Ultrazvočna ekstrakcija pigmentov spiruline
Ultrazvočna ekstrakcija se je izkazala za zelo učinkovito za izolacijo vrhunskih izvlečkov mikroalg. Pigmenti spiruline, kot je fikocianin, so znani kot superhrana, ki prispeva k koristim za zdravje zaradi visoke vsebnosti antioksidantov, vitaminov in beljakovin. Za proizvodnjo visoko koncentriranih dodatkov, kot so praški in tablete, je treba modre pigmente ekstrahirati iz alg spiruline.
Spirulina
Arthrospira platensis (A. platensis) in Arthrospira maxima (A. maxima) sta znani pod izrazom spirulina. Spirulina so modro-zelene alge, ki so bogate z aminokislinami in antioksidanti. Z veliko obremenitvijo hranil, kot so beljakovine, encimi, minerali in vitamini A, K, B12, železo in mangan, so kategorizirani kot superhrana. Rod alg Arthrospira ima še posebej visoko vsebnost beljakovin. Vsebnost beljakovin se giblje od 53 do 68% suhe teže in ponuja celoten spekter vseh esencialnih aminokislin. Poleg tega ima Arthrospira velike količine polinenasičenih maščobnih kislin (PUFA), kar je približno 1,5 do 2% skupne vsebnosti lipidov od 5 do 6%. Te PUFA vsebujejo γ-linolensko kislino (GLA), esencialno omega-6 maščobno kislino. Nadaljnje bioaktivne spojine Arthrospira vključujejo vitamine, minerale in fotosintetične pigmente.
Opomba: Znanstveno se Spirulina platensis (S. platensis) in Spirulina maxima (S. maxima) pravilno imenujeta Arthrospira platensis (A. platensis) in Arthrospira maxima (A. maxima). Obe vrsti sta bili nekoč uvrščeni v rod Spirulina in sta do danes pogovorno znani pod imenom spirulina. Čeprav je uvedba dveh ločenih rodov Arthrospira in Spirulina zdaj splošno sprejeta, se izraz spirulina pogosto uporablja kot krovni izraz.
Ultrazvočna ekstrakcija spiruline
Ultrazvočni motilci celic (imenovani tudi ultrazvočni ekstraktorji) so dobro znani po svoji sposobnosti odpiranja celic, da bi sprostili znotrajcelični material. Ko se intenzivni ultrazvočni valovi povežejo v tekočine, pride do pojava akustične kavitacije. Kavitacijske sile motijo celične stene in povečujejo prenos mase, tako da se bioaktivne ciljne spojine prenašajo iz celice v tekočino.
Ultrazvočna ekstrakcija iz celic: mikroskopski prečni prerez (TS) prikazuje mehanizem delovanja med ultrazvočno ekstrakcijo iz celic (povečava 2000x) [vir: Vilkhu et al. 2011]
Prednosti ultrazvočne ekstrakcije
- visok donos
- Vrhunska kakovost ekstrakta
- Hitra ekstrakcija
- Blag, netoplotni postopek
- Različna topila
- Varen
- enostaven za uporabo
- Linearno povečanje
- nizko vzdrževanje
- Hitra donosnost naložbe
Protokol ekstrakcije
(2011) so razvili naslednji protokol ekstrakcije, da bi dobili visokokakovosten ekstrakt fikocijanina: Ekstrakcija fikocijanina je bila ocenjena glede na koncentracijo fikocijanina z uporabo destilirane vode in 1% raztopine CaCl2. Morske alge spirulina se uporabljajo v suhi obliki, saj bakterije bakterije takoj izkoristijo mokro biomaso in se zaradi svoje hranilne sestave začnejo razgrajevati. Da bi se izognili tem težavam, je priporočljiva uporaba posušene biomase alg. Ekstrakcija je bila izvedena z mešanjem 0,1 g posušene biomase s količino topila, ultrazvočna razbijanja je bila izvedena s časom in amplitudo po eksperimentalnem načrtu. Suspenzije vzorcev so bile sonikirane z uporabo Hielscherjevega ultrazvočnega motilca celic UP50H, čemur je sledilo centrifugiranje 15 minut pri 13500 vrtljajih na minuto z uporabo hladilne centrifuge. Vsebnost fikocijanina in beljakovin med ekstrakcijo z različnimi topili sta bila raziskana kalcijev klorid in destilirana voda.
Največjo količino fikocianina, 0,3116 mg/ml, smo dobili v raztopini kalcijevega klorida, nato pa 0,299 mg/ml v destilirani vodi. Največja količina beljakovin, 63,63 %, je bila pridobljena v topilu destilirane vode in 54,69 % v raztopini kalcijevega klorida. Tako je bila raztopina CaCl2 najboljša topila za ekstrakcijo fikocijanina z ultrazvočno pomočjo.
Visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji za ekstrakcijo spiruline
Hielscher je vaš dolgoletni izkušen partner, ko gre za močno, zanesljivo ultrazvočno ekstrakcijo bioaktivnih snovi iz rastlinske in fitobiomase. Vsi ultrazvočni ekstraktorji lahko delujejo 24 ur na dan, 7 dni v tednu in so primerni za komercialno proizvodnjo prehranskih izvlečkov. Naša paleta izdelkov zajema celoten spekter od manjših ročnih biomotilcev do pilotnih ultrazvočnih aparatov in industrijskih ultrazvočnih sistemov. Različni dodatki, kot so različne sonotrode in reaktorji pretočnih celic, omogočajo optimalno prilagoditev vašim procesnim zahtevam. Vsi Hielscher ultrazvočni procesorji so robustni, enostavni za uporabo in zasnovani za prijaznost do uporabnika. Naši digitalno nadzorovani ultrazvočni aparati so opremljeni z vgrajeno kartico SD za samodejno protokoliranje podatkov o ultrazvočnem razbijanju.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
- Dolgoletne izkušnje na področju ultrazvočnega razbijanja
- visoka kakovost
- Robustnosti
- Delovanje 24/7
- Zaščiteno s suho vožnjo
- linearna razširljivost
- Odlična storitev za stranke
- nizko vzdrževanje
- usposabljanje & storitev namestitve
- Tehnični center
- razvoj procesov
- Ultrazvočna oprema po meri
Naše dobro usposobljeno osebje zagotavlja visoko storitev za stranke in strokovno svetovanje.
Kontaktirajte nas še danes! Z veseljem vam priporočamo najprimernejši ultrazvočni ekstraktor za vašo uporabo.
Ultrazvočni ekstraktorji visoke moči od laboratorija do pilotnega in industrijskega obsega.
Literatura/Reference
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- 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. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Spirulina
Spirulina je vrsta cianobakterij (znanih tudi kot cyanophyta), ki so vrsta bakterij, ki pridobivajo energijo s fotosintezo. So edini fotosintetični prokarioti, ki lahko proizvajajo kisik. Ime cianobakterije izhaja iz barve bakterij (grško: κυανός, translit. kyanós, lit. modra). Zaradi svoje barve se imenujejo tudi modro-zelene alge, čeprav je izraz alge v sodobni uporabi omejen na evkarionte. Spirulina platensis (S. platensis) je multifilamentna prokariontska cianobakterija, ki jo je mogoče zlahka gojiti kot monokulturo v odprtih ribnikih ali zaprtih bioreaktorjih. C-fikocianin (C-PC) je glavni fikobiliprotein v spirulini.
Izvlečki spiruline
Spirulina je priljubljeno prehransko dopolnilo, pridobljeno iz biomase morskih cianobakterij (modro-zelene alge). Dve vrsti spiruline, ki se uporabljata za pripravo veganskih beljakovinskih in pigmentnih dodatkov, sta Arthrospira platensis in Arthrospira maxima. Izvleček, ki se sprošča iz teh mikroalg, je bogat z antioksidanti, aminokislinami in vitamini. Zato se modri ekstrakt v prahu doda sokom, napitkom, napitkom in pijačam ter jim daje čudovito intenzivno modro barvo. Druga možnost je, da se izvleček spiruline zaužije v obliki tablet.
Fikocianin alofikocianin in fikoeritrin sta pigmentno-proteinska kompleksa iz družine fikobiliproteinov, ki so znani po svoji intenzivni svetlo modri barvi. Fikocianin je dodatni pigment klorofila. Ker so vsi fikobiliproteini topni v vodi, niso prisotni v membrani, namesto tega so fikobiliproteini vezani kot agregati (tako imenovani fikobilisomi) na celično membrano.
Ultrazvočna ekstrakcija in motnje celic
Ultrazvočno podprta ekstrakcija (ZAE) se uporablja za sproščanje in izolacijo bioaktivnih spojin iz fito materiala in tkiva.
Za ultrazvočne procese ekstrakcije so intenzivni ultrazvočni valovi povezani v medij, kjer se valovi izmenjujejo s stiskanjem in ekspanzijo. Med cikli stiskanja / ekspanzije nastanejo vakuumski mehurčki, ki rastejo v več ciklih, dokler ne morejo absorbirati več energije, tako da silovito implodirajo. Implozija mehurčkov proizvaja visoko energetsko stanje z lokalno prisotnimi temperaturami do 5000 K, razlikami v tlaku 1000 atm, hitrostjo ogrevanja in hlajenja nad 1010 K / s ter tekočimi curki s hitrostjo 280 m / s. Ta pojav je znan kot akustična kavitacija.
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na akustični kavitaciji in njenih hidrodinamičnih strižnih silah