Ekstraktimi me ultratinguj i algave për suplemente ushqimore

Ekstraktimi me ultratinguj është metoda superiore për shpërbërjen efikase dhe të shpejtë të qelizave të algave. Sonikimi mund të çlirojë të gjithë sasinë e përbërjeve bioaktive, gjë që e bën teknikën me ultratinguj shumë efikase.

Si të ekstraktohen proteinat, lipidet dhe përbërjet fenolike nga algat me ultratinguj

Llojet e algave dhe mikroalgave janë të pasura me përbërje biologjikisht aktive, si proteinat, lipidet, karotenoidet, pigmentet (p.sh., fikocianinat, astaksantina etj.), përbërjet fenolike dhe polisakaridet (p.sh., karagjenanet). Kjo i bën ato një material natyror të përdorur gjerësisht për prodhimin e ekstrakteve për ushqime dhe suplemente ushqimore. Llojet e algave që përdoren zakonisht për suplemente ushqimore janë Arthrospira maxima (e njohur edhe si spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis dhe Ulva spp. Algat njihen si një burim i mirë i proteinave me cilësi të lartë, lipideve, acideve yndyrore të pangopura me shumë lidhje dyfishe dhe me zinxhir të gjatë (PUFA, d.m.th. omega-3), polisakarideve (p.sh. alginatit, karagjenanit, β-glukaneve), vitaminave dhe antioksidantëve.
Spirulina është një lloj alge i përdorur zakonisht, i pasur me përbërje bioaktive me vlerë të lartë, si proteinat (që përbëjnë 50–70% të peshës së thatë). Meqë Spirulina është miratuar nga FDA (Administrata e Ushqimit dhe Barnave e Shteteve të Bashkuara) si GRAS (Përgjithësisht e Njohur si e Sigurt), spirulina dhe ekstraktet e spirulinës mund të përdoren në ushqime të tregtuara ose si suplemente ushqimore.

Përparësitë e ekstraktimit me ultratinguj të algave

Ekstraktimi me ultratinguj i tejkalon metodat alternative të ekstraktimit në shumë aspekte, si rendimenti i lartë, besueshmëria, siguria, thjeshtësia dhe respektimi i mjedisit.

Rendiment i plotë i ekstraktimit

Pajisjet me ultratinguj me performancë të lartë i hapin dhe i shpërbëjnë qelizat e algave, duke çliruar materialin brendaqelizor. Kështu, ekstraktimi me ultratinguj çliron të gjithë spektrin e përbërjeve bioaktive, si fikobiliproteinat, karotenoidet, lipidet dhe përbërjet fenolike.
Fikobiliproteinat mund të ndahen në tri grupe kryesore, përkatësisht kloro-fikocianinat, alofikocianinat dhe fikoeritrinat. C-fikocianina është një pigment natyror blu, i cili përdoret gjerësisht në produkte ushqimore dhe farmaceutike. Ekstraktimi me ultratinguj çliron të gjithë spektrin e proteinave.

Efikasitet i lartë i ekstraktimit

Duangsee et al. (2009) testuan dy metoda të ndryshme ekstraktimi (ekstraktimin me tretës të asistuar nga ultratingujt dhe ekstraktimin përmes ngrirjes dhe shkrirjes së përsëritur) të përbërjeve bioaktive nga biomasa e Arthospira dhe zbuluan se ekstraktimi me tretës me ultratinguj solli një efikasitet më të lartë ekstraktimi (22,1%) sesa ngrirja dhe shkrirja (15,6%). Krahasimi i çarjes së qelizave midis sonikimit dhe ngrirjes e shkrirjes së përsëritur tregon se sonikimi është më efektiv. Kavitacioni me ultratinguj i shpërbën qelizat e algave shpejt dhe në mënyrë efektive, duke sjellë një shkallë më të lartë të shpërbërjes qelizore krahasuar me qelizat e spirulinës të trajtuara me ngrirje dhe shkrirje të përsëritur.
Sonikimi ishte më efektiv në çarjen e mbështjellësit qelizor krahasuar me ngrirjen dhe shkrirjen e përsëritur. Rendimenti i ekstraktimit të fikocianinës tregoi se temperatura e përpunimit ndikonte në efikasitetin e ekstraktimit.

Proces i shpejtë ekstraktimi

Sistemet me ultratinguj me performancë të lartë mund të transmetojnë fuqi të lartë ultratingujsh në suspensionin e algave përmes amplitudave të larta. Kjo e bën ekstraktimin me ultratinguj një metodë shumë të shpejtë përpunimi.

