Nxjerrja dhe ruajtja tejzanor

Shpërbërja e strukturave qelizore (lizën) me anë të ultratinguj është përdorur për nxjerrjen e komponimeve intra-qelizore ose per çaktivizimit mikrobial.

sfond

Në mikrobiologji, me ultratinguj është e lidhur kryesisht me ndërprerja qelizë (lysis) ose shpërbërje (Allinger 1975). Kur sonicating lëngje në intensities të lartë, valët e zërit që propagandojnë në media të lëngshme të rezultojë në rotacion lartë të presionit (compression) dhe presionit të ulët (rafinim) cikle, me normat e në varësi të frekuencës.
Gjatë ciklit të ulët presion, me intensitet të lartë valët tejzanor krijuar flluska të vogla vakum ose voids në të lëngshme. Kur flluska të arritur një vëllim në të cilën ata mund të thithin më energji, ata rrëzohet me dhunë gjatë një cikël presion të lartë. Ky fenomen quhet cavitation. Gjatë shpërthimit temperaturat shumë të larta (rreth. 5,000K) dhe presioneve (approx. 2,000atm) janë arritur në nivel lokal. Implosion e flluskoj cavitation gjithashtu rezulton në avionëve të lëngshme deri në 280 milion / s shpejtesi Forcat qethje rezultojnë thyejnë zarf qelizor mekanikisht dhe përmirësimin e transferimit materiale. Ultratinguj mund të kenë efekte ose shkatërruese ose konstruktiv për të qelizave në varësi të parametrave sonication punësuar.

Shpërbërja Cell

Sipas enzimat intensive sonication apo proteinat mund të lirohet nga qelizat apo organeleve subcellular si rezultat i Shpërbërja Cell. Në këtë rast, kompleksi të tretur në një tretës është mbyllur në një strukturë të pazgjidhshëm. Në mënyrë që të nxjerrë atë, membrana qelizore duhet të shkatërrohet. përçarje Cell është një proces i ndjeshëm, sepse aftësia muri qelizor për t'i bërë ballë presionit të lartë osmotik brenda. kontrolli i mirë i qelizave përçarje është e nevojshme, për të shmangur një lirim të papenguar të të gjitha produkteve brendaqelizore përfshirë mbeturinat qelizore dhe acidet nukleike, ose denaturation produktit.
Ultrasonication shërben si një mjet i mirë-kontrollueshme për shpërbërjes qelizë. Për këtë, efektet mekanike të ultrazërit të siguruar depërtimin më të shpejtë dhe më të plotë të tretës në materiale qelizore dhe për të përmirësuar transferimin në masë. Ultratinguj arrin depërtimit të madh të një tretës në një ind bimore dhe përmirëson transferimin masiv. Valët tejzanor cavitation gjeneruar prishin muret qelizore dhe të lehtësojë lirimin e komponentëve të matricës.

Transferimi Mass

Në përgjithësi, me ultratinguj mund të çojë në një permeabilization e membranave qelizore të joneve (shfaqje boshe 1978), Dhe kjo mund të zvogëlojë selektivitetit të membranave qelizore në mënyrë të konsiderueshme. Aktiviteti mekanike të ultrazërit mbështet përhapjen e tretësve në inde. Si me ultratinguj thyen murin qelizor mekanikisht nga forcat cavitation qeth, ajo lehtëson transferimin nga qeliza në tretës. madhësi grimce reduktimi nga cavitation ultrasonik rrit sipërfaqe në kontakt të ngurta dhe faza e lëngshme.

Proteina dhe enzimë Nxjerrja

Në veçanti nxjerrjen e enzimeve dhe proteinat ruhen në qelizat dhe grimcat e subcellular është një aplikim unik dhe efektiv të me intensitet të lartë ultrazërit (Kim 1989), Siç nxjerrjen e komponimeve organike që përmbahen brenda trupit të bimëve dhe farave nga një tretës të mund të jenë të përmirësuar. Prandaj ultratinguj ka një përfitim të mundshëm në nxjerrjen dhe izolimin e romanit potencialisht komponentëve bioactive, p.sh. nga jo-shfrytëzohen nga-produkt streams formuar në proceset aktuale. Ultrazërit mund të ndihmojnë gjithashtu të intensifikojnë efektet e trajtimit enzimë, dhe me këtë të zvogëlojë sasinë e enzimë të nevojshme apo për të rritur rendimentin e komponimeve përkatëse nxjershme.

Lipidet dhe proteinat

Ultrasonication është përdorur shpesh për të përmirësuar nxjerrjen e lipideve dhe proteinave nga fara bimore, të tilla si soje (p.sh. miell ose soje fikur) ose fara të tjera të naftës. Në këtë rast shkatërrimi i mureve të qelizave lehtëson shtypjen (të ftohtë ose të nxehtë) dhe në këtë mënyrë zvogëlon vajin ose yndyrën e mbetur në tortën e ngutshme.

Ndikimi i nxjerrjes së vazhdueshme tejzanor në prodhimin e proteinave të shpërndara është demonstruar nga Moulton et al. Sonication rritur rimëkëmbjen e proteinave të shpërndara në mënyrë progresive si raport bie / tretës ndryshuar nga 1:10 në 1:30. Ajo tregoi se ultratingulli është i aftë të peptizo proteinën soje në pothuajse çdo xhiro komerciale dhe se energjia e zërit të kërkuar ishte më e ulta, kur u përdorën slurri më të trashë. (Moulton et al. 1982)

Zbatueshme për: naftës Citrus nga frutat, nxjerrjen e naftës nga mustardë terren, badiava, përdhunim, vaj barishte (Echinacea), canola, soje, misri

Çlirimi i fenolike komponimet dhe anthocyanins

Enzimat, të tilla si pektinaze, cellulases dhe hemicellulases janë përdorur gjerësisht në përpunimin lëng në mënyrë që të degraduar muret qelizore dhe për të përmirësuar extractability lëng. Ndërprerja e matricës murit qelizor gjithashtu lëshon komponente, të tilla si komponimet fenolike, në lëng. Ultratinguj përmirëson procesin e nxjerrjes dhe për këtë arsye mund të çojë në një rritje të përbërë fenolike, alkaloide dhe lëng japin, zakonisht lënë në tortë për shtyp.

Efektet e dobishme të trajtimit ultrasonik në çlirimin e komponimeve fenolike dhe anthocyanins nga rrushi dhe matrica kokrra, në veçanti nga bilberries (Vaccinium myrtillus) Dhe currants zi (Ribes) Në lëng, u hetuar nga VTT Bioteknologji, Finlanda (MAXFUN EU-Project) duke përdorur një UIP2000hd tejzanor procesor pas shpërbërjen, mashing dhe enzimë inkubacionit. Përçarje e mureve qelizore nga trajtimi enzimatik (Pectinex BE-3L për bilberries dhe Biopectinase CCM për currants zi) u përmirësua kur kombinohet me ultratinguj. “Trajtimi amerikan të rritur përqendrimin e komponimeve fenolike e lëng boronicë nga më shumë se 15%. […] Ndikimi i SHBA-ve (ultratinguj) ishte më i rëndësishëm me currants zi, të cilat janë manaferrat më sfiduese në përpunimin lëng se bilberries për shkak të përmbajtjes së tyre të lartë të pektin dhe arkitekturës ndryshme murit qelizor. […] Përqendrimi i komponimeve fenolike në lëng rritur nga 15-25%, duke përdorur një trajtim ne (ultratinguj) pas enzimë inkubacionit.” (Mokkila et al. 2004)

Microbial dhe enzimë Inactivation

Inaktivimi mikrobial dhe enzimë (ruajtja), p.sh. në lëngjet e frutave dhe salcat është një tjetër aplikim i ultrazërit në përpunimin e ushqimit. Sot, ruajtja nga ngritja e temperaturës për periudha të shkurtra kohore (Pasteurizimi) është ende metoda më e zakonshme e përpunimit për inaktivizimin mikrobial ose enzimë që çon në ruajtje më të gjatë të ruajtjes. Për shkak të ekspozimit ndaj temperaturës së lartë, kjo metodë termike shpesh ka disavantazhe për shumë produkte ushqimore.
Prodhimi i substancave të reja nga reagimet ngrohjes-katalizuar dhe modifikimi i makromolekulave si dhe deformim i strukturave bimore dhe shtazore mund të reduktojë në një humbje të cilësisë. Prandaj, trajtimi termik mund të shkaktojë ndryshime të padëshirueshme të atributeve shqisore, dmth cilësi, shije, ngjyra, erë, dhe cilësi ushqimore, dmth vitamina dhe proteina. Ultratinguj është një jo-termike (minimal) alternative efikase të përpunimit.

