Ekstraktimi i astaksantinës me ultratinguj për rendimente më të larta
- Astaksantina është një antioksidant shumë i fuqishëm që përdoret në preparate farmaceutike dhe suplemente ushqimore.
- Për të prodhuar astaksantinë me cilësi të lartë nga burime natyrore si algat, nevojitet një teknikë ekstraktimi me performancë të lartë.
- Ekstraktimi me ultratinguj është një trajtim mekanik që jep rendimente të larta të astaksantinës brenda një kohe shumë të shkurtër ekstraktimi.
Sonikatorë me performancë të lartë për ekstrakte astaksantine me cilësi të lartë
Ekstraktimi me ultratinguj është një teknikë ekstraktimi me performancë të lartë që përdor valë ultrasonike intensive për të ekstraktuar astaksantinë nga burime natyrore, si mikroalgat, krili ose krustacet. Astaksantina është një pigment karotenoid që gjendet në natyrë, i njohur për vetitë e tij të fuqishme antioksiduese dhe përfitimet e ndryshme shëndetësore. Ajo përdoret zakonisht si suplement ushqimor dhe ngjyrues ushqimor. Mësoni se si sonikimi ndihmon në përmirësimin e procesit tuaj të ekstraktimit të astaksantinës!
MultiSonoReactor për ekstraktim të përmirësuar të astaksantinës duke përdorur ultratinguj me fuqi të lartë
Ekstraktimi i astaksantinës nga mikroalgat me ultratinguj
Astaksantina për suplementet ushqimore, të cilat konsumohen nga njerëzit dhe kafshët për përfitimet e tyre shëndetësore, merret nga produktet e detit ose ekstraktohet nga alga H. pluvialis. Haematococcus pluvialis është një mikroalgë e gjelbër që prodhon sasi të larta astaksantine kur i nënshtrohet kushteve të stresit, p.sh. kripësi e lartë, mungesë azoti, temperaturë e lartë dhe dritë. Me deri në 9,2mg/g astaksantinë për qelizë alge (= deri në 3,8% të peshës së thatë të H. pluvialis), Haematococcus pluvialis grumbullon një përmbajtje shumë të lartë të astaksantinës natyrore dhe për këtë arsye është organizmi i parapëlqyer për prodhimin e astaksantinës.
Për të çliruar astaksantinën nga mikroalgat e gjelbra, qelizat e algave duhet të shpërbëhen. Trajtimi me ultratinguj është një metodë e konsoliduar për shpërbërjen e qelizave, lizën dhe izolimin e përbërjeve bioaktive si lipidet, antioksidantët, polifenolet dhe pigmentet natyrore. Ultratingujt me performancë të lartë krijojnë forca thjesht mekanike që shpërbëjnë muret qelizore nëpërmjet forcave prerëse dhe shkaktojnë çlirimin e substancave bioaktive si astaksantina.
Ekstraktimi i astaksantinës nga majaja me ultratinguj
Phaffia rhodozyma është një maja e pasur me astaksantinë. Megjithatë, muri i trashë qelizor i P. rhodozyma, i cili përbëhet kryesisht nga glukani dhe është përgjegjës për ngurtësinë e qelizës, e bën shpërbërjen e qelizave dhe izolimin e astaksantinës një detyrë të vështirë. Studiuesit (Gogate et al. 2015) zbuluan se ekstraktimi me ultratinguj në kombinim me acidin laktik intensifikon shpërbërjen e qelizave dhe e bën ekstraktimin e astaksantinës nga P. rhodozyma një proces më ekologjik dhe më miqësor ndaj mjedisit. Ata përdorën acidin laktik si mjedis për shpërbërjen dhe etanolin si tretës për ekstraktimin. Rendimenti maksimal i astaksantinës (90%) u arrit me metodën e ekstraktimit të asistuar me ultratinguj, bazuar në përdorimin e acidit laktik 3 M dhe një kohë shpërbërjeje prej 15 min. Ekstraktuesit e fuqishëm me ultratinguj, si UIP4000hd (4kW, shihni figurën majtas), në kombinim me një reaktor me rrjedhje të vazhdueshme që mund të vihet nën presion, mundësojnë krijimin e kavitacionit shumë intensiv. Forcat prerëse të kavitacionit shpërbëjnë muret qelizore të majasë dhe nxisin transferimin e masës ndërmjet brendësisë së qelizës dhe tretësit.
- Rendiment superior
- Ekstraktim me shpejtësi të lartë – brenda pak minutash
- Ekstrakte me cilësi të lartë – trajtim i butë, jotermik
- Tretës ekologjikë (p.sh. ujë/etanol)
- Me kosto efektive
- Përdorim i lehtë dhe i sigurt
- Kosto të ulëta investimi dhe funksionimi
- Funksionim 24/7 nën ngarkesë të rëndë
- Metodë ekologjike, miqësore ndaj mjedisit
Ekstraktimi i astaksantinës me ultratinguj – me lote ose me rrjedhje të vazhdueshme
Astaksantina është një përbërje lipofile dhe mund të tretet në tretës (p.sh. etanol 48,0% në acetat etili) dhe vajra (p.sh. vaj soje).
Me lote: Proceset e ekstraktimit me ultratinguj mund të kryhen si procese të thjeshta me lote ose si trajtim në linjë, ku mjedisi ushqehet vazhdimisht përmes një reaktori me ultratinguj me rrjedhje kaluese.
Përpunimi me lote është një procedurë e lehtë, ku ekstraktimi kryhet lot pas loti. Hielscher Ultrasonics ofron procesorë me ultratinguj për lote të vogla deri të mëdha, pra nga 1L deri në 120L.
Për përpunimin e loteve nga 5 deri në 10L, rekomandojmë UP400ST me sonotrodën S24d22L2D (shih figurën majtas).
Për përpunimin e loteve prej afërsisht 120L, rekomandojmë sonikatorin UIP2000hdT me sonotrodën RS4d40L4.
Rrjedhje kaluese: Për vëllime më të mëdha dhe ekstraktim komercial në shkallë të plotë, një rrymë e vazhdueshme lëngu ushqehet përmes një reaktori me ultratinguj, ku suspensioni i tretësit dhe materialit bimor sonikohet intensivisht.
Për një vëllim prej afërsisht 8L/min., rekomandojmë UIP4000hdT me sonotrodën RS4d40L3 dhe qelizën e rrjedhjes FC130L4-3G0 që mund të vihet nën presion
UIP2000hdT (2kW) për ekstraktim me lote në shkallë të gjerë
Sonikatorë me performancë të lartë për ekstraktim
Hielscher Ultrasonics është e specializuar në prodhimin e sonikatorëve me performancë të lartë për prodhimin e ekstrakteve me cilësi të lartë nga bimët, majatë dhe qelizat. Gama e gjerë e produkteve të Hielscher Ultrasonics shtrihet nga sonikatorët e vegjël e të fuqishëm laboratorikë deri te sistemet robuste për tavolina pune dhe sistemet plotësisht industriale, të cilat ofrojnë ultratinguj me intensitet të lartë për ekstraktimin dhe izolimin efikas të përbërësve bioaktivë si astaksantina, kuercetina, kafeina, kurkumina, terpenet etj. Të gjithë sonikatorët digjitalë nga 200W deri në 16 000W kanë një meny intuitive me cilësime të programueshme, një ekran me prekje me ngjyra për përdorim të rehatshëm, një kartë SD të integruar për regjistrimin automatik të të dhënave, kontroll në distancë përmes shfletuesit dhe shumë funksione të tjera të lehta për përdoruesin. Sonotrodat dhe qelizat e rrjedhjes (pjesët që janë në kontakt me mjedisin) mund të sterilizohen në autoklavë dhe pastrohen lehtë. Të gjithë sonikatorët tanë janë ndërtuar për funksionim 24/7, kërkojnë pak mirëmbajtje dhe përdoren lehtë e në mënyrë të sigurt.