Kontrolli i temperaturës

Trajtimi me ultratinguj është një teknikë ekstraktimi jotermike, thjesht mekanike. Temperatura e ekstraktimit mund të kontrollohet me saktësi duke përdorur një sensor temperature që lidhet me konektor dhe që është i lidhur me kabllo me pajisjen digjitale me ultratinguj Hielscher. Softueri i pajisjeve digjitale me ultratinguj të Hielscher mundëson caktimin e kufijve të temperaturës, në mënyrë që homogjenizuesi me ultratinguj të ndalojë përkohësisht kur arrihet kufiri i temperaturës. Kontrolli i saktë i temperaturës mundëson parandalimin e degradimit termik të materialeve të ndjeshme ndaj nxehtësisë, si fikobiliproteinat, vitaminat, polifenolet, polisakaridet, lipidet dhe përbërje të tjera bioaktive.

I pajtueshëm me tretës të ndryshëm

Trajtimi me ultratinguj është i pajtueshëm me pothuajse çdo tretës. Ekstraktimi me ultratinguj në kombinim me tretës ekologjikë si uji ose etanoli prodhon ekstrakte të pastra. Këto ekstrakte të përftuara me ultratinguj mund të përfshihen në mënyrë të sigurt në ushqime, pasi tretësit e ekstraktimit, etanoli dhe uji, kanë statusin GRAS (të njohur përgjithësisht si të sigurt).

Riprodhueshmëria dhe standardizimi i procesit

Pajisjet digjitale me ultratinguj të Hielscher janë të pajisura me një softuer inteligjent dhe një gamë të zhvilluar cilësimesh për parametrat idealë të ekstraktimit. Softueri regjistron të gjithë parametrat e procesit me ultratinguj (p.sh., amplitudën, fuqinë neto, fuqinë totale, temperaturën, presionin, kohën, datën) dhe i shkruan të dhënat e sonikimit në një skedar CSV në kartën SD të integruar. Kjo ju mundëson të standardizoni procesin tuaj të ekstraktimit dhe të monitoroni nga afër sonikimin dhe cilësinë e produktit të përftuar. Këto veçori ju ndihmojnë të përmbushni kërkesat për standardizimin e procesit, si dhe Praktikat e Mira të Prodhimit (GMP), të cilat janë të dyja shumë të rëndësishme kur ekstraktet prodhohen për suplemente, ushqime ose produkte farmaceutike.

Protokolli i ekstraktimit të fikocianinës me ultratinguj

Mazumder et al. (2017) hulumtuan parametrat optimalë të përpunimit për ekstraktimin me ultratinguj të fikocianinës dhe përbërjeve fenolike nga Arthospira platensis. Rendimenti maksimal i fikocianinës (29,9 mg/g) dhe i përbërjeve fenolike totale (2,4 mg/g) u arrit me një përqendrim etanoli prej 40%, në temperaturë ekstraktimi prej 34,9°C, duke përdorur pajisjen me ultratinguj UP50H (50 vat, 30kHz) me amplitudë prej 95% për një kohë ekstraktimi prej 104,7 sec.

Vernès et al. (2019) përdorën një pajisje me ultratinguj UIP1000hdT (1000W, 20kHz) për të ekstraktuar proteina nga spirulina. Pajisja me ultratinguj ishte e pajisur me një sonotrodë BS2d34 dhe një reaktor me rrjedhje me ultratinguj (shihni figurën më poshtë për konfigurimin e saktë të ekstraktimit me ultratinguj me qelizë rrjedhjeje dhe pompë Seepex).

UIP1000hdT – Konfigurimi për manotermosonikim (MTS) dhe ekstraktimi ynë i proteinave nga spirulina në shkallë laboratorike
burimi: Vernes et al. 2019

Rezultatet e hulumtimit tregojnë se kushtet e ekstraktimit me ultratinguj të optimizuara për rendimentin e proteinave përfshijnë temperaturë dhe presion pak të ngritur (i ashtuquajturi manotermosonikim MTS). MTS nxit transferimin e masës dhe mundëson përftimin e 229% më shumë proteinave (28,42 ± 1,15 g/100 g peshë e thatë) sesa procesi konvencional pa ultratinguj (8,63 ± 1,15 g/100 g peshë e thatë).
Me 28,42 g proteina të përftuara në ekstrakt për 100 g biomasë të thatë spiruline, u arrit një shkallë rikuperimi e proteinave prej 50% në vetëm 6 minuta në një proces sonikimi të vazhdueshëm. Imazheria mikroskopike zbulon se kavitacioni akustik ndikon në filamentet e spirulinës përmes mekanizmave të ndryshëm, si fragmentimi, sonoporacioni dhe prishja e strukturës. Këto efekte të ndryshme e bëjnë ekstraktimin, çlirimin dhe tretshmëzimin e përbërjeve bioaktive të spirulinës më të lehtë dhe më efektiv, duke sjellë një rendiment të lartë proteinash me cilësi të lartë.
Për sa i përket cilësisë së proteinave të ekstraktuara me ultratinguj, aminoacidet nuk u degrad uan nga trajtimi me ultratinguj, por janë të pranishme në sasi më të madhe në rastin e sonikimit krahasuar me ekstraktimin konvencional.
Kur krahasohen manotermosonikimi dhe ekstraktimi me ultratinguj pa presion dhe temperaturë të ngritur, ndryshimi në rendimentin dhe efikasitetin e ekstraktimit është vetëm minimal. Prandaj, vetëm përdorimi i ultratingujve konsiderohet teknika më ekonomike dhe më e lehtë për të prodhuar një ekstrakt me cilësi të lartë, të pasur me proteina spiruline. Ekstraktimi me ultratinguj është një teknikë ekstraktimi ekologjike, miqësore me mjedisin, e përshtatshme për ekstraktimin e proteinave nga spirulina në shkallë laboratorike, e cila mund të zgjerohet lehtësisht në shkallë pilot dhe industriale. (krah. Vernès et al. 2019)

Ekstraktorë me ultratinguj me performancë të lartë

Të gjitha rezultatet e ekstraktimit të arritura në shkallë të vogël mund të shkallëzohen në mënyrë lineare për kapacitete më të mëdha prodhimi. Portofoli i gjerë i produkteve të Hielscher Ultrasonics, nga sistemet laboratorike deri te sistemet industriale të ekstraktimit, përmban sonikatorin më të përshtatshëm për kapacitetin e parashikuar të procesit tuaj. Stafi ynë me përvojë shumëvjeçare do t’ju ndihmojë që nga testet e fizibilitetit dhe optimizimi i procesit deri te instalimi i sistemit tuaj ultrasonik në shkallën përfundimtare të prodhimit.

Hielscher Ultrasonics – Pajisje të sofistikuara për ekstraktim

Portofoli i produkteve të Hielscher Ultrasonics mbulon të gjithë gamën e ekstraktorëve ultrasonikë me performancë të lartë, nga shkalla e vogël deri te shkalla e madhe. Aksesorët shtesë mundësojnë montimin e lehtë të konfigurimit të pajisjes ultrasonike më të përshtatshëm për procesin tuaj. Konfigurimi optimal ultrasonik varet nga kapaciteti i parashikuar, vëllimi, lënda e parë, procesi me tufa ose në linjë dhe afati kohor. Qëndrueshmëria e pajisjeve ultrasonike të Hielscher mundëson funksionimin 24/7 nën ngarkesa të rënda dhe në mjedise kërkuese. Shkallëzueshmëria lineare e proceseve të ekstraktimit ultrasonik mundëson rritjen e thjeshtë dhe të besueshme të prodhimit. Lexoni më shumë rreth shkallëzimit linear të proceseve të ekstraktimit ultrasonik!

Zgjidhni nga aksesorë të ndryshëm, si:

• sonotroda me madhësi, diametra dhe forma të ndryshme
• sonotroda për amplitudë të lartë prej 200µm e më shumë
• reaktorë me qeliza rrjedhjeje me vëllime dhe gjeometri të ndryshme
• përforcues të shumtë të amplitudës për të rritur ose ulur faktorët e amplifikimit
• sisteme të plota sonikimi, si SonoStation, të cilat përfshijnë ekstraktor ultrasonik, rezervuar, përzierës dhe pompë
• sensorë temperature që lidhen me prizë
• sensorë presioni që lidhen me prizë

Stafi ynë i trajnuar mirë dhe me përvojë shumëvjeçare do t’ju këshillojë dhe do t’ju rekomandojë sistemin ultrasonik më të përshtatshëm për kërkesat e procesit tuaj të ekstraktimit!

Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të sonikatorëve tanë: