Сбор микроводорослей с улучшенной эффективностью благодаря обработке ультразвуком
Микроводоросли богаты липидами, белком и микронутриентами, что делает их ценным источником питательных веществ. Учитывая структурную прочность клеточных стенок водорослей и необходимость последующего извлечения внутриклеточных соединений – в частности, липидов и микронутриентов – требуется нетепловая высокоэффективная технология. Благодаря своим ультразвуковым аппаратам Hielscher предлагает превосходное решение для обработки, которое облегчает и улучшает два важнейших этапа процесса – концентрирование биомассы и разрушение клеток.
Ультразвуковой аппарат UIP1000hdT для обработки водорослей
Один ультразвуковой аппарат – два этапа обработки водорослей
- Сбор водорослей без разрушения клеток
Без нарушения жизнеспособности и без повреждения целостности типичной многоклеточной спиральной структуры Arthrospira platensis. Мягкое воздействие ультразвуковых колебаний и кавитации вызывает схлопывание газовых везикул внутри клеток Arthrospira platensis, благодаря чему клетки, которые иначе сохраняли бы плавучесть, могут оседать. Это облегчает концентрирование биомассы водорослей. - Разрушение клеток для экстракции (липиды, белки, биоактивные соединения)
На втором этапе процесса – этапе экстракции – интенсивная обработка ультразвуком используется для разрушения клеточной структуры Arthrospira platensis с целью высвобождения внутриклеточных соединений, таких как липиды, белки и биоактивные соединения.
Узнайте больше об ультразвуковой экстракции из водорослей!
Сбор водорослей с повышенной эффективностью благодаря ультразвуку
В исследовании Lecina et al. (2015) культуры цианобактерий Arthrospira fusiformis (также Arthrospira platensis) подвергали обработке ультразвуком без разрушения клеток, что выявило значительное облегчение осаждения и извлечения биомассы. Применяя ультразвуковые поля низкой интенсивности (≤0,5 W/mL), исследователи вызывали обратимую флокуляцию без нарушения жизнеспособности или морфологии клеток – это необходимое условие для применений, требующих неповреждённых биомолекул или жизнеспособных клеток для дальнейшего культивирования.
При «обработке ультразвуком без разрушения клеток эти микроводоросли легко осаждаются, что позволяет концентрировать биомассу примерно в 30 раз, достигая при этом выхода извлечённой биомассы около 80–85%.» (Lecina et al., 2015)
Ультразвуковой экстрактор UIP2000hdT с реактором из нержавеющей стали для коммерческой экстракции липидов, белков и биоактивных соединений из водорослей.
Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для сбора водорослей и экстракции
Ультразвуковые аппараты Hielscher – это передовые высокопроизводительные ультразвуковые процессоры, разработанные для применения как в лабораторном, так и в промышленном масштабе, что делает их идеально подходящими для процессов сбора водорослей и экстракции. На этапе сбора системы Hielscher обеспечивают точную обработку ультразвуком низкой интенсивности, способствуя агрегации и осаждению клеток без нарушения их целостности. Затем возможность работы с высокой интенсивностью позволяет контролируемо разрушать клетки, способствуя эффективному высвобождению внутриклеточных липидов, пигментов и микронутриентов. Благодаря регулируемым амплитудам и циклическому режиму, режимам непрерывной работы и прочной конструкции ультразвуковые аппараты Hielscher обеспечивают масштабируемую, энергоэффективную биотехнологическую обработку – что делает их ключевым инструментом на современных предприятиях комплексной переработки водорослей.
- высокая эффективность
- самая современная технология
- надёжность и прочность
- регулируемое, точное управление процессом
- периодическая и поточная обработка
- для любого объёма
- интеллектуальное программное обеспечение
- интеллектуальные функции (например, программирование, протоколирование данных, дистанционное управление)
- простота и безопасность эксплуатации
- минимальное техническое обслуживание
- CIP (безразборная очистка)
Проектирование, производство и консультирование – качество, произведённое в Германии
Ультразвуковые аппараты Hielscher известны высочайшими стандартами качества и конструкции. Прочность и простота эксплуатации позволяют без труда интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные установки. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательной производственной средой.
Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством использования. Разумеется, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и отвечают требованиям UL, CSA и RoHs.
Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов:
| Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 1 до 500mL | от 10 до 200mL/min | UP100H |
| от 10 до 2000mL | от 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| от 0,1 до 20L | от 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| от 10 до 100L | от 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| от 15 до 150L | от 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| не применимо | от 10 до 100L/min | UIP16000hdT |
| не применимо | более высокий | кластер из UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для смешивания, диспергирования, эмульгирования и экстракции в лабораторном, опытно-промышленном и промышленном масштабе.
Литература / Ссылки
- Martí Lecina, Jordi Prat, Carlos J. Paredes, Jordi J. Cairó (2025): Non-disruptive sonication of A. fusiformis (A. platensis) cultures facilitates its harvesting. Algal Research, Volume 7, 2015. 1-4.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
Часто задаваемые вопросы
Как вызывается осаждение клеток?
Осаждение клеток вызывается главным образом схлопыванием внутриклеточных газовых везикул, которое нарушает регуляцию плавучести. Это приводит к увеличению плотности клеток, в результате чего они опускаются за пределы фотической зоны, особенно у планктонных организмов, таких как цианобактерии.
Что такое газовые вакуоли в клетках?
Газовые вакуоли – это заполненные газом структуры, ограниченные белковой оболочкой, которые встречаются у водных прокариот, включая цианобактерии. Они обеспечивают регулирование плавучести, позволяя клеткам изменять своё вертикальное положение в водной толще для оптимального доступа к свету и питательным веществам.
Что такое цианобактерии?
Цианобактерии – это фотосинтезирующие, производящие кислород прокариоты, широко распространённые в пресноводной и морской среде. Они играют ключевую роль в фиксации азота и первичной продукции и могут вызывать вредоносное цветение водорослей в эвтрофных условиях.
Что такое Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis – это нитчатая планктонная цианобактерия, известная своей спиральной морфологией. Она процветает в щелочных содовых озёрах и составляет значительную часть рациона фламинго. В коммерческих целях её культивируют под названием «Spirulina» благодаря высокому содержанию белка и питательных веществ.
Как обработка ультразвуком влияет на водоросли?
Обработка ультразвуком разрушает клетки водорослей посредством кавитации, приводя к повреждению мембран, схлопыванию газовых везикул и нарушению фотосинтеза. У цианобактерий, таких как Microcystis aeruginosa, восприимчивость к обработке ультразвуком возрастает после деления клеток, вероятно, из-за структурной уязвимости в поздней световой фазе суточного цикла.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для работы в масштабе от лабораторного до промышленного.