Nxehtësia gjeneruara lokalisht nga cavitation dhe radikalët e krijuara mund të çojë në një inactivation e enzimeve nga sonication (El'piner 1964). Në nivele mjaft të ulëta të sonication ndryshimet strukturore dhe metabolike mund të ndodhë në qelizat e pa shkatërrimin e tyre. Aktiviteti i peroxidase, i cili gjendet në shumicën e frutave dhe perimeve të papërpunuara dhe unblanched dhe mund të lidhet në veçanti me zhvillimin e off-shije dhe pigmente Browning mund të reduktohet ndjeshëm me përdorimin e ultrazërit. Enzimat Thermoresistant, të tilla si lipase dhe proteazës që të përballojë trajtim ultra-të lartë temperaturë dhe të cilat mund të zvogëlojnë cilësinë dhe raft-jeta e ngrohjes-trajtuar qumësht dhe produkte të tjera të qumështit mund të çaktivizohet në mënyrë më efektive me aplikimin e njëkohshëm të ultrazërit, nxehtësisë dhe presionit (MTS).

Ultratinguj ka treguar potencialin e saj në shkatërrimin e patogjenëve të ushqimit-bart, si E.coli, Salmonellozat, Ascaris, Giardia, cysts Cryptosporidium, Dhe Poliovirusi.

Aplikueshme te: ruajtja e bllokim, gliko ose toppings, p.sh. për IceCream, lëngje frutash dhe salcat, prodhimet e mishit, qumështit

Sinergjitë i ultrazërit me temperaturës dhe presionit

Ultrasonication shpesh është më efektive kur kombinohet me metodat e tjera anti-microbial, të tilla si:

• termo-Sonication, ngrohjes d.m.th. dhe ultratinguj
• mano-Sonication, presioni d.m.th. dhe ultratinguj
• mano-termo-sonication, presion dmth, ngrohje dhe ultratinguj

Aplikimi i kombinuar i ultrazërit me ngrohje dhe / ose presion është e rekomanduar për subtilis Bacillus, coagulans Bacillus, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae, dhe Aeromonas hydrophila.

Zhvillimi procesi

Ndryshe nga proceset e tjera jo-termike, të tilla si tensioni i lartë i hidrostatike (HP), i ngjeshur dioksidit të karbonit (cCO2) dhe dioksidit të karbonit supercritical (ScCO2) dhe të lartë pulses elektrike në terren (ndihmë), ultrazërit mund të provohet lehtësisht në laborator ose bench-top shkallë – gjeneruar rezultate reproducible për shkallë-up. Intensiteti dhe karakteristikat cavitation mund të përshtatet lehtësisht në procesin specifik nxjerrjes për të synuar objektiva specifike. Amplitudë dhe presioni mund të jetë e ndryshme në një gamë të gjerë, p.sh. për të identifikuar më efikas të energjisë nxjerrjes përbërje. Indet e ashpra duhet të kaloj nëpër tretje, rëndë ose pulverizim para ultrasonication.

E.coli

Për të prodhuar sasi të vogla të proteinave recombinant për studimin dhe karakterizimin e pronat e tyre biologjike, E.coli është bakter i zgjedhjes. tags pastrimit, p.sh. bisht polyhistidine, beta-galaktosidase, ose maltose lidhes
proteina, janë bashkuar zakonisht të proteinave recombinant në mënyrë për t'i bërë ato të ndara nga ekstrakte qelizë me një pastërti të mjaftueshme për qëllime më analitike. Ultrasonication lejon maksimizuar për lirimin e proteinave, në mënyrë të veçantë kur japin prodhimi është i ulët dhe për të ruajtur strukturën dhe aktiviteti i proteine ​​rekombinante.

Përçarje e E.coli Qelizat në mënyrë që të nxjerrë proteina totale Chymosin u studiua nga Kim dhe Zayas.

Saffron Nxjerrja

Shafrani njihet si aroma më e shtrenjtë në tregun botëror dhe dallohet nga aroma e saj delikate, shije e hidhur dhe ngjyra e verdhë tërheqëse. Erëza shafran është marrë nga stigma e kuqe e lule të crocus shafran. Pas tharjes, këto pjesë përdoren si erëza në kuzhinë ose si agjent ngjyrosës. Shije karakteristike intensive e shafranit rezulton veçanërisht nga tre përbërës: kroçina, picrocrocin dhe safranal.

