Ультразвуковая добыча водорослей для пищевых добавок

Ультразвуковая экстракция является превосходным методом для подрыва клеток водорослей эффективно и быстро. Соникация может высвободить полное количество биологически активных соединений, что делает ультразвуковую технику высокоэффективной.

Как извлечь белки, липиды и фенолики из водорослей с ультразвуком

Виды водорослей и микроводорослей богаты биологически активными соединениями, такими как белки, липиды, каротиноиды, пигменты (например, фикоцианины, астаксантин и т. Д.), Фенолы и полисахариды (например, каррагины). Это делает их широко используемым природным материалом для производства экстрактов для пищевых продуктов и пищевых добавок. Обычно используемыми видами водорослей для пищевых добавок являются Arthrospira maxima и (также известные как спирулина), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis и Ulva spp. Водоросли, как известно, являются хорошим источником высококачественных белков, липидов, длинноцепочечных ПНЖК (т.е. омега-3), полисахаридов (например, альгината, каррагинана, β-глюканов), витаминов и антиоксидантов.
Спирулина является широко используемым типом водорослей, который богат высокоценными биологически активными соединениями, такими как белки (с 50-70% сухой массы). Поскольку спирулина одобрена FDA (Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов США) как GRAS (общепризнанная как безопасная), экстракты спирулины и спирулины могут использоваться в коммерческих продуктах питания или в качестве пищевых добавок.

Преимущества ультразвуковой добычи водорослей

Ультразвуковая добыча превосходит альтернативные методы извлечения в многообразных точках, таких как высокая урожайность, надежность, безопасность, простота и экологичность.

Полная доходность добычи

Высокопроизводительные ультразвуковые вещества ломают клетки водорослей и нарушают их так, чтобы внутриклеточный материал высвобождался. Ультразвуковая экстракция высвобождает таким образом весь спектр биологически активных соединений, таких как фикобилипротеины, каротиноиды и липиды и фенолы.
Фикобилипротеины можно дифференцировать на три основные группы, а именно хлоро-фикоцианины, аллофикоцианы и фикоритрины. C-Phycocyanin является натуральным синим пигментом, который широко используется в пищевых и фармацевтических продуктах. Ультразвуковая экстракция высвобождает весь спектр белков.

Высокая эффективность извлечения

Duangsee et al. (2009) протестировали два различных метода извлечения (ультрасонически-помощь извлечения растворителя и извлечения путем повторного замораживания и оттаивания) биологически активных соединений из биомассы Arthospira и обнаружили, что ультразвуковая извечение растворителя привела к более высокой эффективности (22,1%) чем замораживание и оттаивание (15,6%). Сравнение разрыва клеток между звукоation и повторным замораживанием и оттаиванием показывает, что звукование является более эффективным. Ультразвуковая кавитация нарушает клетки водорослей быстро и эффективно, что приводит к более высокому нарушению клеток по сравнению с клетками спирулины, обработанными повторным замораживанием и оттаиванием.
Соникация была более эффективной в нарушении клеточной оболочки по сравнению с повторным замораживанием и оттаиванием. Выход извлечения фикоцианина показал, что температура обработки влияет на эффективность извлечения.

Процесс быстрой экстракции

Высокопроизводительные ультразвуковые системы могут применять высокую ультразвуковую мощность с помощью высоких амплитуд в подвеску водорослей. Это делает ультразвуковую добычу очень быстрым методом обработки.

контроль температуры

Ультразвуковая система является нетермальной, чисто механической техникой извлечения. Температура извлечения может точно контролироваться с помощью подключаемого датчика температуры, который подключен к цифровому ультразвуковому датчику Hielscher. Программное обеспечение цифровых ультразвуковых ультразвуковых hielscher позволяет устанавливать температурные пределы, так что ультразвуковой гомогенизатор приостанавливается при достигаете предела температуры. Точный контроль температуры позволяет предотвратить термическую деградацию теплочувствительных материалов, таких как фикобилипротеины, витамины, полифенолы, полисахариды, липиды и другие биологически активные соединения.

Совместим с различными растворителями

Ультразвуковая дисгармония совместима практически с любым растворителем. Ультразвуковая добыча в сочетании с зелеными растворителями, такими как вода или этанол, производят чистые экстракты. Эти ультразвуковые экстракты могут быть безопасно включены в продукты питания, так как извлечения растворителей этанола и воды GRAS (обычно признается как безопасный) статус.

Воспроизводимость и стандартизация процессов

Цифровые ультразвуковые ультразвуковые установки Hielscher оснащены интеллектуальным программным обеспечением и продуманным разнообразием настроек для идеальных параметров экстракции. Программное обеспечение протоколирует весь ультразвуковой параметр процесса (например, амплитуда, чистую мощность, общую мощность, температуру, давление, время, дату) и записывает данные о соникации в файл CSV на встроенной SD-карте. Это позволяет стандартизировать процесс извлечения и внимательно следить за звукоизацией и качеством производства. Эти функции помогут вам выполнить требования к процессу стадии стадандизации, а также хорошие производственные практики (GMP), которые очень важны, когда экстракты производятся для добавок, продуктов питания или фармацевтических продуктов.

Ультразвуковой протокол извлечения фиокянина

Mazumder et al. (2017) исследовали оптимальные параметры обработки ультразвуковой экстракции фикоцианина и феноликов из Arthospira platensis. Максимальная урожайность фикоцианина (29,9 мг/г) и общей фенолики (2,4 мг/г) была получена при концентрации этанола 40%, температура экстракции 34,9 градусов с использованием ультразвукового up50H (50 вт, 30 кГц) при амплитуде 95% при времени извлечения 104,7.

Vernès et al. (2019) использовали ультразвуковой аппарат UIP1000hdT (1000 Вт, 20 кГц) для извлечения белков из спирулины. Ультразвуковой аппарат был оснащен сонотродом BS2d34 и ультразвуковым проточным реактором (см. рисунок ниже для точной установки ультразвуковой экстракции с проточной ячейкой и насосом Seepex).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) установка и наша экстракция белка из спирулины в лабораторных масштабах
источник: Vernes et al. 2019

Результаты исследования показывают, что ультразвуковые условия экстракции, оптимизированные для выхода белка, включают в себя слегка повышенную температуру и давление (так называемая манотермосониция МТС). МТС способствует массовому переносу и позволяет получить на 229% больше белков (28,42 и 1,15 г/100 г сухого вт.), чем обычный процесс без ультразвука (8,63 и 1,15 г/100 г сухого вт).
С 28,42 г белков, полученных на 100 г сухой биомассы спирулины в экстракте, скорость восстановления белка 50% была достигнута всего за 6 минут в непрерывном процессе звукозакопии. Микроскопическая визуализация показывает, что акустическая кавитация влияет на нити спирулины различными механизмами, такими как фрагментация, сонопорация, детекстурация. Эти различные эффекты делают экстракции, высвобождение и растворимые биологически активные соединения спирулины более легкими и эффективными, что приводит к высокому выходу белка высокого качества.
Что касается качества ультразонически извлеченных белков, аминокислоты не деградировали при ультразвуковой обработке, но они присутствуют в большем количестве в случае соникации по сравнению с обычной экстракции.
При сравнении манотермической обработки и ультразвуковой экстракции без повышенного давления и температуры разница в выходе и эффективности экстракции минимальна. Поэтому только ультразвук считается самым экономичным и простым методом получения высококачественного экстракта, богатого белками спирулины. Ультразвуковая экстракция - это зеленый, экологически чистый метод экстракции, подходящий для извлечения белка из спирулины в лабораторных масштабах, который можно легко масштабировать до пилотного и промышленного масштаба. (см. Vernès et al. 2019)

Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы

Все результаты добычи, достигнутые в небольших масштабах, могут быть линейно масштабированы на более крупные производственные мощности. Hielscher Ultrasonics большой портфель продуктов от лаборатории до промышленных систем добычи имеет наиболее подходящий ультразвуковой для вашего предполагаемого процесса мощности. Наш многолетний опытный персонал поможет вам от технико-экономических обоснований и оптимизации процессов до установки вашей ультразвуковой системы на конечном уровне производства.

Hielscher Ультразвук – Сложное оборудование для извлечения

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр высокоэффективных ультразвуковых экстракторов от малого до крупного масштаба. Дополнительные аксессуары позволяют легко собрать наиболее подходящую конфигурацию ультразвукового устройства для вашего процесса. Оптимальная ультразвуковая установка зависит от предполагаемой мощности, объема, сырья, серийного или поточного процесса и сроков. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях и в сложных условиях. Линейная масштабируемость процессов ультразвуковой экстракции позволяет просто и надежно увеличить производство. Узнайте больше о линейном масштабировании процессов ультразвуковой экстракции!

Выберите из различных аксессуаров, таких как:

• сонотроды с различными размерами, диаметрами и формами
• сонотроды для высокой амплитуды 200 м и выше
• реакторы клеток потока с различными томами и геометриями
• многочисленные рога руля для увеличения или уменьшения прибыли
• полные настройки звуков, такие как SonoStation, которые включают ультразвуковой экстрактор, танк, агитатор и насос
• pluggable датчики температуры
• pluggable датчики давления

Наш хорошо обученный, опытный персонал проконсультируется с Вами и порекомендует вам наиболее подходящую ультразвуковую систему для ваших требований к процессу экстракции!

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов: