การสกัดและการเก็บรักษาอัลตราโซนิก
การสกัดและการเก็บรักษาอัลตราโซนิกใช้อัลตราซาวนด์พลังงานสําหรับการสลายตัวของโครงสร้างเซลล์ (การสลาย) การทําลายเซลล์ด้วยอัลตราโซนิกในการสกัดสารประกอบภายในเซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงตลอดจนการยับยั้งการทํางานของจุลินทรีย์ เนื่องจากข้อดีหลายประการอัลตราโซนิกจึงถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับการสกัดและการเก็บรักษาในอุตสาหกรรมอาหาร เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับประโยชน์ของการสกัดอัลตราโซนิกและการแปรรูปอาหาร!
อัลตราซาวนด์พลังงานสําหรับการสกัดและถนอมอาหารและพฤกษศาสตร์
การสกัดอัลตราโซนิก: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่ใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อสกัดสารประกอบจากวัสดุต่างๆ เช่น พืช ผลไม้ และผัก กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อสร้างฟองอากาศแรงดันสูงในวัสดุที่เป็นของเหลวหรือกึ่งแข็งซึ่งยุบตัวลงอย่างรวดเร็วทําให้เกิดความร้อนและความดันที่รุนแรงซึ่งทําลายผนังเซลล์ของวัสดุและปล่อยสารประกอบที่ต้องการ
หลักการทํางานของการสกัดและถนอมอาหารอัลตราโซนิก
หลักการพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังการสกัดด้วยอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่เรียกว่าโพรงอากาศอะคูสติก เมื่อของเหลวสัมผัสกับคลื่นอัลตราโซนิกที่มีความเข้มสูงและความถี่ต่ํา (ประมาณ 20 kHz) จะสร้างคลื่นความดันที่สร้างฟองสุญญากาศขนาดเล็กในของเหลว ฟองอากาศเหล่านี้มีขนาดเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มของอัลตราซาวนด์เพิ่มขึ้นและเมื่อถึงขนาดที่กําหนดฟองอากาศจะยุบตัวลงอย่างกะทันหันและรุนแรงทําให้เกิดคลื่นกระแทกและปล่อยพลังงานในรูปของความร้อนและความดัน
กระบวนการนี้ทําให้เกิดการหยุดชะงักทางกลของผนังเซลล์ โดยปล่อยสารประกอบที่ต้องการออกจากวัสดุลงในตัวทําละลายเหลว สารประกอบที่ปล่อยออกมาสามารถแยกออกจากตัวทําละลายได้โดยใช้เทคนิคการแยกมาตรฐาน เช่น การกรองหรือการหมุนเหวี่ยง
เครื่องอัลตราโซนิก UP400St สําหรับการสกัดวัสดุจากพืชแบบไม่ใช้ความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ
การเก็บรักษาอัลตราโซนิก: การเก็บรักษาอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับผลกระทบของโพรงอากาศเช่นเดียวกับการสกัดด้วยอัลตราโซนิก สําหรับการเก็บรักษา อัลตราซาวนด์กําลังถูกนําไปใช้เพื่อยืดอายุการเก็บรักษาของอาหารที่เน่าเสียง่ายโดยใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ทําให้เกิดการเน่าเสีย กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการให้อาหารสัมผัสกับคลื่นอัลตราโซนิกที่ทําลายผนังเซลล์ของแบคทีเรียยีสต์และเชื้อราซึ่งนําไปสู่การทําลายหรือยับยั้ง
กระบวนการนี้ทําให้เกิดการหยุดชะงักทางกลของผนังเซลล์ของจุลินทรีย์ซึ่งนําไปสู่การทําลายหรือยับยั้ง คลื่นอัลตราโซนิกยังสามารถเพิ่มการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ทําให้สารกันบูดและสารต้านจุลชีพอื่น ๆ สามารถแทรกซึมและฆ่าจุลินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การเก็บรักษาอัลตราโซนิกเป็นที่ต้องการมากกว่าวิธีการถนอมอาหารแบบดั้งเดิมเนื่องจากมีข้อดีหลายประการเช่นเวลาในการประมวลผลที่สั้นลงประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและความสามารถในการรักษาคุณสมบัติและรสชาติตามธรรมชาติของอาหาร ใช้ในผลิตภัณฑ์อาหารหลากหลายประเภท เช่น ซอส น้ําผลไม้ ผลิตภัณฑ์จากนม ไข่ และเนื้อสัตว์ เพื่อยืดอายุการเก็บรักษาและรับรองความปลอดภัย
เทคนิคการสกัดและการเก็บรักษาอัลตราโซนิกเป็นที่ต้องการมากกว่าวิธีการสกัดและการเก็บรักษาแบบดั้งเดิมเนื่องจากมีข้อดีหลายประการเช่นอัตราการสกัดที่เร็วขึ้นคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยมผลผลิตที่สูงขึ้นการบําบัดด้วยความร้อนเชิงกลล้วนๆ และความสามารถในการสกัดสารประกอบที่หลากหลายขึ้น ใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย เช่น อาหารและเครื่องดื่ม ยา และเครื่องสําอาง
[/two_thirds]
โพรงอากาศอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพที่ Hielscher UIP1000hdT Cascatrode
การสกัดโปรตีนและเอนไซม์อัลตราโซนิก
โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสกัดเอนไซม์และโปรตีนที่เก็บไว้ในเซลล์และอนุภาคย่อยของเซลล์เป็นการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงที่ไม่เหมือนใครและมีประสิทธิภาพเนื่องจากการสกัดสารประกอบอินทรีย์ที่มีอยู่ในร่างกายของพืชและเมล็ดพืชโดยตัวทําละลายสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสําคัญ ดังนั้นอัลตราซาวนด์จึงมีประโยชน์ในการสกัดและแยกส่วนประกอบใหม่ที่อาจออกฤทธิ์ทางชีวภาพเช่นจากกระแสผลพลอยได้ที่ไม่ได้ใช้ซึ่งเกิดขึ้นในกระบวนการปัจจุบัน อัลตราซาวนด์ยังสามารถช่วยเพิ่มผลของการรักษาด้วยเอนไซม์ และลดปริมาณเอนไซม์ที่จําเป็นหรือเพิ่มผลผลิตของสารประกอบที่เกี่ยวข้องที่สกัดได้
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกของไขมันและโปรตีน
อัลตราโซนิกมักใช้เพื่อปรับปรุงการสกัดไขมันและโปรตีนจากเมล็ดพืชเช่นถั่วเหลือง (เช่นแป้งหรือถั่วเหลืองที่ลดไขมัน) หรือเมล็ดน้ํามันอื่น ๆ ในกรณีนี้การทําลายผนังเซลล์จะอํานวยความสะดวกในการกด (เย็นหรือร้อน) และด้วยเหตุนี้จึงช่วยลดน้ํามันหรือไขมันที่ตกค้างในเค้กกด
อิทธิพลของการสกัดอัลตราโซนิกอย่างต่อเนื่องต่อผลผลิตของโปรตีนที่กระจายตัวแสดงให้เห็นโดย Moulton et al. การ sonication เพิ่มการกู้คืนโปรตีนที่กระจายตัวอย่างต่อเนื่องเนื่องจากอัตราส่วนเกล็ด / ตัวทําละลายเปลี่ยนจาก 1:10 เป็น 1:30 แสดงให้เห็นว่าอัลตราซาวนด์สามารถทําให้โปรตีนถั่วเหลืองเป็นโปรตีนถั่วเหลืองได้เกือบทุกปริมาณงานเชิงพาณิชย์และพลังงาน sonication ที่ต้องการนั้นต่ําที่สุดเมื่อใช้สารละลายที่หนากว่า
การแยกอัลตราโซนิกของสารประกอบฟีนอลิกและแอนโธไซยานิน
เอนไซม์ เช่น pectinases, cellulases และ hemicellulases ถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปน้ําผลไม้เพื่อย่อยสลายผนังเซลล์และปรับปรุงความสามารถในการสกัดน้ําผลไม้ การหยุดชะงักของเมทริกซ์ผนังเซลล์ยังปล่อยส่วนประกอบ เช่น สารประกอบฟีนอลิกเข้าไปในน้ําผลไม้ อัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงกระบวนการสกัดดังนั้นจึงสามารถนําไปสู่การเพิ่มสารประกอบฟีนอลิกอัลคาลอยด์และผลผลิตน้ําผลไม้ซึ่งมักถูกทิ้งไว้ในเค้กกด
The beneficial effects of ultrasonic treatment on the liberation of phenolic compounds and anthocyanins from grape and berry matrix, in particular from bilberries (Vaccinium myrtillus) and black currants (>Ribes nigrum) into juice, was investigated by VTT Biotechnology, Finland using an ultrasonic processor UIP2000hd after thawing, mashing and enzyme incubation. The disruption of the cell walls by enzymatic treatment (Pectinex BE-3L for bilberries and Biopectinase CCM for black currants) was improved when combined with ultrasound. “การรักษาในสหรัฐอเมริกาเพิ่มความเข้มข้นของสารประกอบฟีนอลิกของน้ําบิลเบอร์รี่มากกว่า 15% […อิทธิพลของสหรัฐอเมริกา (อัลตราซาวนด์) มีนัยสําคัญมากกว่ากับลูกเกดดํา ซึ่งเป็นผลเบอร์รี่ที่ท้าทายในการแปรรูปน้ําผลไม้มากกว่าบิลเบอร์รี่ เนื่องจากมีเพคตินสูงและสถาปัตยกรรมผนังเซลล์ที่แตกต่างกัน […] ความเข้มข้นของสารประกอบฟีนอลิกในน้ําผลไม้เพิ่มขึ้น 15-25% โดยใช้การบําบัดแบบสหรัฐอเมริกา (อัลตราซาวนด์) หลังจากการบ่มเพาะเอนไซม์” (อ้างอิง Mokkila et al., 2004)
เครื่องอัลตราโซนิก UIP6000hdT ในการติดตั้งอุตสาหกรรมของการสกัดอย่างต่อเนื่อง
การยับยั้งการทํางานของจุลินทรีย์และเอนไซม์
การยับยั้งจุลินทรีย์และเอนไซม์ (การเก็บรักษา) เช่น ในน้ําผลไม้และซอสเป็นอีกหนึ่งการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ในการแปรรูปอาหาร ปัจจุบัน การเก็บรักษาโดยการยกระดับอุณหภูมิในช่วงเวลาสั้นๆ (พาสเจอร์ไรส์) ยังคงเป็นวิธีการประมวลผลที่พบบ่อยที่สุดสําหรับการยับยั้งจุลินทรีย์หรือเอนไซม์ที่นําไปสู่อายุการเก็บรักษาที่ยาวนานขึ้น (การเก็บรักษา) เนื่องจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงการพาสเจอร์ไรส์ด้วยความร้อนแบบเดิมมักเป็นข้อเสียสําหรับผลิตภัณฑ์อาหาร
การผลิตสารใหม่จากปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยความร้อนและการดัดแปลงโมเลกุลขนาดใหญ่ตลอดจนการเสียรูปของโครงสร้างพืชและสัตว์อาจลดลงในการสูญเสียคุณภาพ ดังนั้นการอบชุบด้วยความร้อนอาจทําให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ของคุณลักษณะทางประสาทสัมผัสเช่นเนื้อสัมผัสรสชาติสีกลิ่นและคุณสมบัติทางโภชนาการเช่นวิตามินและโปรตีน อัลตราซาวนด์เป็นทางเลือกในการประมวลผลแบบไม่ใช้ความร้อน (น้อยที่สุด) ที่มีประสิทธิภาพ
ในทางตรงกันข้ามกับการอบชุบด้วยความร้อนแบบเดิมการเก็บรักษาอัลตราโซนิกจะใช้พลังงานและแรงเฉือนของโพรงอากาศอะคูสติกเพื่อยับยั้งเอนไซม์ ในระดับต่ําเพียงพอของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการเผาผลาญสามารถเกิดขึ้นได้ในเซลล์โดยไม่ถูกทําลาย กิจกรรมของ Peroxidase ซึ่งพบได้ในผักและผลไม้ดิบและไม่ลวกส่วนใหญ่ และสามารถเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของรสชาติและเม็ดสีน้ําตาลสามารถลดลงได้มากโดยใช้อัลตราซาวนด์ เอนไซม์ที่ทนต่อความร้อน เช่น ไลเปสและโปรตีเอสที่ทนต่อการบําบัดที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ และสามารถลดคุณภาพและอายุการเก็บรักษาของนมที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนและผลิตภัณฑ์ไดอารี่อื่นๆ สามารถปิดใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยใช้อัลตราซาวนด์ ความร้อน และความดัน (MTS) พร้อมกัน
อัลตราซาวนด์ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการทําลายเชื้อโรคที่เกิดจากอาหาร เช่น E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, Cryptosporidium cysts และ Poliovirus
ใช้ได้กับ: การถนอมแยมแยมผิวส้มหรือท็อปปิ้งน้ําผลไม้และซอสผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์นมและไอศกรีม
