การสกัดโปรตีนจากแหน

แหน (Lemna minor) เป็นพืชน้ำที่เติบโตอย่างรวดเร็วและอุดมด้วยโปรตีนและสารอาหารอื่น ๆ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ใช้เป็นเทคโนโลยีการแปรรูปที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้เพื่อปลดปล่อยโปรตีน ลิพิด และสารอาหารจากพืชออกจากแหน การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยให้แปรรูปแหนเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์เกรดอาหารได้อย่างง่ายดายและรวดเร็ว

แหนเพื่อใช้ประโยชน์ด้านโภชนาการ

แหน (สกุล Lemna) เป็นพืชดอกน้ำที่มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่รู้จัก แหนซึ่งรู้จักกันในชื่อ Wolffia ถั่วเลนทิลน้ำ หรือเลนส์น้ำ เติบโตในสภาพแวดล้อมน้ำจืดและพบได้ทั่วโลก ในบรรดาสกุลของแหน มีชนิดต่าง ๆ ที่รู้จัก เช่น Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella และ Wolffia เนื่องจากพืช Lemna สามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็วโดยเพิ่มขนาดเป็นเท่าตัวได้ในแต่ละวัน แหนจึงได้รับความสนใจจากนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรอาหารที่ทำงานด้านโภชนาการ ความมั่นคงทางอาหาร และอาหารฟังก์ชัน ในบางพื้นที่ของเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ แหนเป็นที่รู้จักมานานว่ามีสารอาหารหนาแน่น และมีชื่อเรียกว่า “ลูกชิ้นผัก” เนื่องจากมีโปรตีนสูง (มากกว่า 45% ของมวลแห้ง) แหนมีองค์ประกอบโปรตีนครบถ้วน (เช่นเดียวกับไข่ไก่) โดยมีกรดอะมิโนจำเป็นครบทั้งเก้าชนิดและกรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไขหกชนิด

ลิพิดและโปรตีนจากแหน

แหนมีโปรตีน 20–35% ไขมัน 4–7% และแป้ง 4–10% ต่อน้ำหนักแห้ง สิ่งที่น่าสนใจคือ สัดส่วนกรดอะมิโนในแหนใกล้เคียงกับคำแนะนำของ WHO เช่น มี lysine 4.8%, methionine และ cystein 2.7% และ phenylalanine และ tyrosine 7.7% ปริมาณกรดไขมันไม่อิ่มตัวหลายตำแหน่งอยู่ระหว่าง 48 ถึง 71% และปริมาณกรดไขมัน n3 ที่สูงส่งผลให้อัตราส่วน n6/n3 อยู่ในระดับที่เหมาะสมที่ 0.5 หรือต่ำกว่า” (Appenroth et al. 2017)

ภาพ SEM ของตัวอย่างแหน: แถวบนแสดงเซลล์ที่ยังสมบูรณ์ของตัวอย่างแหนกลุ่มควบคุม
แถวล่างแสดงตัวอย่างแหนที่สกัดโดยใช้เครื่องอัลตราซาวนด์ UP400ST เซลล์แสดงการแตกสลายเชิงกลอย่างชัดเจนจากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์
การศึกษาและภาพ: ©2023 Inguanez et. al.

การสกัดแหนด้วยอัลตราซาวนด์

การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ใช้เพื่อสกัดสารจากแหน โดยเฉพาะโปรตีนและลิพิดเพื่อใช้เป็นผลิตภัณฑ์อาหาร โปรตีนผงจาก Lemna และลิพิดจาก Lemna ถูกปลดปล่อยและแยกออกจากพืชน้ำแหนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ประยุกต์ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในการสกัดแหนอย่างไร?

หลังจากเก็บเกี่ยว Lemna จะกำจัดน้ำส่วนเกินออก (เช่น โดยการปั่นเหวี่ยง) สำหรับการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ ควรใช้สารแขวนลอยข้นที่มีชีวมวลสูง (กล่าวคือ มี Lemna หนาแน่น) เนื่องจากช่วยให้กระบวนการอัลตราซาวนด์มีประสิทธิภาพมากขึ้น สารแขวนลอยข้นของแหนอาจประกอบด้วยแหนและน้ำหรือตัวทำละลายชนิดอื่นที่เลือกใช้ จากนั้นป้อนสารแขวนลอยข้นนี้เข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์อัลตราซาวนด์ ซึ่งคาวิเทชันที่เกิดจากคลื่นเสียงจะทำให้เมทริกซ์ของเซลล์แตกสลายและปลดปล่อยสารภายในเซลล์ออกสู่ตัวกลางสกัดที่ใช้น้ำหรือตัวทำละลายเป็นฐาน

เลือกตัวทำละลายสำหรับการสกัดของคุณ

การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ใช้ได้กับตัวทำละลาย (เกือบ) ทุกชนิด ในงานวิจัย มีการสกัดสารจากแหนโดยใช้ตัวทำละลาย เช่น ตัวทำละลายมีขั้ว ethanol รวมทั้งตัวทำละลายผสมไม่มีขั้วชนิดต่าง ๆ ได้แก่ methanol–ethanol, chloroform–ethanol, hexane–ethanol, diethyl ether–ethanol และ petroleum ether–ethanol ในอัตราส่วนโดยปริมาตรที่แตกต่างกัน
ตัวทำละลายที่เหมาะสมเมื่อใช้ร่วมกับคลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มการปลดปล่อยสารอาหารจากพืชออกจากชีวมวลแหน การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและทำลายโครงสร้างเซลล์พืช ส่งผลให้เซลล์แตกและสลายตัว การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสารสกัดจากพืช รา และสาหร่าย

กลไกการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์

การถ่ายเทพลังงานอัลตราซาวนด์กำลังสูงเข้าสู่ของเหลวหรือสารแขวนลอยข้นทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่มีพลังงานเข้มข้น เช่น คาวิเทชันที่เกิดจากคลื่นเสียง แรงเฉือน และการสั่นสะเทือน ผลเหล่านี้ของอัลตราซาวนด์กำลังสูงถูกนำมาใช้อย่างได้ผลเพื่อสลายและทำลายโครงสร้างเซลล์ นอกจากนี้ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ยังทำให้พันธะระดับโมเลกุลของลิพิด โปรตีน และคาร์โบไฮเดรตแตกออก เพื่อให้สารอาหารหลักและสารพฤกษเคมีเป้าหมายถูกปลดปล่อยออกจากภายในเซลล์ของวัตถุดิบพืช เช่น แหน ด้วยเหตุนี้ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์จึงช่วยเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการสกัดและลดระยะเวลาการสกัดลงอย่างมาก

เครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สำหรับโปรตีนและลิพิดจากแหน

ระบบสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงจาก Hielscher Ultrasonics ใช้งานทั่วโลกทั้งในระดับการวิจัยและพัฒนา การผลิตขนาดเล็ก ขนาดกลาง และการผลิตเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบ เครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงช่วยเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการสกัด เพิ่มผลได้และประสิทธิภาพโดยรวมในการผลิตสารสกัดคุณภาพสูง Hielscher Ultrasonics มีอุปกรณ์สกัดสำหรับทุกปริมาตร / กำลังการแปรรูป ด้วยประสบการณ์ในการสกัดสารจากพืชมากกว่า 25 ปี Hielscher Ultrasonics จึงเป็นพันธมิตรที่คุณไว้วางใจได้สำหรับการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง!