Ултразвучна екстракција астаксантина за веће приносе
- Астаксантин је веома моћан антиоксиданс који се користи у фармацеутским производима и додацима исхрани.
- Да би се произвео астаксантин високог квалитета из природних извора као што су алге, потребна је техника екстракције високих перформанси.
- Ултразвучна екстракција је механички третман, који даје високе приносе астаксантина за врло кратко време екстракције.
Соникатори високих перформанси за висококвалитетне екстракте астаксантина
Ултразвучна екстракција је техника екстракције високих перформанси која користи интензивне ултразвучне таласе за екстракцију астаксантина из природних извора, као што су микроалге, крил или ракови. Астаксантин је природни каротеноидни пигмент познат по својим моћним антиоксидативним својствима и разним здравственим предностима. Обично се користи као додатак исхрани и боја за храну. Сазнајте како ултразвук помаже да побољшате процес екстракције астаксантина!
МултиСоноРеацтор за побољшану екстракцију астаксантина коришћењем ултразвука велике снаге
Ултразвучна екстракција астаксантина из микроалги
Астаксантин за дијететске суплементе, које конзумирају људи и животиње због својих здравствених користи, астаксантин се добија из морских плодова или екстрахује из алги Х. плувиалис. Хаематоцоццус плувиалис је зелена микроалга, која производи висок садржај астаксантина када се примењују стресни услови, нпр. висок салинитет, недостатак азота, висока температура и светлост. Са до 9,2 мг/г астаксантина по ћелији алги (= до 3,8% на суву тежину Х. плувиалис), Хаематоцоццус плувиалис акумулира веома висок садржај природног астаксантина и стога је преферирани организам за производњу астаксантина.
Да би се ослободио астаксантин из зелених микроалги, ћелије алги морају бити поремећене. Ултразвук је добро успостављен у сврху разарања ћелија, лизе и изолације биоактивних једињења као што су липиди, антиоксиданси, полифеноли и природни пигменти. Ултразвук високих перформанси ствара чисто механичке силе које ометају ћелијске зидове силама смицања и изазивају ослобађање биоактивних супстанци као што је астаксантин.
Ултразвучна екстракција астаксантина из квасца
Пхаффиа рходозима је квасац богат астаксантином. Међутим, дебели ћелијски зид П. рходозима, који се углавном састоји од глукана и одговоран за ригидност ћелије, чини поремећај ћелија и изолацију астаксантина захтевним задатком. Истраживачи (Гогате ет ал. 2015) открили су да ултразвучна екстракција у комбинацији са млечном киселином интензивира поремећај ћелија и чини екстракцију астаксантина из П. рходозима зеленијим процесом који је прихватљивији за животну средину. Користили су млечну киселину као медијум за разбијање и етанол као растварач за екстракцију. Максимални принос астаксантина (90%) добијен је за приступ екстракцији уз помоћ ултразвука на бази употребе 3 М млечне киселине, време прекида од 15 мин. Снажни ултразвучни екстрактори као што је УИП4000хд (4кВ, види слику лево) у комбинацији са проточним реактором под притиском омогућавају стварање веома интензивне кавитације. Кавитацијске силе смицања ометају ћелијске зидове квасца и подстичу пренос масе између унутрашњости ћелије и растварача.
- Врхунски принос
- Екстракција велике брзине – року од неколико минута
- Екстракти високог квалитета – Блага, нетермална
- Зелени растварачи (нпр. вода/етанол)
- Исплативо
- Једноставан и сигуран рад
- Ниски инвестициони и оперативни трошкови
- 24/7 рад под тешким условима
- Зелена, еколошка метода
Ултразвучна екстракција астаксантина – у пакетном или континуираном режиму протока
Астаксантин је липофилно једињење и може се растворити у растварачима (нпр. 48,0% етанола у етил ацетату) и уљима (нпр. сојино уље).
серија: Ултразвучни процеси екстракције могу се изводити као једноставни серијски процеси или као инлине третман, где се медијум континуирано доводи кроз ултразвучни проточни реактор.
Серијска обрада је лака процедура, где се вађење врши партија по партија. Хиелсцхер Ултрасоницс нуди ултразвучне процесоре за мале до велике серије, односно од 1Л до 120Л.
За прераду серија од 5 до 10Л препоручујемо УП400Ст са сонотродом С24д22Л2Д (види слику лево).
За прераду серија од цца. 120Л, препоручујемо Соницатор УИП2000хдТ са сонотродом РС4д40Л4.
Теку кроз: За веће количине и комерцијалну екстракцију у пуном обиму, континуирани ток течности се доводи кроз ултразвучни реактор, где се растварач/ботаничка суспензија интензивно обрађује ултразвуком.
За запремину од прибл. 8Л/мин., препоручујемо УИП4000хдТ са сонотродом РС4д40Л3 и проточном ћелијом под притиском ФЦ130Л4-3Г0
УИП2000хдТ (2кВ) за масовну екстракцију серије
Ултрасоникатори високих перформанси за екстракцију
Хиелсцхер Ултрасоницс је специјализован за производњу соникатора високих перформанси за производњу висококвалитетних екстраката из биљака, квасца и ћелија. Широки портфељ производа компаније Хиелсцхер Ултрасоницс креће се од малих, моћних лабораторијских ултрасоникатора до робусних стоних и потпуно индустријских система, који испоручују ултразвук високог интензитета за ефикасну екстракцију и изолацију биоактивних компоненти као што су астаксантин, кверцетин, кофеин, куркумин, терпени итд. Сви дигитални ултразвучни апарати од 200В до 16,000В имају интуитиван мени са програмабилним поставкама, екран осетљив на додир у боји за удобан рад, интегрисану СД картицу за аутоматско снимање података, даљинско управљање претраживачем и многе друге функције прилагођене кориснику. Сонотроде и проточне ћелије (делови који су у контакту са медијумом) могу се аутоклавирати и лако се чисте. Сви наши ултрасоникатори су направљени за рад 24/7, захтевају мало одржавања и лаки су и безбедни за рад.
Дигитални дисплеј у боји омогућава лаку контролу ултразвучне опреме. Наши системи су способни да испоруче од малих до веома великих амплитуда. За екстракцију хемијских једињења као што је астаксантин, нудимо специјалне ултразвучне сонотроде (познате и као ултразвучне сонде или рогови) које су оптимизоване за осетљиву изолацију висококвалитетних активних супстанци. Хиелсцхер нуди специјалне сонотроде за високе амплитуде у комбинацији са проточним ћелијама под притиском које су у стању да генеришу екстремне кавитационе смичне силе, које ометају чак и веома чврсте ћелије квасца. Робусност Хиелсцхер ултразвучне опреме омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима.
Прецизна контрола параметара ултразвучног процеса обезбеђује поновљивост и стандардизацију процеса. Хиелсцхер индустријски аутоматизовани ултразвучни системи за екстракцију дизајнирани су за високе производне капацитете екстраката врхунског квалитета, док у исто време смањују рад, трошкове и енергију.
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Литература/Референце
- 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.
Чињенице које вреди знати
соно-екстракција
Ултразвучна екстракција или соно-екстракција заснива се на принципу акустичне кавитације.
Када се интензивни ултразвучни таласи примењују на течне системе, долази до акустичне кавитације, што је феномен стварања, раста и евентуалног колапса вакуумских мехурића (види слику испод). Током ширења ултразвучних таласа, вакуумски мехурићи осцилирају и расту све док не достигну тачку када не могу да апсорбују више енергије. На врхунцу раста мехурића они се нагло урушавају, што изазива локалне термичке, механичке и хемијске ефекте. Механички ефекти укључују високе притиске до 1000 атм, турбуленције и интензивне силе смицања. Те силе ометају ћелијске зидове и промовишу пренос масе између унутрашњости ћелије и растварача ослобађајући биоактивна једињења у околну течност (тј. растварач).
Акустична кавитација, генерисана ултразвуком високог интензитета, ниске фреквенције, ствара интензивне силе смицања и локалне разлике високог притиска и температуре, које пружају неопходан утицај за разбијање ћелија, интензивно мешање и пренос масе. Ове ултразвучне силе смицања се успешно примењују за екстракцију канабиса.
Ултразвучна екстракција једињења из биљака и ћелијског ткива је добро истражена. Примена високо интензивних ултразвучних таласа значајно промовише процесе екстракције. Поред интензивирања процеса – што резултира већим приносима и краћим временом екстракције – термичка деградација и губитак компоненти осетљивих на температуру су спречени пошто соникација није термички третман. Штавише, ултразвучна екстракција има ниске инвестиционе и оперативне трошкове, смањује употребу растварача и/или дозвољава употребу зелених растварача, што је чини економичном и еколошком техником екстракције. Надмашујући конвенционалне методе екстракције, ултразвучна екстракција (УАЕ) је усвојена из прехрамбене индустрије за производњу биоактивних једињења са економском добити.
Снажни ултразвучни таласи ометају ћелијски матрикс биолошких структура и ослобађају биоактивна једињења. Пренос масе између биљног материјала и растварача је интензиван. Због ових механизама, ултразвучна екстракција је веома ефикасна за екстракцију канабиса.
астаксантин
Астаксантин се одликује тамноцрвеном бојом. То је пигмент растворљив у мастима који се налази у алгама (нпр. Хаематоцоццус плувиалис, Цхлорелла зофингиенсис, Цхлороцоццум), квасцу (нпр. Пхаффиа рходозима), лососу, пастрмци, крилу, шкампима и раковима. Астаксантин се сматра супер-антиоксидансом јер је његова антиоксидативна моћ десет до двадесет пута моћнија од многих других каротеноида, као што су бета-каротен, лутеин и зеаксантин, и сто пута моћнија од алфа-токоферола (витамина Е) .
Астаксантин (3,3′-дихидрокси-β, β′-каротен-4,4′-дион) је кето-каротеноид и припада широј класи хемијских једињења познатих као терпени (као тетратерпеноид), који се састоје од пет прекурсора угљеника, изопентенил дифосфат и диметилалил дифосфат. Астаксантин је класификован као врста каротеноидних једињења са компонентама које садрже кисеоник, наиме хидроксил (-ОХ) или кетон (Ц=О), као што су зеаксантин и кантаксантин. Астаксантин је метаболит зеаксантина и/или кантаксантина, који садржи и хидроксилне и кетонске функционалне групе. Као и многи каротеноиди, астаксантин је пигмент растворљив у липидима и одликује се црвеном бојом. Каротеноиди укључујући астаксантин су добро познати по свом антиоксидативном капацитету.
Астаксантин је црвени пигмент и природно потиче од микроалги кишнице (Хаематоцоццус плувиалис) и квасца званог Ксантхопхилломицес дендрорхоус (познатог и као Пхаффиа рходозима). Алге су подвргнуте стресу кроз један или комбинацију услова у распону од недостатка хранљивих материја, повећаног салинитета и прекомерне сунчеве светлости до стварања астаксантина. Врсте које конзумирају те слатководне микроалге под стресом, као што су лосос, црвена пастрмка, орадеа, фламинго, ракови (нпр. шкампи, крил, ракови, јастози, ракови), одражавају пигментацију црвено-наранџастих нијанси у свом изгледу.
Као додатак, астаксантин се примењује због његових ефеката на здравље и лечење болести. Астаксантин је добро утврђен нутриционизам који се примењује за побољшање стања коже (нпр. смањење бора, оштећења услед опекотина од сунца итд.).
Штавише, астаксантин добија све већу пажњу због његове употребе за лечење Алцхајмерове болести, Паркинсонове болести, кардиоваскуларних болести, високог холестерола, болести јетре, старосне макуларне дегенерације и превенције рака.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.