การทํางานร่วมกันของอัลตราซาวนด์กับอุณหภูมิและความดัน
อัลตราโซนิกมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อใช้ร่วมกับวิธีการต้านจุลชีพอื่น ๆ เช่น:
- เทอร์โมโซนิกเช่นความร้อนและอัลตราซาวนด์
- mano-sonication เช่น ความดันและอัลตราซาวนด์
- Mano-Thermo-sonication เช่น ความดัน ความร้อน และอัลตราซาวนด์
แนะนําให้ใช้อัลตราซาวนด์ร่วมกับความร้อนและ/หรือความดันสําหรับ Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae และ Aeromonas hydrophila
อัลตราโซนิกกับเทคนิคการถนอมอาหารอื่น ๆ
ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการระบายความร้อนและไม่ใช่ความร้อนอื่น ๆ เช่นการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยแรงดันสูง, พาสเจอร์ไรส์ด้วยความร้อน, ความดันอุทกสถิตสูง (HP), คาร์บอนไดออกไซด์อัด (cCO2) และคาร์บอนไดออกไซด์วิกฤตยิ่งยวด (ScCO2), พัลส์สนามไฟฟ้าสูง (HELP) หรือไมโครเวฟ อัลตราซาวนด์สามารถทดสอบได้อย่างง่ายดายในห้องปฏิบัติการหรือเครื่องชั่งแบบตั้งโต๊ะ – สร้างผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้สําหรับการขยายขนาด ความเข้มและลักษณะการเกิดโพรงอากาศสามารถปรับให้เข้ากับกระบวนการสกัดเฉพาะได้อย่างง่ายดายเพื่อกําหนดเป้าหมายวัตถุประสงค์เฉพาะ แอมพลิจูดและความดันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงกว้าง เช่น เพื่อระบุการตั้งค่าการสกัดที่ประหยัดพลังงานที่สุด
ข้อดีอื่น ๆ ที่เชื่อมโยงกับการใช้การสกัดแบบโพรบอัลตราโซนิกคือการจัดการสารสกัดที่ง่าย, การดําเนินการที่รวดเร็ว, ไม่มีสารตกค้าง, ผลผลิตสูง, เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม, ปรับปรุงคุณภาพและการป้องกันการเสื่อมสภาพของสารสกัด
(อ้างอิง Chemat et al., 2011)
- การสกัดที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น
- การเก็บรักษาแบบไม่ระบายความร้อน
- ผลตอบแทนที่สูงขึ้น
- สารอาหารสูง คุณภาพอาหารระดับพรีเมียม
- กระบวนการที่รวดเร็ว
- กระบวนการเย็น / ไม่ร้อน
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
- การบํารุงรักษาต่ํา
เครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการสกัดและการสกัด
Hielscher Ultrasonics ออกแบบผลิตและจัดจําหน่ายเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงเพื่อการสกัดและการเก็บรักษาที่มีประสิทธิภาพ การใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher สําหรับการสกัดและถนอมอาหารเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพซึ่งไม่เพียง แต่สามารถนําไปใช้ได้อย่างปลอดภัยและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่ยังมีประสิทธิภาพและประหยัดอีกด้วย ผลการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันและถนอมอาหารสามารถใช้กับผลิตภัณฑ์อาหารเหลวหรือน้ําพริกได้อย่างง่ายดาย รวมถึงน้ําผลไม้และน้ําซุปข้น (เช่น ส้ม แอปเปิ้ล เกรปฟรุต มะม่วง องุ่น พลัม) ตลอดจนซอสผักและซุป (เช่น ซอสมะเขือเทศหรือซุปหน่อไม้ฝรั่ง) นม ไข่ และเนื้อสัตว์
กลุ่มผลิตภัณฑ์โฮโมจีไนเซอร์และเครื่องสกัดอัลตราโซนิกของเรามีตั้งแต่อุปกรณ์พกพาแบบพกพาไปจนถึงระบบการผลิตทางอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบสําหรับการประมวลผลแบบอินไลน์ในปริมาณมากในเชิงพาณิชย์
การออกแบบ การผลิต และการให้คําปรึกษา – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี
เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสามารถจัดการได้ง่ายโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher
Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
|---|---|---|
| 0.5 ถึง 1.5 มล. | ไม่ | ไวอัลทวีตเตอร์ | 1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล. / นาที | UP100H |
| 10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล. / นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L / นาที | UIP2000hdt |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
| 15 ถึง 150L | 3 ถึง 15 ลิตร / นาที | UIP6000hdT |
| ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000 |
| ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
Hielscher Ultrasonics ผลิตโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการใช้งานผสมการกระจายอิมัลชันและการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการนําร่องและอุตสาหกรรม
วรรณกรรม / อ้างอิง
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Farid Chemat, Zill-e-Huma, Muhammed Kamran Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 18, Issue 4, 2011. 813-835.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Allinger, H. (1975): American Laboratory, 7 (10), 75 (1975). Bar, R. (1987): Ultrasound Enhanced Bioprocesses, in: Biotechnology and Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).
- El’piner, I.E. (1964): Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.
- Kim, S.M. und Zayas, J.F. (1989): Processing parameter of chymosin extraction by ultrasound; in J. Food Sci. 54: 700.
- Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Combining power ultrasound with enzymes in berry juice processing, at: 2nd Int. Conf. Biocatalysis of Food and Drinks, 19-22.9.2004, Stuttgart, Germany.
- Moulton, K.J., Wang, L.C. (1982): A Pilot-Plant Study of Continuous Ultrasonic Extraction of Soybean Protein, in: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.
- Mummery, C.L. (1978): The effect of ultrasound on fibroblasts in vitro, in: Ph.D. Thesis, University of London, London, England, 1978.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
การสลายตัวของเซลล์อัลตราโซนิก
ภายใต้การ sonication ที่เข้มข้นเอนไซม์หรือโปรตีนสามารถปล่อยออกมาจากเซลล์หรือออร์แกเนลล์ย่อยของเซลล์อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของเซลล์ ในกรณีนี้สารประกอบที่จะละลายลงในตัวทําละลายจะถูกล้อมรอบในโครงสร้างที่ไม่ละลายน้ํา ในการสกัดจะต้องทําลายเยื่อหุ้มเซลล์ การหยุดชะงักของเซลล์เป็นกระบวนการที่ละเอียดอ่อน เนื่องจากความสามารถของผนังเซลล์ในการทนต่อแรงดันออสโมติกสูงภายใน จําเป็นต้องมีการควบคุมการหยุดชะงักของเซลล์ได้ดี เพื่อหลีกเลี่ยงการปลดปล่อยผลิตภัณฑ์ภายในเซลล์ทั้งหมดโดยไม่มีสิ่งกีดขวาง รวมถึงเศษเซลล์และกรดนิวคลีอิก หรือการเปลี่ยนสภาพของผลิตภัณฑ์
Ultrasonication ทําหน้าที่เป็นวิธีการที่ควบคุมได้ดีสําหรับการสลายตัวของเซลล์ ด้วยเหตุนี้ผลกระทบทางกลของอัลตราซาวนด์จึงช่วยให้ตัวทําละลายเข้าสู่วัสดุเซลล์ได้เร็วขึ้นและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น และปรับปรุงการถ่ายเทมวล อัลตราซาวนด์ช่วยให้ตัวทําละลายแทรกซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อพืชได้มากขึ้นและปรับปรุงการถ่ายเทมวล คลื่นอัลตราโซนิกที่สร้างโพรงอากาศจะทําลายผนังเซลล์และอํานวยความสะดวกในการปลดปล่อยส่วนประกอบเมทริกซ์
การถ่ายโอนมวลที่ได้รับการปรับปรุงด้วยอัลตราโซนิกส่งเสริมการสกัด
โดยทั่วไป อัลตราซาวนด์สามารถนําไปสู่การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ไปยังไอออน และสามารถลดการคัดเลือกของเยื่อหุ้มเซลล์ได้อย่างมาก กิจกรรมทางกลของอัลตราซาวนด์สนับสนุนการแพร่กระจายของตัวทําละลายเข้าสู่เนื้อเยื่อ เมื่ออัลตราซาวนด์ทําลายผนังเซลล์ด้วยกลไกโดยแรงเฉือนโพรงอากาศ จะอํานวยความสะดวกในการถ่ายโอนจากเซลล์ไปยังตัวทําละลาย การลดขนาดอนุภาคโดยการโพรงอากาศอัลตราโซนิกจะเพิ่มพื้นที่ผิวที่สัมผัสระหว่างเฟสของแข็งและของเหลว
การสลายอัลตราโซนิกและการยับยั้งการทํางานของ E.coli
ในการผลิตโปรตีนรีคอมบิแนนท์จํานวนเล็กน้อยสําหรับการศึกษาและกําหนดลักษณะของคุณสมบัติทางชีวภาพ E.coli เป็นแบคทีเรียที่เลือกใช้ แท็กการทําให้บริสุทธิ์ เช่น หางโพลีฮิสทิดีน เบต้า-กาแลคโตซิเดส หรือโปรตีนที่จับกับมอลโตส มักถูกรวมเข้ากับโปรตีนรีคอมบิแนนท์เพื่อให้สามารถแยกออกจากสารสกัดจากเซลล์ที่มีความบริสุทธิ์เพียงพอสําหรับวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์ส่วนใหญ่ อัลตราโซนิกช่วยให้สามารถปล่อยโปรตีนได้สูงสุดโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผลผลิตต่ําและเพื่อรักษาโครงสร้างและกิจกรรมของโปรตีนรีคอมบิแนนท์
อัลตราโซนิกออกซิเดชัน
การใช้อัลตราซาวนด์เพื่อการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพและการหมักอาจส่งผลให้เกิดการประมวลผลทางชีวภาพที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากผลกระทบทางชีวภาพที่เหนี่ยวนําและเนื่องจากการถ่ายโอนมวลของเซลล์ที่อํานวยความสะดวก อิทธิพลของการใช้อัลตราซาวนด์ที่มีการควบคุม (20kHz) ต่อการเกิดออกซิเดชันของคอเลสเตอรอลเป็นโคเลสเตโนนโดยเซลล์พักของ Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (เดิมชื่อ Nocardia erythropolis) ได้รับการตรวจสอบโดย Bar (1987)
ระบบนี้เป็นเรื่องปกติของการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์ของสเตอรอลและสเตียรอยด์ เนื่องจากสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เป็นของแข็งที่ไม่ละลายน้ําในน้ํา ดังนั้นระบบนี้จึงค่อนข้างพิเศษตรงที่ทั้งเซลล์และของแข็งอาจได้รับผลกระทบจากอัลตราซาวนด์ ที่ความเข้มของอัลตราโซนิกต่ําเพียงพอซึ่งรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของเซลล์และรักษากิจกรรมการเผาผลาญ Bar สังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญในอัตราจลนศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพในสารละลายจุลินทรีย์ 1.0 และ 2.5 กรัม / ลิตรคอเลสเตอรอลเมื่อ sonicated เป็นเวลา 5 วินาทีทุกๆ 10mn ด้วยกําลังขับ 0.2W / cm² อัลตราซาวนด์ไม่พบผลต่อการเกิดออกซิเดชันของเอนไซม์ของคอเลสเตอรอล (2.5g/L) โดยคอเลสเตอรอลออกซิเดส
Hielscher Ultrasonics ผลิตโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงจาก ห้องทดลอง ถึง ขนาดอุตสาหกรรม