Zbiranje mikroalg, izboljšano s sonikacijo
Mikroalge so bogate z lipidi, beljakovinami in mikrohranili, zato so dragocen vir hranil. Zaradi strukturne odpornosti celičnih sten alg in potrebe po nadaljnji ekstrakciji znotrajceličnih spojin – zlasti lipidov in mikrohranil – je potrebna netermična, zelo učinkovita tehnologija. Hielscher s svojimi sonikatorji ponuja vrhunsko rešitev za obdelavo, ki olajša in izboljša dva bistvena koraka obdelave – koncentriranje biomase in razgradnjo celic.
Sonikator UIP1000hdT za obdelavo alg
En sonikator – dva koraka pri obdelavi alg
- Nedestruktivno zbiranje alg
Brez vpliva na viabilnost in brez poškodb celovitosti značilne večcelične spiralne strukture Arthrospira platensis. Blago ultrazvočno nihanje in kavitacija povzročita sesedanje plinskih veziklov v celicah Arthrospira platensis, kar omogoči usedanje celic, ki bi sicer plavale. To olajša koncentriranje biomase alg. - Razgradnja celic za ekstrakcijo (lipidi, beljakovine, bioaktivne spojine)
V drugem koraku postopka, pri ekstrakciji, se intenzivna sonikacija uporablja za razgradnjo celične strukture Arthrospira platensis, da se sprostijo znotrajcelične spojine, kot so lipidi, beljakovine in bioaktivne spojine.
Preberite več o ultrazvočni ekstrakciji alg!
Zbiranje alg, izboljšano z ultrazvokom
V študiji Lecina et al. (2015) so kulture cianobakterij Arthrospira fusiformis (tudi Arthrospira platensis) obdelali z nedestruktivno sonikacijo in ugotovili, da ta znatno olajša usedanje in pridobivanje biomase. Z uporabo ultrazvočnih polj nizke intenzivnosti (≤0,5 W/mL) so raziskovalci povzročili reverzibilno flokulacijo, ne da bi ogrozili viabilnost ali morfologijo celic – kar je zahteva pri uporabah, pri katerih so potrebne nepoškodovane biomolekule ali viabilne celice za nadaljnje gojenje.
Z »nedestruktivno sonikacijsko obdelavo se te mikroalge zlahka usedejo, s čimer se biomasa koncentrira približno 30-krat, pri čemer se doseže približno 80–85% izkoristek pridobivanja.« (Lecina et al., 2015)
Ultrazvočni ekstraktor UIP2000hdT z reaktorjem iz nerjavnega jekla za komercialno ekstrakcijo lipidov, beljakovin in bioaktivnih spojin iz alg.
Visokozmogljivi sonikatorji za zbiranje alg in ekstrakcijo
Sonikatorji Hielscher so napredne, visokozmogljive ultrazvočne procesne naprave, zasnovane za laboratorijsko in industrijsko uporabo, zato so idealni za postopke zbiranja alg in ekstrakcije. V fazi zbiranja sistemi Hielscher omogočajo natančno sonikacijo nizke intenzivnosti, ki spodbuja agregacijo in usedanje celic, ne da bi poškodovala njihovo celovitost. Nato njihove zmogljivosti pri visoki intenzivnosti omogočajo nadzorovano razgradnjo celic, kar olajša učinkovito sproščanje znotrajceličnih lipidov, pigmentov in mikrohranil. Sonikatorji Hielscher z nastavljivimi amplitudami in cikličnim načinom delovanja, načini neprekinjenega delovanja ter robustno zasnovo podpirajo energijsko učinkovito bioprocesiranje, ki ga je mogoče prilagajati obsegu – zato so ključno orodje v sodobnih biorafinerijah alg.
- visoka učinkovitost
- najsodobnejša tehnologija
- zanesljivost in robustnost
- nastavljiv, natančen nadzor procesa
- šaržna in pretočna obdelava
- za katero koli prostornino
- inteligentna programska oprema
- pametne funkcije (npr. možnost programiranja, beleženje podatkov, daljinsko upravljanje)
- preprosto in varno upravljanje
- malo vzdrževanja
- CIP (čiščenje na mestu)
Zasnova, proizvodnja in svetovanje – kakovost, izdelana v Nemčiji
Ultrazvočne naprave Hielscher so znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher se zlahka spopadajo s težkimi razmerami in zahtevnimi okolji.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in poseben poudarek namenja visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Spodnja preglednica prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics proizvaja visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, dispergiranje, emulgiranje in ekstrakcijo v laboratorijskem, pilotnem in industrijskem merilu.
Literatura / reference
- 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.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kako se sproži usedanje celic?
Usedanje celic se sproži predvsem s sesedanjem znotrajceličnih plinskih veziklov, ki poruši uravnavanje plovnosti. To poveča gostoto celic, zaradi česar celice potonejo iz fotične cone, zlasti pri planktonskih organizmih, kot so cianobakterije.
Kaj so plinske vakuole v celicah?
Plinske vakuole so z beljakovinami obdane strukture, napolnjene s plinom, ki jih najdemo v vodnih prokariontih, vključno s cianobakterijami. Omogočajo uravnavanje plovnosti, tako da lahko celice prilagajajo svoj navpični položaj v vodnem stolpcu za optimalen dostop do svetlobe in hranil.
Kaj so cianobakterije?
Cianobakterije so fotosintetski prokarionti, ki proizvajajo kisik in jih pogosto najdemo v sladkovodnih in morskih okoljih. Imajo ključno vlogo pri fiksaciji dušika in primarni produkciji ter lahko v evtrofnih razmerah povzročijo škodljivo cvetenje alg.
Kaj je Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis je nitasta planktonska cianobakterija, znana po svoji spiralni morfologiji. Uspeva v alkalnih sodnih jezerih in je pomemben del prehrane plamencev. Zaradi visoke vsebnosti beljakovin in hranil jo komercialno gojijo kot »Spirulina«.
Kako sonikacija vpliva na alge?
Ultrazvočna obdelava s kavitacijo razgrajuje celice alg, kar povzroča poškodbe membran, sesedanje plinskih veziklov in moteno fotosintezo. Pri cianobakterijah, kot je Microcystis aeruginosa, se dovzetnost za sonikacijo poveča po delitvi celic, verjetno zaradi strukturnih ranljivosti v pozni svetli fazi dnevnega cikla.
Hielscher Ultrasonics proizvaja visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijske do industrijske velikosti.