Ултразвучна екстракција алги за додатке исхрани

Ултразвучна екстракција је врхунски метод за ефикасно и брзо уништавање ћелија алги. Соникација може ослободити комплетну количину биоактивних једињења, што ултразвучну технику чини веома ефикасном.

Како екстраховати протеине, липиде и феноле из алги ултразвуком

Врсте алги и микроалги су богате биолошки активним једињењима као што су протеини, липиди, каротеноиди, пигменти (нпр. фикоцијанини, астаксантин итд.), феноли и полисахариди (нпр. карагенани). То их чини широко коришћеним природним материјалом за производњу екстраката за храну и дијететских суплемената. Најчешће коришћене врсте алги за додатке исхрани су Артхроспира макима и (такође познате као спирулина), Цхлорелла вулгарис, Хаематоцоццус плувиалис и Улва спп. Познато је да су алге добар извор висококвалитетних протеина, липида, дуголанчаних ПУФА (тј. омега-3), полисахарида (нпр. алгината, карагенана, β-глукана), витамина и антиоксиданата.
Спирулина је најчешће коришћена врста алги, која је богата високо вредним биоактивним једињењима као што су протеини (са 50-70% суве масе). Пошто је спирулина одобрена од стране ФДА (Управа за лекове за храну Сједињених Држава) као ГРАС (генерално призната као сигурна), екстракти спирулине и спирулине могу се користити у комерцијализованој храни или као додаци исхрани.

Предности ултразвучне екстракције алги

Ултразвучна екстракција надмашује алтернативне методе екстракције у вишеструким тачкама, као што су висок принос, поузданост, сигурност, једноставност и еколошка прихватљивост.

Пуни принос екстракције

Ултрасоникатори високих перформанси отварају ћелије алги и ометају их тако да се ослобађа унутарћелијски материјал. Ултразвучна екстракција ослобађа на тај начин пуни спектар биоактивних једињења, као што су фикобилипротеини, каротеноиди и липиди и феноли.
Фикобилипротеини се могу диференцирати у три велике групе, а то су хлоро-фикоцијанини, алофикоцијанини и фикоеритрини. Ц-фикоцијанин је природни плави пигмент, који се широко користи у прехрамбеним и фармацеутским производима. Ултразвучна екстракција ослобађа цео спектар протеина.

Висока ефикасност екстракције

Дуангсее ет ал. (2009) тестирали су две различите методе екстракције (ултразвучно потпомогнуту екстракцију растварачем и екстракцију поновљеним замрзавањем и одмрзавање) биоактивних једињења из биомасе Артхоспира и открили да ултразвучна екстракција растварачем доводи до веће ефикасности екстракције (22,1%) од замрзавања и одмрзавања ( 15,6%). Поређење руптуре ћелија између ултразвучне обраде и поновног замрзавања и одмрзавања показује да је соникација ефикаснија. Ултразвучна кавитација брзо и ефикасно омета ћелије алги, што доводи до већег оштећења ћелија у поређењу са ћелијама спирулине које се третирају поновљеним замрзавањем и одмрзавање.
Соникација је била ефикаснија у разбијању омотача ћелије у поређењу са поновљеним замрзавањем и одмрзавање. Принос екстракције фикоцијанина је показао да температура обраде утиче на ефикасност екстракције.

Брзи процес екстракције

Ултразвучни системи високих перформанси могу применити велику снагу ултразвука преко великих амплитуда у суспензију алги. Ово чини ултразвучну екстракцију веома брзом методом обраде.

контрола температуре

Ултрасоницатион је нетермална, чисто механичка техника екстракције. Температура екстракције се може прецизно контролисати помоћу сензора температуре који се може прикључити, који је повезан са дигиталним Хиелсцхер ултрасоникатором. Софтвер Хиелсцхерових дигиталних ултрасоникатора омогућава постављање температурних ограничења, тако да ултразвучни хомогенизатор паузира када се достигне температурна граница. Прецизна контрола температуре омогућава да се спречи термичка деградација материјала осетљивих на топлоту као што су фикобилипротеини, витамини, полифеноли, полисахариди, липиди и друга биоактивна једињења.

Компатибилан са различитим растварачима

Ултрасоницатион је компатибилан са скоро свим растварачима. Ултразвучна екстракција у комбинацији са зеленим растварачима као што су вода или етанол дају чисте екстракте. Ови ултразвучни екстракти се могу безбедно уградити у храну пошто растварачи за екстракцију етанол и вода имају статус ГРАС (генерално признато као безбедно).

Поновљивост и стандардизација процеса

Хиелсцхер-ови дигитални ултрасоникатори долазе са интелигентним софтвером и разрађеним низом подешавања за идеалне параметре екстракције. Софтвер протоколира све параметре ултразвучног процеса (нпр. амплитуда, нето снага, укупна снага, температура, притисак, време, датум) и уписује податке соникације у ЦСВ датотеку на уграђеној СД картици. Ово вам омогућава да стандардизујете процес екстракције и да пажљиво пратите соникацију и квалитет. Ове карактеристике вам помажу да испуните захтеве стандардизације процеса, као и добре производне праксе (ГМП), које су веома важне када се екстракти производе за суплементе, храну или фармацеутске производе.

Ултразвучни протокол за екстракцију фикоцијанина

Мазумдер ет ал. (2017) су истраживали оптималне параметре обраде за ултразвучну екстракцију фикоцијанина и фенола из Артхоспира платенсис. Максимални принос фикоцијанина (29,9 мг/г) и укупних фенола (2,4 мг/г) добијен је при концентрацији етанола од 40%, температури екстракције 34,9°Ц коришћењем ултразвучног апарата УП50Х (50 вати, 30 кХз) при амплитуди од 95% за време екстракције од 104,7 сек.

Вернес ет ал. (2019) користио је ултразвучни апарат УИП1000хдТ (1000В, 20кХз) за екстракцију протеина из спирулине. Ултрасоникатор је био опремљен сонотродом БС2д34 и ултразвучним реактором протока (погледајте слику испод за тачно подешавање ултразвучне екстракције са проточном ћелијом и Сеепек пумпом).

УИП1000хдТ – Подешавање манотермосоникације (МТС) и екстракција протеина из спирулине у лабораторији
извор: Вернес ет ал. 2019

Резултати истраживања показују да услови ултразвучне екстракције оптимизовани за принос протеина укључују благо повишену температуру и притисак (тзв. манотермосоникациони МТС). МТС подстиче пренос масе и омогућава да се добије 229% више протеина (28,42 ± 1,15 г/100 г суве масе) него конвенционални процес без ултразвука (8,63 ± 1,15 г/100 г суве масе).
Са 28,42 г протеина добијених на 100 г суве биомасе спирулине у екстракту, стопа опоравка протеина од 50% је постигнута за само 6 минута у континуираном процесу соникације. Микроскопско снимање открива да акустична кавитација утиче на филаменте спирулине различитим механизмима као што су фрагментација, сонопорација, детекстурација. Ови различити ефекти чине екстракцију, ослобађање и солубилизацију биоактивних једињења спирулине лакшим и ефикаснијим, што резултира високим приносом протеина високог квалитета.
Што се тиче квалитета ултразвучно екстрахованих протеина, аминокиселине нису деградиране ултразвучним третманом, али су присутне у већој количини у случају ултразвучне обраде у поређењу са конвенционалном екстракцијом.
Када се упореде манотермосонизација и ултразвучна екстракција без повишеног притиска и температуре, разлика у приносу екстракције и ефикасности је минимална. Стога се сам ултразвук сматра најекономичнијом и најлакшом техником за производњу висококвалитетног екстракта богатог протеинима спирулине. Ултразвучна екстракција је зелена, еколошки прихватљива техника екстракције погодна за екстракцију протеина из спирулине у лабораторијској скали, која се лако може проширити на пилот и индустријску скалу. (уп. Вернес ет ал. 2019)

Ултразвучни екстрактори високих перформанси

Сви резултати екстракције постигнути у малом обиму, могу се линеарно скалирати на веће производне капацитете. Хиелсцхер Ултрасоницс велики портфељ производа од лабораторијских до индустријских система за екстракцију има најпогоднији ултрасоникатор за ваш предвиђени капацитет процеса. Наше дугогодишње искусно особље ће вам помоћи од тестова изводљивости и оптимизације процеса до инсталације вашег ултразвучног система на коначном нивоу производње.

Hielscher Ultrasonics – Софистицирана опрема за екстракцију

Портфолио производа Хиелсцхер Ултрасоницс покрива читав низ ултразвучних екстрактора високих перформанси од малих до великих. Додатни додаци омогућавају једноставну монтажу најпогодније конфигурације ултразвучног уређаја за ваш процес. Оптимална ултразвучна поставка зависи од предвиђеног капацитета, запремине, сировине, серијског или инлине процеса и временског оквира. Робусност Хиелсцхерове ултразвучне опреме омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима. Линеарна скалабилност процеса ултразвучне екстракције омогућава једноставно и поуздано повећање производње. Прочитајте више о линеарном повећању процеса ултразвучне екстракције!

Бирајте између разних додатака као што су:

• сонотроде различитих величина, пречника и облика
• сонотроде за високу амплитуду од 200 µм и више
• реактори са проточним ћелијама различитих запремина и геометрије
• бројне бустер рогове за повећање или смањење добитака
• комплетне поставке соникације као што је СоноСтатион, које укључују ултразвучни екстрактор, резервоар, мешалицу и пумпу
• прикључни температурни сензори
• прикључни сензори притиска

Наше добро обучено особље са дугогодишњим искуством ће вас консултовати и препоручити вам најпогоднији ултразвучни систем за ваше захтеве процеса екстракције!

Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата: