Ultraljud alger utvinning för kosttillskott

Ultraljud utvinning är den överlägsna metoden för att störa alger celler effektivt och snabbt. Ultraljudsbehandling kan släppa den totala mängden av bioaktiva föreningar, vilket gör ultraljud tekniken mycket effektiv.

Hur man extraherar proteiner, lipider och fenoler från alger med ultraljud

Alg- och mikroalgarter är rika på biologiskt aktiva föreningar såsom proteiner, lipider, karotenoider, pigment (t.ex. fykocyaniner, astaxantin etc.), fenoler och polysackarider (t.ex. karragenaner). Detta gör dem till ett allmänt använt naturmaterial för att producera extrakt för livsmedel och kosttillskott. Vanliga alger arter för kosttillskott är Arthrospira maxima och (även känd som spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis och Ulva spp. Alger är kända för att vara en bra källa till högkvalitativa proteiner, lipider, långkedjiga PUFA (dvs. omega-3), polysackarider (t.ex. alginat, karragenan, β-glukaner), vitaminer och antioxidanter.
Spirulina är en vanlig typ av alger, som är rik på högt värderade bioaktiva föreningar som proteiner (med 50-70% torrvikt). Eftersom Spirulina är godkänd av FDA (Food Drug Administration of the United States) som GRAS (Allmänt erkänd som säker), spirulina och spirulina extrakt kan användas i kommersialiserade livsmedel eller som kosttillskott.

Fördelar med ultraljud alger utvinning

Ultraljud utvinning utmärker alternativa extraktionsmetoder i många punkter, såsom hög avkastning, tillförlitlighet, säkerhet, enkelhet och miljövänlighet.

Full extraheringsutbyte

Högpresterande ultrasonicators bryta alger cellerna öppna och störa dem så att det intracellulära materialet frigörs. Ultraljud utvinning släpper därmed hela spektrumet av bioaktiva föreningar, såsom fykobiliproteiner, karotenoider och lipider och fenoler.
Phycobiliproteins kan differentieras i tre stora grupper, nämligen klor-fykocyaniner, allophycocyanins och phycoerythrins. C-Phycocyanin är ett naturligt blått pigment, som ofta används i livsmedel och läkemedel. Ultraljud utvinning släpper hela spektrumet av proteiner.

Hög extraktionseffektivitet

Duangsee et al. (2009) testade två olika metoder för extraktion (ultraljudsassisterad extraktion och extraktion genom upprepad frysning och upptining) av bioaktiva föreningar från Arthospiras biomassa och fann att ultraljudslösningsextraktion resulterade i en högre extraktionseffektivitet (22,1%) än frysning och upptining (15,6 %). Cell bristning jämförelse mellan ultraljudsbehandling och upprepad frysning och upptining visar att ultraljudsbehandling är mer effektivt. Ultraljud kavitation störa alger celler snabbt och effektivt vilket resulterar i en högre cell störningar jämfört med spirulina celler behandlas av upprepad frysning och upptining.
Ultraljudsbehandling var mer effektivt i att bryta cellhöljet jämfört med upprepad frysning och upptining. Utvinning avkastningen av phycocyanin visade att bearbetning temperatur påverkas extraktion effektivitet.

Snabb extraktionsprocess

Högpresterande ultraljudssystem kan tillämpa hög ultraljudseffekt via höga amplituder i algsuspensionen. Detta gör ultraljud utvinning en mycket snabb bearbetningsmetod.

temperaturkontroll

Ultraljud är en icke-termisk, rent mekanisk extraktionsteknik. Extraktionstemperaturen kan styras exakt med hjälp av en pluggbar temperatursensor, som är kopplad till den digitala Hielscher-ultraljudsgivaren. Programvaran för Hielschers digitala ultrasonicators tillåter att sätta temperaturgränser, så att ultraljud homogeniser pausar när temperaturgränsen nås. Den exakta temperaturkontrollen gör det möjligt att förhindra termisk nedbrytning av värmekänsliga material som fykobiliproteiner, vitaminer, polyfenoler, polysackarider, lipider och andra bioaktiva föreningar.

Kompatibel med olika lösningsmedel

Ultraljud är kompatibel med nästan alla lösningsmedel. Ultraljud utvinning i kombination med gröna lösningsmedel såsom vatten eller etanol producera rena extrakt. Dessa ultraljud extrakt kan säkert införlivas i livsmedel eftersom extraktion lösningsmedel etanol och vatten har GRAS (allmänt erkända som säkra) status.

Reproducerbarhet och processstandardisering

Hielschers digitala ultrasonicators kommer med en intelligent programvara och en utarbetad mängd olika inställningar för den perfekta extraktion parametrar. Programvaran protokoll alla ultraljud process parameter (t.ex. amplitud, nettoeffekt, total effekt, temperatur, tryck, tid, datum) och skriver ultraljudsbehandling data i en CSV-fil på den inbyggda SD-kort. Detta gör att du kan standardisera din extraktionsprocess och att övervaka ultraljudsbehandling och kvalitet utgång noga. Dessa funktioner hjälper dig att uppfylla processstadandiseringskrav samt god tillverkningssed (GMP), som båda är mycket viktiga när extrakten produceras för kosttillskott, livsmedel eller farmaceutiska produkter.

Ultraljud Phycocyanin Extraktion protokoll

Mazumder et al. (2017) undersökte de optimala bearbetningsparametrarna för ultraljudsutvinning av fykocyanin och fenoler från Arthospira platensis. Den maximala avkastningen av fykocyanin (29,9 mg/g) och totala fenoler (2,4 mg/g) erhölls vid 40% etanolkoncentration, 34,9°C extraktionstemperatur med ultraljudsbehandlings-UP50H (50 watt, 30kHz) vid en amplitud på 95 % under en extraktionstid på 104,7 sek.

(2019) använde en UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ultrasonicator för att extrahera proteiner från spirulina. Ultrasonicator var utrustad med en BS2d34 sonotrode och en ultraljud flöde reaktor (se bilden nedan för exakt ultraljud utvinning setup med flöde cell och Seepex pump).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) setup und vår proteinextraktion från spirulina på lab skala
källa: Vernes et al. 2019

Forskningsresultaten visar att ultraljudsextraktionsförhållanden som är optimerade för proteinavkastning innebär något förhöjd temperatur och tryck (så kallad manothermosonication MTS). MTS främjar massöverföring och gör det möjligt att få 229% fler proteiner (28,42 ± 1,15 g/100 g torr wt.) än konventionell process utan ultraljud (8,63 ± 1,15 g/100 g torrt wt).
Med 28,42 g proteiner som erhållits per 100 g torr spirulina biomassa i extraktet, en protein återvinningsgrad på 50% uppnåddes på bara 6 minuter i en kontinuerlig ultraljudsbehandling process. Mikroskopisk avbildning visar att akustisk kavitation påverkar spirulina filament av olika mekanismer såsom fragmentering, sonoporation, detexturation. Dessa olika effekter gör extraktion, frisättning och löslighet av spirulina bioaktiva föreningar lättare och effektivare, vilket resulterar i en hög proteinavkastning av hög kvalitet.
När det gäller kvaliteten på ultraljud extraherade proteiner, aminosyror inte försämras av ultraljud behandling, men de finns i en större mängd i fråga om ultraljudsbehandling jämfört med konventionell utvinning.
När manothermosonication och ultraljud extraktion utan förhöjt tryck och temperatur jämförs, skillnaden i extraktionsutbyte och effektivitet är endast minimal. Därför anses ultraljud ensam vara den mest ekonomiska och enklaste tekniken för att producera ett högkvalitativt extrakt rikt på spirulinaproteiner. Ultraljud extraktion är en grön, miljövänlig extraktion teknik lämplig för protein extraktion från spirulina i laboratorieskala, som lätt kan skalas till pilot och industriell skala. (jfr Vernès et al. 2019)

Ultrasonic Extractors med hög prestanda

Alla extraktionsresultat som uppnås i liten skala kan skalas linjärt till större produktionskapacitet. Hielscher Ultrasonics stora produktportfölj från labb till industriella extraktionssystem har den mest lämpliga ultraljudsbehandling för din planerade processkapacitet. Vår erfarna personal kommer att hjälpa dig från genomförbarhetstester och processoptimering till installation av ditt ultraljudssystem på slutlig produktionsnivå.

Hielscher Ultrasonics – Sofistikerad extraktionsutrustning

Hielscher Ultrasonics produktportfölj täcker hela utbudet av högpresterande ultraljud extraktorer från liten till stor skala. Ytterligare tillbehör möjliggör enkel montering av den mest lämpliga ultraljud enhet konfiguration för din process. Den optimala ultraljud setup beror på den planerade kapaciteten, volymen, råmaterialet, batch eller inline process och tidslinje. Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tunga och krävande miljöer. Den linjära skalbarheten av ultraljud utvinning processer möjliggör den enkla och tillförlitliga ökningen av produktionen. Läs mer om den linjära uppskalningen av ultraljud utvinning processer!

Välj mellan olika tillbehör som:

• sonotrodes med olika storlekar, diametrar och former
• sonotroder för hög amplitud på 200 μm och högre
• flödescellreaktorer med olika volymer och geometrier
• många booster horn för att öka eller minska vinster
• komplett ultraljudsbehandling inställningar såsom SonoStation, som inkluderar ultraljud extractor, tank, agitator, och pump
• inkopplade temperaturgivare
• pluggbara trycksensorer

Vår välutbildade, erfarna personal kommer att konsultera dig och rekommendera dig det mest lämpliga ultraljudssystemet för dina extraktionsprocesskrav!

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: