Ултразвучна екстракција колагена

• Колаген је богат протеинима и широко се користи у разним индустријским апликацијама, на пример у храни, фармацији, адитивима итд.
• Соникација се може лако комбиновати са ензимском или киселом екстракцијом колагена.
• Имплементација ултразвука у процес екстракције колагена резултира већим приносима и бржом екстракцијом.

Ултразвучни ефекти на екстракцију колагена

Ултразвук високог интензитета се широко користи за побољшање преноса масе у влажним процесима, нпр. екстракција, сонохемија итд. Екстракција (такође позната као изолација колагена) колагена може се значајно побољшати ултразвучним третманом. Соникација помаже током цепања колагенског супстрата, отвара колагене фибриле, чиме се олакшава ензимска хидролиза или киселински третман.

Ултразвучно потпомогнута ензимска екстракција

Соникација је позната по својој способности да повећа активност ензима. Овај ефекат се заснива на ултразвучној дисперзији и деагломерацији агрегата пепсина. Хомогено дисперговани ензими нуде повећану површину за пренос масе, што је у корелацији са већом активношћу ензима. Штавише, снажни ултразвучни таласи отварају влакна колагена тако да се колаген ослобађа.

Ултразвучна екстракција пепсина: Пепсин у комбинацији ултразвучне обраде повећава принос колагена до прибл. 124% и значајно скраћује време екстракције у поређењу са конвенционалном хидролизом пепсина. Анализа кружног дихроизма, микроскопија атомске силе и ФТИР доказали су да структура троструке спирале екстрахованог колагена није била под утицајем соникације и да је остала нетакнута. (Ли ет ал. 2009) Ово чини ултразвучно потпомогнуту екстракцију пепсина веома практичном за прехрамбену индустрију, нудећи повећане стопе опоравка протеина у знатно краћем времену обраде.

У компаративној студији ултразвучне и не-ултразвучне екстракције колагена из говеђе тетиве, ултразвучни третман (20 кХз, пулсни режим 20/20 сек.) је убеђен у већи принос и ефикасност. Уобичајена екстракција је изведена са пепсином у сирћетној киселини током 48 сати. Екстракција ултразвуком је изведена под истим условима, али су времена излагања соникацији (3 до 24 сата) и пепсину (24 до 45 сати) варирала, што је резултирало укупно 48 сати третмана. Ултразвучна екстракција пепсином показала је супериорну ефикасност екстракције колагена, достижући принос од 6,2%, када је конвенционални принос екстракције био 2,4%. Најбољи резултати су постигнути при ултразвучном времену екстракције од 18 х. Екстраховани колаген је показао неоштећену континуирану спиралну структуру, добру растворљивост и прилично високу термичку стабилност. то значи да је ултразвучна екстракција пепсином побољшала ефикасност екстракције природног колагена без оштећења квалитета насталог колагена. (Ран и Ванг 2014)

Ултразвучна екстракција папаина: Колаген из рибље крљушти може се ефикасно екстраховати хидролизом папаина у комбинацији са ултразвучном претходном обрадом. За ултразвучно-папаинску екстракцију колагена из рибље крљушти као оптимални су утврђени следећи параметри процеса: трајање ултразвучне обраде од 4 мин, однос папаина и рибље крљушти 4%, температура 60°Ц и укупно време екстракције 5х. У овим оптималним условима стопа екстракције колагена достигла је 90,7%. (Јианг ет ал. 2011)

Ултразвучна екстракција киселине

У студији Ким ет ал. (2012), екстракција колагена растворљивог у киселинама из коже јапанског бранцина (Латеолабрак јапоницус) показала је повећан принос и смањено време екстракције након ултразвучног третмана на фреквенцији од 20 кХз у 0,5 М сирћетној киселини. Екстракција ултразвуком није променила главне компоненте колагена, тачније α1, α2 и β ланце.

Ултразвучна екстракција протеина из љуске јајета

Ултразвучно претходно третирани ензимски хидролизати имали су боља функционална својства. За ултразвучну екстракцију функционалних протеинских хидролизата из љуске пилећег јајета, побољшана су растворљивост, емулговање, пењење и задржавање воде.
Мембрана љуске јајета је богат природни ресурс и састоји се од око 64 протеина укључујући колаген типа И, В и Кс, лизозим, остеопонтин и сијалопротеин. Ово чини љуске јаја занимљивом сировином за екстракцију протеина. Ултразвучном екстракцијом, ослобађање протеина и функционалност могу се значајно побољшати, што резултира брзим, ефикасним и економичним процесом.

Ултразвучно потпомогнута алкална екстракција

да екстрахује и раствори ове протеине
За екстракцију протеина из мембране љуске јајета, ултразвучно-алкални третман је резултирао приносом раствореног протеина близу 100% укупног протеина мембране љуске јајета. Ултразвучна кавитација је одвојила веће протеинске грудве од мембране љуске јајета и олакшала солубилизацију њених једињења. Структура и својства протеина нису оштећени соникацијом и остали су нетакнути. Антиоксидативна својства протеина била су иста за алкални третман уз помоћ ултразвука и конвенционалну екстракцију.

Ултразвучна екстракција желатина

Замрзнуте и на ваздуху осушене коже поллока третиране су хладним физиолошким раствором, алкалним и киселим растворима да би се одвојило колагенско ткиво и екстраховао желатин денатурацијом колагена на 45°Ц током четири сата уз помоћ ултразвучног третмана као помоћног процеса. Процењени су принос желатина, пХ, бистрина, чврстоћа гела и вискоеластична својства, као и расподела молекулске масе одређене ПАГЕ-СДС методом. Желатин екстрахован у воденом купатилу на 45°Ц током четири сата је коришћен као контрола. Третман снажним ултразвуком повећао је принос екстракције за 11,1% у поређењу са контролом, док је јачина гела смањена за 7%. Температура гелирања је такође била нижа код желатина екстрахованог ултразвуком (4,2°Ц). Ово понашање је повезано са разликама у дистрибуцији молекулске масе полипептидних калемова у желатинима. Снажна ултразвучна екстракција се може користити за повећање екстракције желатина из смрзнуте и на ваздуху сушене рибље коже. (Олсон ет ал. 2005)

индустријски ултразвучни системи

Hielscher Ultrasonics supplies powerful ultrasonic systems from lab to bench-top and industrial scale. To ensure optimum extraction output, reliable sonication under demanding conditions can be performed continuously. All industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Контактирајте нас данас са вашим захтевима процеса! Биће нам драго да вам препоручимо одговарајући ултразвучни систем за ваш процес!