Ultrazvuka za poboljšanje poremećaja i vađenja ćelija algi

Alge, makro i mikroalge, sadrže mnoga vredna jedinjenja, koja se koriste kao hranljiva hrana, aditivi za hranu ili kao hrana za gorivo ili gorivo. Da bi se ciljne supstance oslobodile iz ćelije algi potrebna je potentna i efikasna tehnika prekida ćelija. Ultrazvučni ekstraktori su visoko efikasni i pouzdani kada je u pitanju vađenje bioaktivnih jedinjenja iz botanike, algi i gljivica. Dostupni u laboratoriji, na klupi i industrijskoj skali, Hielscher ultrazvučni ekstraktori su uspostavljeni u proizvodnji ekstrakata izvedenih iz ćelija u proizvodnji hrane, farmaceuta i bio-goriva.

Alge kao vredan resurs za ishranu i gorivo

Ćelije algi su svestrani izvor bioaktivnih i energetski bogatih jedinjenja, kao što su proteini, ugljeni hidrati, lipidi i druge bioaktivne supstance kao i alkane. To čini alge izvorom hrane i hranljivih jedinjenja kao i za goriva.
Mikroalge su vrednosni izvor lipida, koji se koriste za ishranu i kao feedstock fo biogoriva (npr. biodizel). Sojevi morskog fitoplanktona Dicrateria, kao što je Dicrateria rotunda, poznati su kao alge koje proizvode benzin, a koje mogu da sintetišu niz zasićenih ugljovodonika (n‐alkanes) iz C10Х22 u C38Х78, koji su kategorisani kao benzinci (C10–C15), dizel ulja (C16–C20) i ulja za gorivo (C21–C38).
Zbog svoje nutritivne vrednosti, alge se koriste kao "funkcionalna hrana" ili "nutraceutika". Važni mikro-hranljivi sastojci izdvojeni iz algi uključuju karotenoide astaksantin, fukoksantin i zeaksantin, fukoidan, laminari i druge glukane među brojnim drugim bioaktivnim supstancama koje se koriste kao nutritivni suplementi i farmceutika. Karaginan, alginat i drugi hidrokoloidi se koriste kao dodaci ishrani. Alge lipidi se koriste kao veganski omega-3 izvor i takođe se koriste kao gorivo ili kao feedstock za proizvodnju biodizela.

Ultrasonic extractor with stainless steel reactor for the sommerical extraction of lipids, proteins and bioactive compounds from algal specien such as microalgae, macroalgae, phytoplankton and seaweed.

Ultrazvučni ekstraktor UIP2000hdT sa reaktorom od nerđajućeg čelika za komercijalno vađenje lipida, proteina i antioksidanata iz algi.

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Algae Cell Disruption and Extraction by Power Ultrasound

Ultrazvučni ekstraktori ili jednostavno ultrazvučni se koriste za vađenje vrednih jedinjenja iz malih uzoraka u laboratoriji, kao i za proizvodnju u velikom komercijalnom obimu.
Ćelija algi je zaštićena složenim ćelijskim zidnim matricama, koje se sastoje od lipida, celuloze, proteina, glikoproteina i polisaharida. Osnova većine zidova ćelija algi izgrađena je od mikrofibrilarne mreže unutar proteinske matrice nalik gelu; Međutim, neke mikroalge su opremljene neorganskim krutim zidom sastavljenim od opalinih silika frustula ili kalcijum karbonata. Da bi se dobila bioaktivna jedinjenja iz algalne biomase, neophodna je efikasna tehnika prekida ćelija. Pored tehnoloških faktora ekstrakcije (ili, metoda vađenja i opreme), na efikasnost poremećaja i vađenja ćelija algi snažno utiču i razni faktori zavisni od algi kao što su sastav ćelijskih zidova, lokacija željenog biomolekula u ćelijama mikroalgi, kao i faza rasta mikroalgi tokom žetve.

Kako funkcioniše prekid i vađenje ultrazvučnih algi?

A variety of microscopic unicellular and colonial freshwater algae, which can be disrupted by ultrasonication in order to extract valuable bioactive compounds such as proteins, lipids, polysaccharides and antioxidants. Hielscher Ultrasonics manufactures high-performance ultrasonic extractors for commercial algae extraction.Kada se ultrazvučni talasi visokog intenziteta u paru preko ultrazvučne sonde (poznate i kao ultrazvučni rogovi ili sonotrode) u tečnost ili mulj, zvučni talasi putuju kroz tečnost i stvaraju tako naizmenične cikluse visokog pritiska / niskog pritiska. Tokom ovih ciklusa visokog pritiska / niskog pritiska javljaju se minuti vakuumskih mehurića ili šupljina. Mehurići kavitacije se javljaju kada lokalni pritisak padne tokom ciklusa niskog pritiska dovoljno daleko ispod zasićenog pritiska pare, vrednosti koju daje sužena snaga tečnosti na određenoj temperaturi. Koji rastu tokom nekoliko ciklusa. Kada ovi mehurići vakuuma dostignu veličinu, gde ne mogu da apsorbuju više energije, mehur se nasilno implodira tokom ciklusa visokog pritiska. Implozija mehurića kavitacije je nasilan, energetski gust proces koji generiše intenzivne udarne talase, turbulencije i mikro-mlazeve u tečnosti. Pored toga, stvaraju se lokalizovani veoma visoki pritisci i veoma visoke temperature. Ovi ekstremni uslovi su lako sposobni da poremete ćelijske zidove i membrane i da oslobode intracelularna jedinjenja na efikasan, efikasan i brz način. Intracelularna jedinjenja kao što su proteini, polisaharidi, lipidi, vitamini, minerali i antioksidansi mogu se tako efikasno izdvojiti pomoću ultrazvuka moći.

Ultrasonic extractor UP400ST for small to mide-size algae disruption and extraction

Ultrazvučni UP400St je idealan za ometanje i vađenje bioaktivnih jedinjenja iz algi u manjim grupama (oko 8-10L)

Ultrazvučna kavitacija za prekid i vađenje ćelija

UP400St with stirrer for cell disintegration, disruption and extractionKada je izložen intenzivnoj ultrazvučnoj energiji, zid ili membrana bilo koje vrste ćelija (uključujući botaničku, sisarsku, algalnu, gljivičnu, bakterijsku itd.) se remeti i ćelija je rastrgnuta na manje fragmente mehaničkim silama energetski guste ultrazvučne kavitacije. Kada je ćelijski zid polomljen, ćelijski metaboliti kao što su proteini, lipidi, nukleinska kiselina i hlorofil oslobađaju se iz matrice ćelijskog zida kao i iz unutrašnjosti ćelije i prebacuju se u okolnu kulturu medijum ili rastvarač.
Gore opisani mehanizam ultrazvučne / akustične kavitacije ozbiljno remeti čitave algalne ćelije ili gasove i tečne vakuole unutar ćelija. Ultrazvučna kavitacija, vibracije, turbulencije i mikro-striming promovišu masovni prenos između unutrašnjosti ćelije i okolnog rastvarača tako da se biomolekule (dakle metaboliti) efikasno i brzo oslobađaju. Pošto je sonikacija čisto mehanički tretman koji ne zahteva oštre, otrovne i/ili skupe hemikalije.
Ultrazvuk visokog intenziteta, niske frekvencije stvara ekstremne energetski guste uslove, sa visokim pritiskom, temperaturama i visokim silama. Ove fizičke sile promovišu prekid ćelijskih struktura kako bi se intracelularna jedinjenja pustila u medijum. Zbog toga se ultrazvuk niske frekvencije u velikoj meri koristi za vađenje bioaktivnih supstanci i goriva iz algi. U poređenju sa konvencionalnim metodama ekstrakcije kao što su vađenje rastvarača, mlevenje ili homogenizacija visokog pritiska, ultrazvučno vađenje se izvrsno oslobađa većinu bioaktivnih jedinjenja (kao što su lipidi, proteini, polisaharidi i mikro-hranljive materije) iz sonoporisanih i poremećenih ćelija. Primenjujući prave uslove procesa, ultrazvučno izvlačenje daje superiorne prinose za izvlačenje u veoma kratkom trajanju procesa. Na primer, ultrazvučni ekstraktori visokih performansi prikazuju odlične performanse ekstrakcije iz algi, kada se koriste sa odgovarajućim rastvaračem. U kiselom ili alkalnom medijumu, algalni ćelijski zid dobija porozne i izgužvane, što dovodi do povećanja prinosa na niskoj temperaturi (ispod 60°C) u kratkom vremenu soničnosti (manje od 3 sata). Kratko trajanje ekstrakcije na blagim temperaturama sprečava razgradnju fukoidana, tako da se dobija visoko bioaktivni polisakharid.
Ultrazvučnost je takođe metod za pretvaranje visoko molekularne težine fukoidana u fukoidan niske molekularne težine, koji je znatno bioaktivniji zbog svoje debrančene strukture. Sa svojom visokom bioaktivnošću i bioaccesibilnošću, fukoidan niske molekularne težine je zanimljivo jedinjenje za farmaceutske proizvode i sisteme za isporuku lekova.

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Studije slučaja: Ultrazvučno vađenje jedinjenja algi

Efikasnost ultrazvučnog izvlačenja i optimizacija ultrazvučnih parametara ekstrakcije su uveliko proučavani. U nastavku možete pronaći primerne rezultate za rezultate ekstrakcije putem ultrazvučnosti raznih vrsta algi.

Vađenje proteina iz Spiruline pomoću Mano-Termo-sonikacije

Istraživačka grupa prof. Hemata (University of Avignon) istraživala je efekte manotermosonacije (MTS) na vađenje proteina (kao što je phycocyanin) iz suvog Arthrospira platensis cyanobacteria (poznatog i kao spirulina). Mano-Termo-sonication (MTS) je primena ultrazvuka u kombinaciji sa povišenim pritiscima i temperaturama u cilju intenziviranja procesa ultrazvučnog vađenja.
"Prema eksperimentalnim rezultatima, MTS je promovisao masovni transfer (visoka efektivna difuzitet, De) i omogućio da dobije 229% više proteina (28,42 ± 1,15 g/100 g DW) od konvencionalnog procesa bez ultrazvuka (8,63 ± 1,15 g/100 g DW). Sa 28,42 g proteina na 100 g suve spiruline biomase u ekstraktu, stopa oporavka proteina od 50% ostvarena je za 6 efikasnih minuta uz kontinuirani MTS proces. Mikroskopska zapažanja su pokazala da je akustična kavitacija uticala na filamente spiruline različitim mehanizmima kao što su fragmentacija, sonoporacija, detekstuacija. Ovi razni fenomeni olakšavaju vađenje, oslobađanje i solubilizaciju bioaktivnih jedinjenja spiruline." [Vernès et al., 2019]

Ultrasonic extraction of spirulina protein from Arthrospira platensis cyanobacteria.

Optičke mikroskopske slike celih spiurulina filamenta podvrgnutih MTS tretmanu tokom vremena. Traka skale (slika A) = 50 μm za sve slike.
slika i studija: ©Vernès et al. 2019

Ultrazvučni Fucoidan i Glukan izvlačenje iz Laminaria digitata

Istraživačka grupa TEAGASC dr Tivari istraživala je vađenje polisaharida, npr. fukoidana, laminarina i totalnih glukana, iz makroalga Laminaria digitata koristeći ultrazvučni UIP500hdT. Proučavani parametri ultrazvučnog izvlačenja (UAE) pokazali su značajan uticaj na nivoe fukoze, FRAP-a i DPPH-a. Nivoi od 1060,75 mg/100 g ds, 968,57 mg/100 g ds, 8,70 μM trolox/mg fde i 11,02% je dobijeno za fukozu, ukupne glukane, FRAP i DPPH u optimizovanim uslovima temperature (76◦C), vreme (10 min) i ultrazvučnu amplitude (100%) koristeći 0,1 M HCl kao rastvarač. Opisani uslovi UAE su potom uspešno primenjeni na druge ekonomski relevantne braon makroalge (L. hiperboreja i A. nodosum) kako bi se dobili ekstrakti bogatih polisaharidom. Ova studija pokazuje aplikaciju UAE da poboljša vađenje bioaktivnih polisaharida iz različitih makroalgalnih vrsta.

Ultrazvučno fitohemijsko izvlačenje iz F. vesiculosus и P. canaliculata

Istraživački tim García-Vaquero uporedio je različite tehnike vađenja romana, uključujući ultrazvučno vađenje visokih performansi, ultrazvučno vađenje mikrotalasne, vađenje mikrotalasne pećnice, vađenje hidrotermalne asistencije i vađenje uz pomoć visokog pritiska u cilju procene efikasnosti ekstrakcije iz braon mikroalgi Za ultrazvučnost, koristili su Hielscher UIP500hdT ultrazvučni ekstraktor. Bilo kakva ekstrakcija je otkrila da je ultrazvučno vađenje postiglo najveće prinose većine fitohemičara i od F. vesiculosusa. To znači, najveći prinosi jedinjenja izdvojenih iz F. vesiculosusa koristeći ultrazvučni ekstraktor UIP500hdT bili: ukupan fenolni sadržaj (445,0 ± 4,6 mg ekvivalenti galske kiseline/g), ukupan sadržaj phlorotanina (362,9 ± 3,7 mg phloroglucinol ekvivalenti/g), ukupan flavonoidni sadržaj (286,3 ± 7,8 mg quercetin ekvivalenti/g) i ukupan sadržaj tanina (189,1 ± 4,4 mg catechin ekvivalenti/g).
U svojoj istraživačkoj studiji, tim je zaključio da bi upotreba ultrasonično potpomognute ekstrakcije "u kombinaciji sa 50% etanoličnog rastvora kao rastvarača ekstrakcije mogla da bude obećavajuća strategija usmerena na vađenje TPC- a, TPHC-a, TFC-a i TTC-a, uz istovremeno smanjenje ko-vađenja nepoželjnih ugljenih hidrata iz oba F. vesiculosusa i P. nutraceuticals and cosmeceuticals." [García-Vaquero et al., 2021]

Spirulina Protein Extraction using Hielscher ultrasonic extractors can be linearly sclaed from small to large production.

Razmera mano-termo-sonikacije na Univerzitetu u Avinjonu pomoću Hielscher ultrazvuka: od laboratorijske opreme УИП1000хдТ (A) za opremu pilotske skale UIP4000hdT (B, C & D). Na slici D je šematizovana poprečna sekcija ultrazvučne ćelije toka FC100K.
slika i studija: ©Vernès et al. 2019

Ultrasonic algae disruption and extraction in continuous in-line mode for the release lipids, proteins, polysaccharides and other bioactive substances.

Podešavanje ultrazvučnog umetnutog ekstraktora sa ćelijama toka: 2x УИП1000хдТ ultrazvučni reaktori sa protočnim ćelijskim reaktorima za kontinuirano vađenje algi

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Ultrasonic extractor for algae disruption in an open vessel

UIP1000hdT (1kW, 20kHz) ultrazvučni ekstraktor sa stirerom za ometanje i vađenje algi kao što su Hlorela, spirulina, Nanohloropsis , broen alge kao i druge mikro i makro-alge.

