor pentru extracția îmbunătățită astaxantina folosind ultrasunete de mare putere
Extracția cu ultrasunete de astaxantina din microalge
Astaxantina pentru suplimente alimentare, care sunt consumate de oameni și animale pentru beneficiile lor pentru sănătate, astaxantina este obținută din fructe de mare sau extrase din algele H. pluvialis. Haematococcus pluvialis este o microalgă verde, care produce un conținut ridicat de astaxantină atunci când se aplică condiții de stres, de exemplu salinitate ridicată, deficit de azot, temperatură ridicată și lumină. Cu până la 9,2 mg? g astaxantină pe celulă de alge (= până la 3,8% pe greutatea uscată a H. pluvialis), Haematococcus pluvialis acumulează un conținut foarte ridicat de astaxantină naturală și, prin urmare, este organismul preferat pentru producerea de astaxantină.
Pentru a elibera astaxantina din microalgele verzi, celulele algelor trebuie perturbate. Ultrasonication este bine stabilit în scopul întreruperii celulelor, liza și izolarea compușilor bioactivi auch ca lipide, antioxidanți, polifenoli și pigmenți naturali. Ultrasonics de înaltă performanță creează forțe pur mecanice care perturba pereții celulari prin forțe de forfecare și provoca eliberarea de substanțe bioactive, ar fi astaxantina.
Extracția cu ultrasunete de astaxantina din drojdie
Phaffia rhodozyma este o drojdie bogată în astaxantină. Cu toate acestea, peretele celular gros al P. rhodozyma, care este compus în principal din glucan și responsabil pentru rigiditatea celulei, face ca perturbarea celulelor și izolarea astaxantinei să fie o sarcină solicitantă. Cercetătorii (Gogate et al. 2015) a constatat că extracția cu ultrasunete în combinație cu acidul lactic intensifică perturbarea celulară și face extracția astaxantinei din P. rhodozyma un proces mai verde, environmetal-friendly. Ei au folosit acid lactic ca mediu pentru perturbare și etanol ca solvent pentru extracție. Randamentul maxim de astaxantina (90%) a fost obținut pentru abordarea extracției asistate cu ultrasunete bazată pe utilizarea acidului lactic 3 M, timp de întrerupere de 15 min. Extractoare cu ultrasunete puternice, ar fi UIP4000hd (4kW, a se vedea pic. stânga), în combinație cu un reactor de curgere presurizabil permite generarea de cavitație foarte intensă. Forțele de forfecare cavitaționale perturbă pereții celulelor de drojdie și promovează transferul de masă între interiorul celulei și solvent.
- Randament superior
- Extracție de mare viteză – în câteva minute
- Extracte de înaltă calitate – Ușoară, non-termică
- Solvenți verzi (de exemplu, apă/etanol)
- Rentabile
- Operare ușoară și sigură
- Costuri reduse de investiție și operaționale
- Funcționare 24/7 în condiții grele
- Metoda verde, ecologică
Astaxantina extracție cu ultrasunete – în modul lot sau flux continuu
Astaxantina este un compus lipofil și poate fi dizolvată în solvenți (de exemplu, etanol 48,0% în acetat de etil) și uleiuri (de exemplu, ulei de boabe de soia).
Lot: Procesele de extracție cu ultrasunete pot fi operate ca procese simple de lot sau ca tratament inline, în cazul în care mediul este alimentat continuu printr-un reactor cu ultrasunete flow-through.
Prelucrarea pe loturi este o procedură ușoară, în care extracția se efectuează lot cu lot. Hielscher Ultrasonics oferă procesoare cu ultrasunete pentru loturi mici la mari, adică 1L la 120L.
Pentru prelucrarea loturilor de 5 până la 10L, recomandăm UP400St cu sonotrode S24d22L2D (vezi pic. stânga).
Pentru prelucrarea loturilor de aproximativ 120L, recomandăm Sonicator UIP2000hdT cu sonotrode RS4d40L4.
Trecere: Pentru volume mai mari și extracție comercială pe scară largă, un flux continuu de lichid este alimentat printr-un reactor cu ultrasunete, în cazul în care solventul? suspensia botanică este intens sonicated.
Pentru un volum de cca. 8L/min., recomandăm UIP4000hdT cu sonotrode RS4d40L3 și flux presurizabil FC130L4-3G0
UIP2000hdT (2kW) pentru extracția loturilor la scară largă
Ultrasonicators de înaltă performanță pentru extracție
Hielscher Ultrasonics este specializată în fabricarea sonicatoare de înaltă performanță pentru producerea de extracte de înaltă calitate din plante, drojdii și celule. Portofoliul larg de produse de Hielscher Ultrasonics variază de la mici, ultrasonicators de laborator puternic la banc-top robust și sisteme complet industriale, care oferă ultrasunete de înaltă intensitate pentru extracția eficientă și izolarea componentelor bioactive, ar fi astaxantina, quercetin, cofeina, curcumina, terpenele etc. Toate sonicatoarele digitale de la 200W la 16.000W dispun de un meniu intuitiv cu setări programabile, un afișaj tactil colorat pentru o funcționare confortabilă, un card SD integrat pentru înregistrarea automată a datelor, telecomanda browserului și multe alte caracteristici ușor de utilizat. Sonotrodes și celulele de flux (părțile, care sunt în contact cu mediul) pot fi autoclavizate și sunt ușor de curățat. Toate ultrasonicators noastre sunt construite pentru funcționare 24/7, necesită întreținere redusă și sunt ușor și sigur de operat.
Un afișaj color digital permite un control ușor de utilizat al echipamentului cu ultrasunete. Sistemele noastre sunt capabile să livreze de la amplitudini mici până la amplitudini foarte mari. Pentru extracția compușilor chimici, ar fi astaxantina, oferim sonotrodes speciale cu ultrasunete (de asemenea, cunoscut sub numele de sonde cu ultrasunete sau coarne) care sunt optimizate pentru izolarea sensibilă a substanțelor active de înaltă calitate. Hielscher oferă sonotrodes speciale pentru amplitudini mari, în combinație cu celule de flux presurizabile care sunt capabile să genereze forțe extreme de forfecare cavitațională, care perturba chiar și celulele de drojdie foarte robuste. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
Controlul precis al parametrilor procesului cu ultrasunete asigură reproductibilitatea și standardizarea procesului. Hielscher la scară industrială, sisteme automate de extracție cu ultrasunete sunt proiectate pentru capacități ridicate de producție de extracte de calitate superioară, reducând în același timp forța de muncă, costuri, și energie.
Contactează-ne!? Întreabă-ne!
Literatură/Referințe
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
Fapte care merită știute
Sono-extracție
Extracția cu ultrasunete sau sono-extracția se bazează pe principiul cavitației acustice.
Atunci când undele ultrasonice intense sunt aplicate sistemelor lichide, apare cavitația acustică, care este fenomenul generării, creșterii și eventualului colaps al bulelor de vid (vezi pic. de mai jos). În timpul propagării undelor cu ultrasunete, bulele de vid oscilează și cresc până când ajung la un punct în care nu pot absorbi mai multă energie. La vârful creșterii bulelor, acestea se prăbușesc violent, ceea ce provoacă efecte termice, mecanice și chimice locale. Efectele mecanice includ presiuni ridicate de până la 1000atm, turbulențe și forțe intense de forfecare. Aceste forțe perturbă pereții celulari și promovează transferul de masă între interiorul celulei și solventul care eliberează compuși bioactivi în lichidul înconjurător (adică solvent).
Cavitația acustică, generată de ultrasunete de înaltă intensitate, de joasă frecvență, creează forțe intense de forfecare și diferențe locale de presiune și temperatură ridicate, care asigură impactul necesar pentru întreruperea celulelor, amestecarea intensă și transferul de masă. Aceste forțe de forfecare cu ultrasunete sunt aplicate cu succes pentru extracția canabisului.
Extracția cu ultrasunete a compușilor din plante și țesut celular a fost bine cercetat. Aplicarea undelor ultrasonice extrem de intense promovează semnificativ procesele de extracție. Pe lângă intensificarea procesului – ceea ce duce la randamente mai mari și timp de extracție mai scurt – Degradarea termică și pierderea constituenților sensibili la temperatură este împiedicată, deoarece sonicare este tratament non-termic. În plus, extracția cu ultrasunete are costuri reduse de investiții și operaționale, reduce utilizarea solvenților și? sau permite utilizarea de solvenți mai verzi, ceea ce îl face o tehnică de extracție economică și ecologică. Depășind metodele convenționale de extracție, extracția ultrasonically asistată (EAU) a fost adoptată din industria alimentară pentru a produce compuși bioactivi cu câștiguri economice.
Undele puternice cu ultrasunete perturbă matricea celulară a structurilor biologice și eliberează compușii bioactivi. Transferul de masă între materialul vegetal și solvent este intensificat. Datorită acestor mecanisme, extracția cu ultrasunete este extrem de eficientă pentru extracția canabisului.
Astaxantina
Astaxantina se distinge printr-o culoare roșie profundă. Este un pigment solubil în grăsimi care se găsește în alge (de exemplu, Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), drojdie (de exemplu, Phaffia rhodozyma), somon, păstrăv, krill, creveți și raci. Astaxantina este considerată un super-antioxidant, deoarece potența sa antioxidantă este de zece până la douăzeci de ori mai puternică decât a multor alte carotenoide, cum ar fi beta-carotenul, luteina și zeaxantina și de o sută de ori mai puternică decât alfa-tocoferol (vitamina E).
Astaxantina (3,3′-dihidroxi-β, β′-caroten-4,4′-dionă) este un ceto-carotenoid și aparține unei clase mai mari de compuși chimici cunoscuți sub numele de terpene (ca tetraterpenoid), care sunt compuși din cinci precursori de carbon, isopentenil difosfat și difosfat dimetilalil. Astaxantina este clasificată ca un tip de compuși carotenoizi cu componente care conțin oxigen, și anume hidroxil (-OH) sau cetonă (C = O), cum ar fi zeaxantina și cantaxantina. Astaxantina este un metabolit al zeaxantinei și/sau cantaxantinei, conținând grupări funcționale hidroxil și cetonă. Ca multe carotenoide, astaxantina este un pigment solubil în lipide și se distinge prin culoarea roșie. Carotenoidele, inclusiv astaxantina, sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor antioxidantă.
Astaxantina este un pigment roșu și provine în mod natural din microalgele de apă de ploaie (Haematococcus pluvialis) și drojdia numită Xanthophyllomyces dendrorhous (cunoscută și sub numele de Phaffia rhodozyma). Algele suferă un stres prin una sau o combinație de condiții, variind de la lipsa de nutrienți, salinitate crescută, și soare excesiv pentru a crea astaxantina. Speciile care consumă aceste microalge de apă dulce stresate, cum ar fi somonul, păstrăvul roșu, dorada roșie, flamingo, crustaceele (de exemplu, creveți, krill, crab, homar, raci), reflectă pigmentarea nuanțelor roșu-portocalii în aspectul lor.
Ca supliment, astaxantina este administrat pentru efectele sale de promovare a sănătății și de tratare a bolilor. Astaxantina este un nutraceutic bine stabilit administrat pentru a îmbunătăți sănătatea pielii (de exemplu, reduce ridurile, daunele cauzate de arsurile solare etc.).
În plus, astaxantina primește o atenție din ce în ce mai mare pentru utilizarea sa în tratarea bolii Alzheimer, a bolii Parkinson, a dezazelor cardio-vasculare, a colesterolului ridicat, a bolilor hepatice, a degenerescenței maculare legate de vârstă și a prevenirii cancerului.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.