Nxjerrja me ultratinguj e kolagjenit
- Kolagjeni është i pasur me proteina dhe përdoret gjerësisht në aplikime të shumëfishta industriale, p.sh. ushqime, farmaceutike, aditivë etj.
- Sonication mund të kombinohet lehtësisht me nxjerrjen enzimatike ose acide të kolagjenit.
- Zbatimi i ultrazërit në procesin e nxjerrjes së kolagjenit rezulton në rendimente më të larta dhe nxjerrje më të shpejtë.
Efektet tejzanor në nxjerrjen e kolagjenit
Ekografia me intensitet të lartë përdoret gjerësisht për të përmirësuar transferimin e masës në proceset e lagështa, p.sh. ekstraktimi, sonokimia etj. Nxjerrja (i njohur edhe si izolimi i kolagjenit) i kolagjenit mund të përmirësohet ndjeshëm me trajtimin me ultratinguj. Sonication ndihmon gjatë ndarjes së substratit të kolagjenit, hap fibrilet e kolagjenit, kështu që lehtësohet hidroliza enzimatike ose trajtimi me acid.
Nxjerrja enzimatike e asistuar me ultratinguj
Sonication është i njohur për aftësinë e tij për të rritur aktivitetin enzimë. Ky efekt bazohet në shpërndarjen tejzanor dhe deaglomerimin e agregateve të pepsinës. Enzimat e shpërndara në mënyrë homogjene ofrojnë një sipërfaqe të rritur për transferimin e masës, e cila lidhet me aktivitetin më të lartë të enzimës. Për më tepër, valët e fuqishme të ultrazërit hapin fibrilet e kolagjenit në mënyrë që kolagjeni të çlirohet.
Nxjerrja me ultratinguj e pepsinës: Pepsina e kombinuar me ultratinguj rrit rendimentin e kolagjenit deri në përafërsisht. 124% dhe shkurton ndjeshëm kohën e ekstraktimit në krahasim me hidrolizën konvencionale të pepsinës. Analiza rrethore e dikroizmit, mikroskopi i forcës atomike dhe FTIR vërtetuan se struktura e trefishtë e spirales së kolagjenit të nxjerrë nuk u ndikua nga sonikimi dhe mbeti e paprekur. (Li et al. 2009) Kjo e bën nxjerrjen e pepsinës me asistencë ultrasonike shumë praktike për industrinë ushqimore duke ofruar rritje të shkallës së rikuperimit të proteinave në një kohë përpunimi dukshëm më të shkurtër.
Në një studim krahasues të nxjerrjes tejzanor kundrejt nxjerrjes jo-tejzanor të kolagjenit nga tendina e gjedhit, trajtimi me ultratinguj (20 kHz, modaliteti i pulsit 20/20 sek.) i bindur nga rendimenti dhe efikasiteti më i lartë. Ekstraktimi konvencional u krye me pepsinë në acid acetik për 48 orë. Ekstraktimi me ultratinguj u krye në të njëjtat kushte, por kohët e ekspozimit ndaj sonikimit (3 deri në 24 orë) dhe pepsinës (24 deri në 45 orë) ishin të ndryshme, duke rezultuar në një total prej 48 orësh trajtimi. Ekstraktimi i pepsinës me ultratinguj tregoi efikasitet të lartë të nxjerrjes së kolagjenit, duke arritur një rendiment prej 6.2%, kur rendimenti i nxjerrjes konvencionale ishte 2.4%. Rezultatet më të mira u arritën në një kohë ekstraktimi me ultratinguj duke përdorur 18 orë. Kolagjeni i nxjerrë tregoi një strukturë spirale të vazhdueshme të padëmtuar, tretshmëri të mirë dhe stabilitet mjaft të lartë termik. kjo do të thotë se një ekstrakt tejzanor-pepsin përmirësoi efikasitetin e nxjerrjes së kolagjenit natyral pa dëmtuar cilësinë e kolagjenit që rezulton. (Ran dhe Wang 2014)
Nxjerrja e acidit me ndihmën tejzanor
Në një studim nga Kim et al. (2012), nxjerrja e kolagjenit të tretshëm në acid nga lëkura e levrekut japonez (Lateolabrax japonicus) tregoi rritje të rendimentit dhe ulje të kohës së nxjerrjes pas trajtimit me ultratinguj në një frekuencë prej 20 kHz në acid acetik 0,5 M. Ekstraktimi me ultratinguj nuk ndryshoi përbërësit kryesorë të kolagjenit, më konkretisht zinxhirët α1, α2 dhe β.
Nxjerrja me ultratinguj e proteinave nga lëvozhga e vezëve
Hidrolizat enzimatike të para-trajtuara me ultratinguj kishin veti më të mira funksionale. Për nxjerrjen me ultratinguj të hidrolizave të proteinave funksionale nga lëvozhga e vezës së pulës, janë përmirësuar tretshmëria, emulsifikimi, shkumëzimi dhe vetitë e mbajtjes së ujit.
Membrana e lëvozhgës së vezës është një burim i bollshëm natyror dhe përbëhet nga rreth 64 proteina duke përfshirë kolagjenin e tipit I, V dhe X, lizozimën, osteopontinën dhe sialoproteinën. Kjo i bën lëvozhgat e vezëve një lëndë të parë interesante për nxjerrjen e proteinave. Me nxjerrjen me ultratinguj, çlirimi dhe funksionaliteti i proteinave mund të përmirësohen ndjeshëm duke rezultuar në një proces të shpejtë, efikas dhe ekonomik.
Proceset tejzanor: Nga laboratori te industriale Shkalla
Nxjerrja e alkalit me ndihmën tejzanor
për të nxjerrë dhe tretur këto proteina
Për nxjerrjen e proteinave nga membrana e lëvozhgës së vezës, trajtimi tejzanor-alkali rezultoi në një rendiment të tretshëm të proteinave afër 100% të proteinës totale të membranës së lëvozhgës së vezës. Kavitacioni tejzanor shkëputi grumbuj më të mëdhenj proteinash nga membrana e lëvozhgës së vezës dhe lehtësoi tretjen e përbërjeve të saj. Struktura dhe vetitë e proteinave nuk u dëmtuan nga sonikimi dhe mbetën të paprekura. Vetitë antioksiduese të proteinave ishin të njëjta për trajtimin alkalin me ndihmën e ultrazërit dhe nxjerrjen konvencionale.
Ekstraktimi i xhelatinës me ultratinguj
Lëkurat e ngrira dhe të thara në ajër u trajtuan me solucione të kripura të ftohta, alkaline dhe acide për të ndarë indet e kolagjenit dhe për të nxjerrë xhelatinë me denatyrim të kolagjenit në 45°C për katër orë me një trajtim me ultratinguj të fuqishëm si një ndihmë përpunimi. U vlerësuan rendimenti i xhelatinës, pH, qartësia, forca e xhelit dhe vetitë viskoelastike si dhe shpërndarja e peshës molekulare të përcaktuar me metodën PAGE-SDS. Si kontroll u përdor xhelatina e nxjerrë në një banjë uji në 45°C për katër orë. Trajtimi me ultratinguj me fuqi rriti rendimentin e ekstraktimit me 11.1% krahasuar me kontrollin ndërsa forca e xhelit u ul me 7%. Temperatura e xhelatimit ishte gjithashtu më e ulët në xhelatinën e nxjerrë me ultratinguj (4,2°C). Kjo sjellje lidhet me ndryshimet në shpërndarjen e peshës molekulare të mbështjelljeve polipeptide në xhelatina. Ekstraktimi me ultratinguj i fuqishëm mund të përdoret për të rritur nxjerrjen e xhelatinës nga lëkurat e peshkut të ngrirë dhe të tharë në ajër. (Olson et al. 2005)
Sistemet industriale tejzanor
Hielscher Ultrasonics furnizon sisteme të fuqishme tejzanor nga laboratori në tavolinë dhe në shkallë industriale. Për të siguruar rezultatin optimal të nxjerrjes, mund të kryhet vazhdimisht sonikimi i besueshëm në kushte të vështira. Të gjithë procesorët industrialë tejzanor mund të japin amplituda shumë të larta. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen lehtësisht vazhdimisht në funksionim 24/7. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara. Fortësia e pajisjeve ultrasonike të Hielscher lejon funksionimin 24/7 në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese.
Ju lutemi na kontaktoni sot me kërkesat tuaja të procesit! Ne do të jemi të lumtur t'ju rekomandojmë një sistem tejzanor të përshtatshëm për procesin tuaj!
Homogjenizuesit tejzanor me fuqi të lartë të Hielscher janë të disponueshëm për çdo shkallë procesi – nga laboratori në prodhim.
Literatura/Referencat
- Álvarez, Carlos; Lélu, Pauline; Lynch, Sarah A.; Tiwari, Brijesh K. (2018): Rikuperimi i optimizuar i proteinave nga peshqit e plotë të skumbri duke përdorur nxjerrjen sekuenciale të reshjeve të tretjes isoelektrike të acidit/alkalin (ISP) të ndihmuar me ultratinguj. LWT – Shkenca dhe Teknologjia e Ushqimit Vol. 88, shkurt 2018. 210-216.
- Jain, Surangna; Kumar Anal, Anil (2016): Optimizimi i nxjerrjes së hidrolizave funksionale të proteinave nga membrana e lëvozhgës së vezës së pulës (ESM) me anë të nxjerrjes së asistuar me ultratinguj (UAE) dhe hidrolizës enzimatike. LWT – Shkenca dhe Teknologjia e Ushqimit Vol. 69, qershor 2016. 295-302.
- Kim, HK; Kim, YH; Kim, YJ; Park, HJ; Lee, NH (2012): Efektet e trajtimit me ultratinguj në nxjerrjen e kolagjenit nga lëkurat e levrekut Lateolabrax japonicus. Shkenca e Peshkimit Vëllimi 78, Numri 78; 2013. 485-490.
- Li, Defu; Mu, Changdao; Cai, Sumei; Lin, Wei (2016): Rrezatimi tejzanor në nxjerrjen enzimatike të kolagjenit. Ultrasonics Sonochemistry Vëllimi 16, Numri 5; 2009. 605-609.
- Olson, DA, Avena Bustillos, RD, Olsen, CW, Chiou, B., Yee, E., Bower, CK, Bechtel, PJ, Pan, Z., Mc Hugh, TH (2005): Vlerësimi i ultrazërit të fuqisë si një ndihmë për përpunimin për nxjerrjen e xhelatinës së peshkut. Abstrakt i mbledhjes nr. 71C-26. Takimi vjetor i IFT. korrik 2005. New Orleans, LA.
- Ran, XG; Wang, LY (2014): Përdorimi i trajtimit tejzanor dhe pepsinës së bashku për nxjerrjen e kolagjenit nga nënproduktet e industrisë së mishit. Journal of the Science of Food and Agriculture 94(3), 2014. 585-590.
- Schmidt, MM; Dornelles, RCP; Mello, RO; Kubota, EH; Mazutti, MA; Kempka, AP; Demiate, IM (2016): Procesi i nxjerrjes së kolagjenit. International Food Research Journal 23 (3), 2016. 913-922.
- Siritientong, Tippawan; Bonani, Walter; Motta, Antonella; Migliaresi, Claudio; Aramwit, Pornanong (2016): Efektet e tendosjes dhe kohës së nxjerrjes së mëndafshit Bombyx mori në karakteristikat molekulare dhe biologjike të sericinës. Bioshkenca, Bioteknologjia dhe Biokimia Vëll. 80, Iss. 2, 2016. 241-249.
- Zeng, JN; Jiang, BQ; Xiao, ZQ, Li, SH (2011): Nxjerrja e kolagjenit nga luspat e peshkut me Papain nën trajtimin paraprak me ultratinguj. Kërkim i Avancuar i Materialeve, Vëllimi 366, 2011. 421-424.
Fakte që ia vlen të dihen
kolagjenit
Kolagjeni është proteina kryesore strukturore në hapësirën jashtëqelizore në indet e ndryshme lidhëse në trupat e kafshëve. Si përbërësi kryesor i indit lidhës, është proteina më e bollshme tek gjitarët,[1] që përbën nga 25% deri në 35% të përmbajtjes së proteinave në të gjithë trupin. Kolagjeni përbëhet nga aminoacide të mbështjella së bashku për të formuar spirale të trefishta për të formuar fibrile të zgjatura. Sasitë më të larta të kolagjenit janë të pranishme në indet fibroze si tendinat, ligamentet dhe lëkura. Ekzistojnë tre lloje të kolagjenit për t'u dalluar:
Kolagjeni i tipit I: siguron 90% të proteinave në lëkurë, flokë, thonj, organe, kocka, ligamente
Kolagjeni i tipit II: siguron 50-60% të proteinave në kërc, 85-90% të kolagjenit në kërc artikular
Kolagjeni i tipit III: siguron proteina për proteinat fibroze në kocka, kërc, dentinë, tendin dhe inde të tjera lidhëse
Kolagjeni në trup
Secili nga tre llojet e kolagjenit përbëhet nga proteina të ndryshme të cilat përmbushin qëllime të ndryshme në trup. Llojet e kolagjenit I dhe III janë të dy përbërësit kryesorë të lëkurës, muskujve, kockave, flokëve dhe thonjve. Ato kërkohen për shëndetin, rritjen dhe rindërtimin e tyre. Kolagjeni i tipit II gjendet kryesisht në kërc dhe nyje.
Kolagjeni i tipit I dhe III përmbajnë 19 aminoacide të cilat konsiderohen si aminoacide thelbësore. Ato prodhohen nga fibroblastet (qelizat në indet lidhëse) dhe osteoblastet (qelizat që bëjnë kockat). Proteinat më të rëndësishme në kolagjenin e tipit I dhe III përfshijnë glicinë, prolinën, alaninën dhe hidroksiprolinën. Tipi III është një skleroproteinë fibroze.
Glicina është aminoacidi me sasinë më të madhe të kolagjenit. Prolina është një aminoacid jo thelbësor, i cili mund të sintetizohet nga glicina dhe kontribuon në nyjet dhe tendinat. Hidroksiprolina është një aminoacid që kontribuon në stabilitetin e kolagjenit. Alanina është një aminoacid i rëndësishëm për biosintezën e proteinave.
Ashtu si tipi I dhe III, kolagjeni i tipit II formon fibrile. Ky rrjet fibrilar i kolagjenit është i rëndësishëm në kërc pasi mundëson kapjen e proteoglikaneve. Për më tepër, ajo siguron rezistencë në tërheqje të indeve.
Burimet dhe Përdorimet
Kolagjeni është një proteinë fibroze e cila është mjaft e pranishme në indin lidhës të gjitarëve, p.sh. gjedhit, derrit. Shumica e kolagjenit nxirret
nga lëkurat dhe kockat e derrit dhe nga burimet e gjedhit. Një burim alternativ për nxjerrjen e kolagjenit janë peshqit dhe shpendët. Kolagjeni përdoret gjerësisht në ushqim, suplemente dietike, farmaceutikë/medikamente dhe kozmetikë mes produkteve të tjera. Nxjerrja e kolagjenit është një biznes në rritje pasi kjo proteinë mund të zëvendësojë agjentët sintetikë në procese të ndryshme industriale.