Një ekran digjital me ngjyra mundëson kontroll të lehtë të pajisjeve me ultratinguj. Sistemet tona mund të ofrojnë amplituda nga të ulëta deri në shumë të larta. Për ekstraktimin e përbërjeve kimike si astaksantina, ne ofrojmë sonotroda të posaçme me ultratinguj (të njohura edhe si sonda ose brirë me ultratinguj), të optimizuara për izolimin e kujdesshëm të substancave aktive me cilësi të lartë. Hielscher ofron sonotroda të posaçme për amplituda të larta në kombinim me qeliza rrjedhjeje që mund të vihen nën presion dhe që mund të gjenerojnë forca prerëse ekstreme nga kavitacioni, të cilat shpërbëjnë edhe qeliza shumë rezistente të majave. Qëndrueshmëria e pajisjeve me ultratinguj Hielscher mundëson funksionim 24/7 nën ngarkesë të rëndë dhe në mjedise kërkuese.
Kontrolli i saktë i parametrave të procesit me ultratinguj siguron riprodhueshmëri dhe standardizim të procesit. Sistemet e automatizuara të Hielscher për ekstraktim me ultratinguj në shkallë industriale janë projektuar për kapacitete të larta prodhimi të ekstrakteve me cilësi superiore, duke reduktuar njëkohësisht punën, koston dhe energjinë.
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Literatura/Referencat
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
Fakte që ia vlen të dihen
Sono-ekstraktimi
Ekstraktimi me ultratinguj ose sono-ekstraktimi bazohet në parimin e kavitacionit akustik.
Kur valë intensive ultratingujsh aplikohen në sisteme të lëngshme, ndodh kavitacioni akustik, që është dukuria e formimit, rritjes dhe shembjes përfundimtare të flluskave të vakumit (shih figurën më poshtë). Gjatë përhapjes së valëve të ultratingujve, flluskat e vakumit lëkunden dhe rriten derisa arrijnë një pikë ku nuk mund të përthithin më energji. Në kulmin e rritjes së tyre, flluskat shemben vrullshëm, duke shkaktuar lokalisht efekte termike, mekanike dhe kimike. Efektet mekanike përfshijnë presione të larta deri në 1000atm, turbulenca dhe forca prerëse intensive. Këto forca shpërbëjnë muret qelizore dhe nxisin transferimin e masës ndërmjet brendësisë së qelizës dhe tretësit, duke çliruar përbërje bioaktive në lëngun përreth (pra, në tretës).
Kavitacioni akustik, i gjeneruar nga ultratingujt me intensitet të lartë dhe frekuencë të ulët, krijon forca prerëse intensive dhe diferenca të larta lokale të presionit dhe temperaturës, të cilat sigurojnë ndikimin e nevojshëm për shpërbërjen e qelizave, përzierjen intensive dhe transferimin e masës. Këto forca prerëse ultrasonike zbatohen me sukses për ekstraktimin e kanabisit.
Ekstraktimi me ultratinguj i përbërjeve nga materialet bimore dhe indet qelizore është studiuar gjerësisht. Zbatimi i valëve ultrasonike me intensitet shumë të lartë nxit ndjeshëm proceset e ekstraktimit. Krahas intensifikimit të procesit – i cili sjell rendimente më të larta dhe kohë më të shkurtër ekstraktimi – parandalohet degradimi termik dhe humbja e përbërësve të ndjeshëm ndaj temperaturës, pasi sonikimi është një trajtim jotermik. Për më tepër, ekstraktimi me ultratinguj ka kosto të ulëta investimi dhe operimi, redukton përdorimin e tretësve dhe/ose mundëson përdorimin e tretësve më miqësorë ndaj mjedisit, çka e bën atë një teknikë ekstraktimi ekonomike dhe miqësore ndaj mjedisit. Duke tejkaluar metodat konvencionale të ekstraktimit, ekstraktimi i asistuar me ultratinguj (UAE) është përvetësuar nga industria ushqimore për të prodhuar përbërje bioaktive me përfitime ekonomike.
Valët e fuqishme ultrasonike shpërbëjnë matricën qelizore të strukturave biologjike dhe çlirojnë përbërjet bioaktive. Transferimi i masës ndërmjet materialit bimor dhe tretësit intensifikohet. Falë këtyre mekanizmave, ekstraktimi me ultratinguj është shumë efikas për ekstraktimin e kanabisit.
Astaksantina
Astaksantina dallohet nga një ngjyrë e kuqe e thellë. Ajo është një pigment i tretshëm në yndyrë që gjendet tek algat (p.sh. Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), majatë (p.sh. Phaffia rhodozyma), salmoni, trofta, krili, karkalecat e detit dhe karavidhet e ujërave të ëmbla. Astaksantina konsiderohet një superantioksidant, pasi fuqia e saj antioksiduese është dhjetë deri në njëzet herë më e madhe se ajo e shumë karotenoideve të tjera, si beta-karoteni, luteina dhe zeaksantina, dhe njëqind herë më e madhe se ajo e alfa-tokoferolit (vitamina E).
Astaksantina (3,3′-dihydroxy-β, β′-carotene-4,4′-dione) është një ketokarotenoid dhe i përket një klase më të gjerë përbërjesh kimike të njohura si terpene (si tetraterpenoid), të cilat përbëhen nga pararendës me pesë atome karboni, difosfati i izopentenilit dhe difosfati i dimetilalilit. Astaksantina klasifikohet si një lloj përbërjeje karotenoide me përbërës që përmbajnë oksigjen, përkatësisht hidroksil (-OH) ose keton (C=O), si zeaksantina dhe kantaksantina. Astaksantina është një metabolit i zeaksantinës dhe/ose kantaksantinës, që përmban si grupe funksionale hidroksile, ashtu edhe ketonike. Ashtu si shumë karotenoide, astaksantina është një pigment i tretshëm në lipide dhe dallohet nga ngjyra e saj e kuqe. Karotenoidet, përfshirë astaksantinën, janë të mirënjohura për kapacitetin e tyre antioksidues.
Astaksantina është një pigment i kuq dhe e ka origjinën natyrore tek mikroalgat e ujit të shiut (Haematococcus pluvialis) dhe majaja e quajtur Xanthophyllomyces dendrorhous (e njohur edhe si Phaffia rhodozyma). Algat i nënshtrohen stresit nëpërmjet një kushti ose një kombinimi kushtesh, që përfshijnë mungesën e lëndëve ushqyese, kripësinë e shtuar dhe ekspozimin e tepruar ndaj diellit, për të prodhuar astaksantinë. Llojet që konsumojnë këto mikroalga të ujërave të ëmbla të ekspozuara ndaj stresit, si salmoni, trofta e kuqe, pagri i kuq, flamingoja dhe krustacet (p.sh. karkalecat e detit, krili, gaforret, karavidhet e detit, karavidhet e ujërave të ëmbla), pasqyrojnë në pamjen e tyre pigmentimin me nuanca të kuqe-portokalli.
Si suplement, astaksantina administrohet për efektet e saj që përmirësojnë shëndetin dhe trajtojnë sëmundjet. Astaksantina është një nutraceutik i mirënjohur që administrohet për të përmirësuar shëndetin e lëkurës (p.sh. për të reduktuar rrudhat, dëmtimet nga djegiet e diellit etj.).
Për më tepër, astaksantina po tërheq gjithnjë e më shumë vëmendje për përdorimin e saj në trajtimin e sëmundjes së Alzheimerit, sëmundjes së Parkinsonit, sëmundjeve kardiovaskulare, kolesterolit të lartë, sëmundjeve të mëlçisë, degjenerimit makular të lidhur me moshën dhe në parandalimin e kancerit.
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues me ultratinguj me performancë të lartë, nga përmasat laboratorike deri në përmasat industriale.