Prednosti ekstrakcije ultrazvučnih algi

  • Visoka efikasnost ekstrakcija
  • Superiorni prinosi za izvlačenje
  • Brzi proces
  • Niske temperature
  • Pogodno za vađenje termolabilnih jedinjenja
  • Kompatibilno sa bilo kojim Solventnim
  • Potrošnja niske energije
  • Zelena tehnika ekstrakcije
  • Laka i bezbedna operacija
  • Niski investicioni i operativni troškovi
  • 24/7 operacija pod jakim dužnošću

Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za poremećaj algi

Hielscher najmoderniji ultrasonova oprema omogućava potpunu kontrolu nad parametrima procesa kao što su pojačavnik, temperatura, pritisak i unos energije.
Za ultrazvučno izdvajanje, parametri kao što su veličina čestica sirovina, tip rastvarača, odnos solid-to-solvent i vreme izdvajanja mogu biti raznovrsni i optimizovani za najbolje rezultate.
S obzirom na to da je ultrazvučno vađenje metod ne-toplotnog vađenja, izbegava se toplotna degradacija bioaktivnih sastojaka prisutnih u sirovinama kao što su alge.
Sve u svemu, prednosti kao što su visok prinos, kratko vreme izvlačenja, niska temperatura ekstrakcije i male količine rastvarača čine sonikaciju superiornim metodom izvlačenja.

Ultrazvučno izvlačenje: Osnovano u laboratoriji i industriji

Ultrazvučno vađenje se naširoko primenjuje za vađenje bilo koje vrste bioaktivnog jedinjenja iz botaničkih, algi, bakterija i ćelija sisara. Ultrazvučno izvlačenje je uspostavljeno kao jednostavno, isplativo i veoma efikasno koje izvrsno koristi druge tradicionalne tehnike ekstrakcije većim prinosima ekstrakcije i kraćim trajanjem obrade.
Sa laboratorijskim, vrhunskim i potpuno industrijskim ultrazvučnim sistemima koji su lako dostupni, ultrazvučno izvlačenje je danas dobro utvrđena i pouzdana tehnologija. Hielscher ultrazvučni ekstraktori se postavljaju širom sveta u industrijske prerađivačke objekte koji proizvode bioaktivna jedinjenja za hranu i farmaciju.

Obrada standardizacije sa Hielscher Ultrasonics

Ekstrakti izvedeni od algi, koji se koriste u hrani, farmaceutskoj industriji ili kozmetici, moraju se proizvoditi u skladu sa Dobrim proizvodnim praksama (GMP) i po standardizovanim specifikacijama obrade. Sistemi za digitalno vađenje Hielscher Ultrasonics-a dolaze sa inteligentnim softverom, što olakšava precizno podešavanje i kontrolu procesa sonikacije. Automatsko snimanje podataka piše sve parametre ultrazvučnog procesa kao što su ultrazvučna energija (ukupna i neto energija), amplitude, temperatura, pritisak (kada se montiraju senzori tempa i pritiska) sa oznakom datuma i vremena na ugrađenoj SD-kartici. Ovo vam omogućava da korigujete svaku ultrazvučno obrađenu lotu. Istovremeno, osigurana je reproduktivnost i kontinuirano visok kvalitet proizvoda.

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:

батцх tom Проток Препоручени уређаји
1 до 500 мл 10 до 200мЛ / мин УП100Х
10 до 2000мЛ 20 до 400мЛ / мин УП200Хт, УП400Ст
0.1 до 20Л 0.2 до 4Л / мин УИП2000хдТ
10 до 100Л 2 до 10Л / мин UIP4000hdT
Н.А. 10 до 100Л / мин УИП16000
Н.А. веће кластер УИП16000

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Traži više informacija

Koristite donji obrazac da biste zatražili dodatne informacije o Ultrason, procesorima, aplikacijama i ceni. Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrasonični sistem koji ispunjava vaše zahteve!









Molimo vas da zabeležite naše Правила о приватности.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za mešanje aplikacija, raspršivanje, emulzifikaciju i vađenje na laboratorijskoj, pilotskoj i industrijskoj skali.

Literatura/reference



Чињенице вреди знати

Alge: Macroalgae, Microalgae, Phytoplankton, Cyanobacteria, Seaweed

Termin alge je neformalan, koristi se za veliku i raznovrsnu grupu fotosintetičkih eukariotskih organizama. Alge se uglavnom smatraju štićenicima, ali ponekad se svrstavaju i u vrstu biljke (botaničke) ili horomiste. U zavisnosti od strukture ćelija, one se mogu razlikovati u makroalgama i mikroalgama, poznate i kao fitoplankton. Makroalgae su višećeliji organizmi, često poznati kao morske alge. Klasa makroalgi sadrži razne vrste makroskopskih, multicelularnih, morskih algi. Termin fitoplankton se uglavnom koristi za mikroskopske morske jednoćelijski alge (mikroalga), ali može da uključuje i cijanobakterije. Fitoplankton je široka klasa različitih organizama, uključujući bakterije za fotosintezu, kao i mikroalge i oklopne kokolitofore.
Kako alge mogu biti jednoćelske ili višećelske sa filamentoznim (strukturama nalik strunama) ili strukturama nalik biljkama, često ih je teško klasifikovati.

Najkulturnije vrste makroalgi (morskih algi) su Eucheuma spp., Kappaphycus alvarezii, Gracilaria spp., Saccharina japonica, Undaria pinnatifida, Pyropia spp., i Sargassum fusiforme. Eucheuma i K. alvarezii se uzgajaju za karageenan, hidrokoloidni geling agens; Gracilaria se obrađuje za proizvodnju agara; dok su ostale vrste forsirane za hranu i ishranu.
Drugi tip morske alge je kelp. Kelpsi su velike braon alge morske alge koje čine red Laminariales. Kelp je bogat alginatom, ugljenim hidratom, koji se koristi za zadebljanje proizvoda kao što su sladoled, žele, preliv za salatu i pasta za zube, kao i sastojak neke hrane za pse i u proizvedenoj robi. Alginate puder se takođe često koristi u opštoj stomatologiji i ortodontici. Kelp polisakharidi kao što je fukoidan se koriste u nezi kože kao sastojci za geliranje.
Fucoidan je sulfirani heteropolysaccharides rastvorljiv u vodi, prisutan u više vrsta smeđih algi. Komercijalno proizvedeni fukoidan se uglavnom izdvaja iz morskih algi Fucus vesiculosus, Cladosiphon okamuranus, Laminaria japonica i Undaria pinnatifida.

Istaknute Algae Genera i vrste

  • Hlorela je rod od oko trinaest vrsta jednoćelijskih zelenih algi (mikroalga) koje pripadaju diviziji Hlorofita. Ćelije Hlorele imaju sferni oblik, prečnika su oko 2 do 10 μm i nemaju flagelu. Njihovi hloroplasti sadrže zelene fotosintetičke pigmente hlorofil-a i -b. Jedna od najiskorišljivijih vrsta Hlorele je Hlorela vulgaris, koja se popularno koristi kao u dodatku ishrani ili kao dodatak ishrani bogatoj proteinima.
  • Spirulina (Arthrospira platensis cyanobacteria) je filamentalan i multicelularna plavo-zelena alga.
  • Nannochloropsis oculata je vrsta roda Nannochloropsis. To je unicelularna mala zelena alga, naрen i u morskoj i u slatkoj vodi. Nannochloropsis alge karakterišu sferne ili blago ovoidne ćelije prečnika 2–5 μm.
  • Dicrateria je rod haptofita, koji čine tri vrste Dicrateria gilva, Dicrateria inornata, Dicrateria rotunda i Dicrateria vlkianum. Dicrateria rotunda (D. rotunda) može da sintetiše ugljovodone ekvivalentne petroleju (zasićeni ugljovodonici sa brojem ugljenika koji se kreće od 10 do 38).

High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od Лаб до industrijske veličine.