Kadkhodaee dhe Hemmati-Kakhki kanë treguar në një studim që ultrasonication rritur rendimentin nxjerrjes në mënyrë të konsiderueshme dhe të reduktuar kohën e përpunimit të konsiderueshme. Në fakt, rezultatet nga nxjerrja ultratinguj ishin dukshëm më të mirë se nga nxjerrja tradicionale ujë të ftohtë, e cila është propozuar nga ISO. Për hulumtimet e tyre, Kadkhodaee dhe Hemmati-Kakhki kanë përdorur Hielscher-së UP50H pajisje tejzanor. Rezultatet më të mira janë arritur me sonication pulsed. Kjo do të thotë se intervalet e shkurtër impuls ishin më shumë efektive se sa një trajtim të vazhdueshëm tejzanor.

oksidim

Në intensiteteve të kontrolluara, aplikimi i ultrazërit në biotransformation dhe fermentimi mund të rezultojë në një bioprocessing zgjeruar, për shkak të efekteve të detyruar biologjike dhe për shkak të lehtësuar qelizor masë-transferimit. Ndikimi i aplikimit të kontrolluar të ultratinguj (20kHz) ne oksidimit të kolesterolit për cholestenone nga qelizat e pushimi Rhodococcus eritropolis ATCC 25.544 (më parë Eritropolis i Nocardia) Është hetuar nga bar.

Kolesteroli + O₂ = Cholest-4-en-3-one + H₂O₂

Ky sistem është tipik i transformimeve microbial e sterols dhe steroid në atë substrate dhe produktet janë të ujit solids pazgjidhshëm. Prandaj, ky sistem është mjaft unik në që të dy qelizave dhe solids mund të jetë subjekt i efektit të ultrazërit (Bar, 1987). Në një intensitet mjaft të ulët tejzanor e cila ruajti integritetin strukturor të qelizave dhe ruajtur aktivitetin e tyre metabolik, Bar vërejtur një përmirësim të rëndësishëm në normat kinetike e biotransformation në slurries microbial e 1.0 dhe 2.5 g kolesterolit / L kur sonicated për 5s çdo 10mn me një prodhimit të energjisë prej 0.2W / cm². Ultratinguj treguar efekt në oksidimit enzimatik të kolesterolit (2.5g / L) sipas oxidase kolesterolit.

Teknologji e dobishme

Shfrytëzimi i cavitation tejzanor për nxjerrjen dhe ruajtjen e ushqimit është një teknologji të re të fuqishme të përpunimit të cilat nuk mund të aplikohet vetëm në mënyrë të sigurtë dhe ekologjikisht miqësore, por edhe në mënyrë efikase dhe ekonomikisht. Homogenizing dhe ruajtjen efekt mund të përdoret me lehtësi për lëngje frutash dhe purees (p.sh. portokall, mollë, grejpfrut, mango, rrushi, kumbulle) si dhe për salcat perimeve dhe supave, si salcë domate ose supë asparagus.

letërsi

Allinger, H. (1975): Laboratori Amerikan, 7 (10), 75 (1975).

Bar, R. (1987): Bioprocesses ultratinguj Enhanced, Në: Bioteknologji dhe Inxhinieri, Vol. 32, f. 655-663 (1987).

El'piner, S.I. (1964): Ultratinguj: fizike, kimike, dhe Efektet biologjike (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.

Kadkhodaee, R .; Hemmati-Kakhki, A .: Tejzanor Nxjerrja e komponimeve aktive nga shafran, në: Internet publikimit.

KIM, S. M. dhe Zayas, J.F. (1989): Përpunimi parametër i nxjerrjes chymosin me ultratinguj; në J. Ushqimit Sci. 54: 700.

Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K. (2004): Kombinimi i energjisë ultratinguj me enzimat në kokrra të kuqe përpunimin lëng, Në: Int 2. Conf. Biocatalysis i ushqimit dhe pijeve, 19-22.9.2004, Shtutgart, Gjermani.

Moulton, KJ, Wang, LC (1982): Një Pilot-Plant Studimi i vazhdueshëm tejzanor Nxjerrja e sojë proteinave, në: Journal of Food Science, Vëllimi 47, 1982.

Shfaqje boshe, C.L. (1978): Efekti i ultratinguj në fibroblasteve in vitro, në: Ph.D. Thesis, University of London, London, Angli, 1978.