Chitin in Chitosan Proizvodnja iz Gobe

Ultrasonication je zelo učinkovita metoda za sprostitev chitin in chitosan iz glivičnih virov, kot so gobe. Chitin in chitosan morata biti deacetilizirana pri obdelavi navzdol, da se pridobi visokokakovostni biopolimer. Ultrazvočno podprta deacetilacija je zelo učinkovita, preprosta in hitra tehnika, ki ima za posledico visokokakovostne chitosans z visoko molekulsko težo in vrhunsko biološko uporabnostjo.

Chitin in Chitosan iz Gobe

Užne in zdravilne gobe, kot so Lentinus edodes (shiitake), Ganoderma lucidum (Lingzhi ali reishi), Inonotus obliquus (chaga), Agaricus bisporus (gumb gobe), Her Erinaceus (levja griva), Cordyceps sinensis (gusjenica gljivica), Grifola frondosa (kokoša-od-drva), Trametes versicolor (Coriolus versicolor, Polyporus versicolor, puretail) i mnoge druge vrste gvava se u širokom spektru hrane i za ekstrakcije bioaktivnih jedinjenja. Te gobe in ostanki predelave (gobasti odpadki) se lahko uporabljajo za proizvodnjo chitosana. Ultrasonication ne samo spodbuja sproščanje chitina iz glivične celične stenske strukture, ampak tudi popelje pretvorbo chition v dragocen chitosan preko ultrazvočne depolimerizacije.

Ultrazvočni Deacetilacija chitin do chitosan

Deacetilacija hitina za hitosan se spodbuja z ultrazvočno razbijanje

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrasonic extractor UIP4000hdT for extraction en deacetylation of chitin from mushrooms

Ultrasonication se uporablja za ekstrakcijo chitin iz gob. Poleg tega ultrazvok spodbuja deacetilacijo chitina, da bi dobili chitosan.

Ultrasonication je hitra in blaga ekstrakcijo metoda za proizvodnjo visokokakovostnega izvlečka gob. V videu se UP400St uporablja za ekstrakcijo polisaharidov iz užnih gob.

Cold Mushroom ekstrakcija z UP400St z 22mm sondo

hitina, ki je N-acetilglukozaminski polimer (poli-(β-(1–4)-N-acetil-D-glukozamin), je naravno pojavlja polisaharid, ki se pogosto pojavlja v eksoskeletu nevretenčarjev, kot so rak in žuželke, Notranji kosture lignje i sipu, ali i celične zidove gljiva. Vdelana v strukturo gobe celičnih sten, chitin je odgovoren za obliko in togost glivične celične stene. Za številne aplikacije, chitin se pretvori v njegov deacetylated derivat, znan kot chitosan preko procesa depolimerizacije.
hitosan je najpogostejši in najbolj dragocen derivat chitin. Je polisaharid visoke molekulske mase, povezan z b-1,4 glikozidom, sestavljen iz N-acetil-glukozamina in glukozamina.
Zdravilo Chitosan se lahko izpelje s kemičnim ali encimskim N-deacetilacija. V kemično pogonjenem procesu deacetilacije je acetilna skupina (R-NHCOCH3) pri visokih temperaturah odklijejo močne luže. Druga možnost je, da se chitosan sintetiziranje z encimsko deacetilacijo. Vendar je na industrijski proizvodni lestvici kemijska deacetilacija prednostna tehnika, saj je encimska deacetilacija bistveno manj učinkovita zaradi visokih stroškov encimov deacetilaz in pridobljenih nizkih donosov iz chitosana. Ultrasonication se uporablja za intenzivne kemično razgradnjo (1→4)-/β-linkage (depolymerization) in učinek deacetilacije chitina za pridobitev visokokakovostnega chitosana. Pri uporabi sonikacije kot pred zdravljenjem za encimsko deacetilacijo se izboljša tudi donos chitosana in kakovost.

Industrijska chitosan proizvodnja iz Goba z Ultrazvok

Komercialna proizvodnja chitina in chitosana temelji predvsem na odpadkih morskih industrij (to je ribolov, nabiranje školjk itd.). Različni viri surovin povzročijo različne lastnosti kitina in chitosana, ki so posledica proizvodnje in nihanja kakovosti zaradi sezonskih ribolovnih sprememb. Poleg tega chitosan, pridobljen iz glivičnih virov, ponuja domnevno vrhunske lastnosti, kot so homogena dolžina polimera in večja topnost v primerjavi s chitosan iz morskih virov. (prim. Ghormade et al., 2017) Za dobavo enotnega chitosana je ekstrakcija chitina iz glivičnih vrst postala stabilna alternativna proizvodnja. Chitin in citiosan proizvodnjo iz gliv je mogoče enostavno in zanesljivo doseči z ultrazvočno ekstrakcijo in deacetilacijo tehnologije. Intenzivna sonication moti celične strukture za sprostitev chitin in spodbuja prenos mase v keho topila za vrhunske kitin donosov in ekstrakcijo učinkovitost. Posledična ultrazvočna deacetilacija pretvori chitin v dragoceni chitosan. Oboje, ultrazvočno chitin ekstrakcijo in deacetilacijo na chitosan lahko lineano lestvico na kateri koli komercialni ravni proizvodnje.

Ultrasonic extraction and deacetylation  of fungal chitin give high-quality chitosan.

Sonication pospešuje proizvodnjo glivičnih chitosan in naredi proizvodnjo bolj učinkovito in ekonomično.
(slika in študija: © Zhu et al., 2019)

Ultrasonic chitin extraction from mushrooms with the UP400ST probe-type ultrasonicator (400W, 24kHz)

ultrasonicator UP400St za ekstrakcijo gob: Sonication daje visoke donose bioaktivnih spojin, kot so polysaccharides chitin in chitosan

Visoko učinkovita sinteza chitosan prek sonication

Za premagovanje pomanjkljivosti (torej nizke učinkovitosti, visokih stroškov energije, dolgega časa predelave, strupenih topil) tradicionalne kemijske in encimske deaketlytion chitin, je bil ultrazvok visoke intenzivnosti vključen v chitin in chitosan predelavo. Visoka intenzivnost sonication in posledica učinki akustične kavitacije vodijo do hitre razsežnosti polimernih verig in zmanjšajo polidisperznost in s tem spodbujajo sintezo chitosana. Poleg tega ultrazvočne omejevanje sile okrepijo masni prenos v raztopini, tako da se poveča kemična, hidrolitična ali encimska reakcija.

Ultrazvočno podprta kemijska deacetilacija in depolimerizacija

Ker je chitin nereaktiven in netopen biopolimer, mora opraviti proces korake demineralizacije, deproteinizacije in depolimerizacije / deacetilacije, da bi dobili topno in bioacessible chitosan. Ti procesni koraki vključujejo zdravljenje z močnimi kislinami, kot so HCl in močne baze, kot sta NaOH in KOH. Ker so ti običajni procesni koraki neučinkoviti, počasni in zahtevajo visoke energije, se z sonifikacijo procesov znatno izboljša proizvodnja chitosana. Uporaba power-ultrazvok povečuje chitosan pridelke in kakovost, zmanjšuje proces iz dni v nekaj ur, omogoča blažja topila, in naredi celoten proces bolj energetsko učinkovit.

Ultrazvočno izboljšana deproteinizacija chitina

Vallejo-Dominguez et al. (2021) je v preiskavi chitin deproteinization ugotovil, da je "uporaba ultrazvoka za proizvodnjo biopolimerov zmanjšala vsebnost beljakovin, kot tudi velikost delcev chitina. Chitosan visoke stopnje deacetilacije in srednje molekulske mase je bil proizveden z ultrazvočno pomočjo.

Ultrazvočna hidroliza za depolimerizacijo chitina

Za kemično hidrolizo se za deacetilacijo kitina uporabljajo bodisi kisline bodisi alkalne kisline, vendar se bolj razširjena uporablja alkalna deacetilacija (npr. natrijev hidroksid NaOH). Kislinska hidroliza je alternativna metoda tradicionalne kemijske deacetilacije, kjer se za depolimerizacijo chitina in chitosana uporabljajo raztopine organske kisline. Metoda kislinske hidrolize se večinoma uporablja, kadar mora biti molekularna teža chitina in chitosana homogena. Ta običajni proces hidrolize je znan kot počasen in energijsko- in stroškovno intenzivni. Zahteva po močnih kislinah, visokih temperaturah in tlakih so dejavniki, ki hidrolitični chitosan proces spremenijo v zelo drag in dolgotrajen postopek. Uporabljene kisline zahtevajo nadaljnje procese, kot sta nevtralizacija in desaliranje.
Z vključitvijo ultrazvoka visoke moči v proces hidrolize se lahko temperature in tlačne zahteve za hidrolitični dekolte chitina in chitosana bistveno znižajo. Poleg tega sonication omogoča nižje koncentracije kisline ali uporabo blažje kisline. S tem je proces bolj trajnosten, učinkovit, stroškovno učinkovit in okolju prijaznejši.

Ultrazvočno podprta kemijska deacetilacija

Kemična dešitepelacija in deakteilacija chitina in chitosana se doseže predvsem z obdelavo kitina ali chitosana z mineralnimi kislinami (npr. klorovodikova kislina HCl), natrijev nitrit (NaNO2) ali vodikov peroksid (H2O2). Ultrazvok izboljša stopnjo deacetilacije in s tem skrajša reakcijski čas, potreben za pridobitev ciljne stopnje deacetilacije. To pomeni, da sonication skrajša zahtevani čas obdelave 12-24 ur na nekaj ur. Poleg tega sonication omogoča znatno nižje kemične koncentracije, na primer 40 % (w/w) natrijev hidroksid z uporabo sonikacije, medtem ko je brez uporabe ultrazvoka potrebno 65 % (w/w).

Ultrazvočno-encimska deacetilacija

Medtem ko je encimska deacetilacija blaga, okoljsko benigna oblika obdelave, so njegova učinkovitost in stroški neekonomični. Zaradi zapletene, delovno intenzivne in drage dolvodne ločenosti in prečišcenja encimov iz končnega izdelka se encimska deacetilacija chitina ne izvaja v komercialni proizvodnji, ampak se uporablja le v znanstveno-raziskovalnem laboratoriju.
Ultrazvočno pred zdravljenjem, preden encimska deaketlacijo fragmenti chitin molekule s tem poveča površino in da več površine na voljo za encime. Visokozmogijina sonication pomaga izboljšati encimsko deacetilacijo in postopek ekonomičnosti.

Rezultati raziskav za ultrazvočni chitin in chitosan deacetylation

Sonochemically deacetylated chitin results in high-quality chitosan.Zhu et al. (2018) v svoji študiji ugotavljajo, da se je ultrazvočna deacetilacija izkazala za odločilen preboj, s pretvorbo β-chitina v chitosan z 83–94% deacetilacijo pri zmanjšanih temperaturah reakcije. Slika levo prikazuje SEM sliko ultrazvočno deacetilnega chitosana (90 W, 15 min, 20 w/v% NaOH, 1:15 (g: mL) (slika in študija: © Zhu et al., 2018)
V svojem protokolu so raztopino naOH (20 w/v %) pripravili z raztapljanjem naOH kosmiči v vodi DI. Nato je bila alkalna raztopina dodana sedimentu GLSP (0,5 g) v trdno tekočem razmerju 1:20 (g: ml) v centrifugno cev. Zdravilo NaCl (40 ml, 0,2 M) in ocetni kislini (0,1 M) je bilo dodano zdravilu NaCl (40 ml, 0,2 M) in ocetni kislini (0,1 M) v razmerju 1:1 prostornine raztopine. Vzmetenje je bilo nato podvrženo ultrazvoku pri blagi temperaturi 25 °C 60 min z ultrazvočnim senzorjem tipa sonde (250W, 20kHz). (cf Zhu et al., 2018)
Pandit et al. (2021) je ugotovil, da je stopnja razgradnje za raztopine chitosan redko prizadeta zaradi koncentracije kisline, ki se uporablja za topitev polimera in je v veliki meri odvisna od temperature, intenzivnosti ultrazvočnih valov in ionske trdnosti medija, ki se uporablja za raztapljanje polimera. (prim. Pandit et al., 2021)

V drugi študiji so Zhu et al. (2019) je ganoderma lucidum spore u prahu za gljivične surovine i proučio ultrasonično potamnjenu deacetilaciju i efekte procesnih parametra, na primer vreme sonikacije, razmerje čvrstih i tečnih tečnosti, koncentraciju NaOH i iracijacijsku moč na stopnjo deacetilacije (DD) chitosana. Najvišja DD vrednost je bila pridobljena pri naslednjih ultrazvočnih parametrih: 20 min sonication na 80W, 10% (g:ml) NaOH, 1:25 (g:ml). Površinsko morfologijo, kemične skupine, toplotno stabilnost in kristalnost ultrazvočno pridobljenega chitosana so preučili z uporabo SEM, FTIR, TG in XRD. Raziskovalna skupina poroča o znatni izboljšavi stopnje deacetilacije (DD), dinamične viskoznosti ([η]) in molekulske mase (Mv ) ultrazvočno proizvedenega chitosana. Rezultati so poudarili ultrazvočno deacetilacijo tehniko gliv zelo močna metoda proizvodnje za chitosan, ki je primerna za biomedične aplikacije. (prim. Zhu et al., 2019)

Chitins and chitosans from mushroom can be efficiently extracted using probe-type ultrasonication.

SEM slike chitins in chitosans iz dveh vrst gob: a) Chitin iz L. vellereus; b) chitin iz P. ribis; c) Chitosan iz L.vellereus; d) chitosan iz P. ribis.
slika in študija: © Erdoğan et al., 2017

Industrial ultrasonic tank reactor with high-performance ultrasonic probe for chitin deacetylation

Ultrazvočni reaktor z Ultrazvočna sonda 2000W (sonotrode) za ekstrakcijo chitina iz gob in posledične depolimerizacije / deacetilacije

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Vrhunska chitosan kakovost z ultrazvočno deacetilacijo

Ultrazvočno-pogon procesi chitin / chitosan ekstrakcije in depolymerization so natančno nadzorovati in ultrazvočni proces parametri se lahko prilagodijo surovinam in ciljno kakovost končnega izdelka (npr. molekularna teža, stopnja deacetilacije). To omogoča prilagoditev ultrazvočnega procesa zunanjim dejavnikom in nastavitev optimalnih parametrov za boljši izid in učinkovitost.
Ultrazvočno deacetylted chitosan kaže odlično biološko uporabnost in biokompatibilnost. Če se ultrazvočno pripravljeni biopolimerji chitosana primerjajo s termoizvedenim chitosanom v zvezi z biološkimi lastnostmi, Ultrasonično proizvedeni chitosan izlaže znatno bolje fibroblast (L929 cell) sposobnost i pojašnjenje antibakterijske aktivnosti i za Escherichia coli (E. coli) i Staphylococcus aureus (S. aureus).
(prim. Zhu et al., 2018)

Kako ultrazvočno ekstrakcijo in deacetilacijo chitin delo?

Ko so moč ultrazvočni valovi pari v tekočino ali slurry (npr. vzmetenje, sestavljeno iz chitina v topilu), ultrazvočni valovi potujejo skozi tekočino, kar povzroča izmenično visokotlačne / nizkotlačne cikle. Med nizkotlačnimi cikli se ustvarijo minutni vakumski mehurčki (tako imenovani mehurčki kavitacije), ki rastejo v več tlačnih ciklih. Pri določeni velikosti, ko mehurčki ne morejo absorbirati več energije, nasilno implodirajo med visokotlačno ciklo. Za implokcijo mehurčkov so značilne intenzivne kavitacialne (ali sonomehanske) sile. Ti sonomehanski pogoji se pojavljajo lokalno na kavitacialnem vročem mestu in so značilni za zelo visoke temperature in tlake do 4000K oziroma 1000atm; ter ustreznih visokotemperaturnih in tlačnih razli čnin. Nastajajo furtehrmore, mikro turbulence in tekoči tokovi s hitrostjo do 100m/s. Ultrazvočno ekstrakcijo chitin in chitosan iz gliv in rakov, kot tudi chitin depolymerization in deacetylation so predvsem posledica sonomehanskih učinkov: agitacija in turbulence motijo celice in spodbujajo prenos mase in lahko tudi rezanje polimernih verig v kombinaciji s kislimi ali alkalnimi topila.
Delovno načelo ekstrakcije chitina prek ultrasonication: Ultrazvočno ekstrakcijo učinkovito zlomi celično strukturo gob in sprošča znotrajcelične spojine iz celične stene in celične notranjosti (to je, polysaccharides, kot so chitin in chitosan in druge bioaktivne fitokemikale) v topilo. Ultrazvočno ekstrakcijo temelji na delovnem principu akustične kavitacije. Učinki ultrazvočne / akustične kavitacije so visoko štrleče sile, turbulence in intenzivni pritisk razlikovanja. Te sonomehanske sile razdrejo celične strukture, kot so chitinous gobe celične stene, spodbujajo prenos mase med gliva biomaterial in topilo in povzročijo zelo visoke izvlečke v hitrem procesu. Poleg tega sonication spodbuja sterilizacijo ekstraktov z ubijanjem bakterij in mikrobov. Mikrobna inaktivacija s sonikacijo je posledica uničujočih kavitacialnih sil na celično membrano, proizvodnje prostih radikalov in lokaliziranega ogrevanja.
Delovno načelo depolimerizacije in deacetilacije prek ultrasonikacije: Polimerne verige se ujamejo v strižnem polju okoli mehurčka in verižni segmenti polimerne tuljave v bližini uhajajoče votline se bodo premikali z večjo hitrostjo od tistih, ki so bolj oddaljeni. Stresi se nato proizvajajo na polimerni verigi zaradi relativnega gibanja polimernih segmentov in topil in ti zadostujejo za povzročitev dekolteja. Proces je tako podoben drugim učinkom omejevanja v polimernih raztopinah ~2° in daje zelo podobne rezultate. (prim. Cena itd., 1994)

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Visokozmogovalna ultrazvočna oprema za glivično chitin in chitosan obdelavo

Ultrazvočni deacetilacija chition na hitosan

Optično branje elektronskih mikroskopskih slik (sem) v povečavi 100 × a) gladius, b) ultrazvok obdelan gladius, c) β-chitin, d) ultrazvok-zdravljenih β-chitin, in e) hitosan (vir: Preto et al. 2017)

4kW ultrasonicator for industrial chitin / chitosan processing from crustacean and fungiRazdrobljenost chitina in zakašnjenje chitina v chitosan zahteva močno in zanesljivo ultrazvočno opremo, ki lahko dobavi visoke amplitude, ponuja natančno kontrolno sposobnost nad parametri procesa in se lahko upravlja 24/7 pod težko obremenitvijo in v zahtevnih okoljih. Hielscher Ultrasonics 'paleta izdelkov izpolnjuje te zahteve zanesljivo. Poleg izjemnih ultrazvočnih zmogljivosti, Hielscher ultrasonicatorji se ponašajo z visoko energetsko učinkovitostjo, kar je pomembna ekonomična prednost – zlasti pri komercialni obsežni proizvodnji.
Hielscher ultrasonicators so visokozmogljivostni sistemi, ki so lahko opremljeni z dodatki, kot so sonotrodes, ojačevalci, reaktorji ali pretok celice, da bi se ujemajo vaše potrebe po postopku na optimalen način. Z digitalnim barvnim zaslonom, možnost za vnaprej nastavitev sonication teče, samodejno snemanje podatkov na integrirani SD kartici, daljinski nadzor brskalnika in še veliko več funkcij, najvišja kontrola procesa in prijaznost uporabnika. V paru z robustno in težko nosilno zmogljivostjo, Hielscher ultrazvočni sistemi so vaš zanesljiv delovni konj v proizvodnji. 
Drobitev chitina in deacetilacija zahteva močan ultrazvok za pridobitev ciljno pretvorbo in končni chitosan izdelek visoke kakovosti. Še posebej za fragmentacijo chitin kosmiči in depolymerization / deacetylation koraki, visoke amplitude in povišani pritiski so ključnega pomena. Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvočni procesorji enostavno dostaviti zelo visoke amplitude. Amplitude do 200μm se lahko neprekinjeno zaženejo v 24/7 operaciji. Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi. Zmogljivost hielscher ultrazvočnih sistemov omogoča učinkovito in hitro deacetilacijo v varnem in uporabniku prijaznem procesu.
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

serija Volume Pretok Priporočena naprave
1 do 500ml 10 do 200 ml / min UP100H
10 do 2000 ml 20 do 400ml / min UP200Ht, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100L 2 do 10L / min UIP4000hdT
ni podatkov 10 do 100L / min UIP16000
ni podatkov večja gruča UIP16000

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahteva dodatne informacije o ultrazvočni procesorji, aplikacije in ceno. Mi bo z veseljem razpravljali vaš proces z vami in vam ponudimo ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.



Literatura/reference


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorij do industrijske velikosti.