การสกัดคอลลาเจนอัลตราโซนิก
- คอลลาเจนอุดมไปด้วยโปรตีนและใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย เช่น อาหาร ยา สารเติมแต่ง เป็นต้น
- Sonication สามารถใช้ร่วมกับการสกัดด้วยเอนไซม์หรือกรดของคอลลาเจนได้อย่างง่ายดาย
- การใช้อัลตราโซนิกในกระบวนการสกัดคอลลาเจนส่งผลให้ผลผลิตสูงขึ้นและการสกัดเร็วขึ้น
ผลอัลตราโซนิกต่อการสกัดคอลลาเจน
อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อปรับปรุงการถ่ายเทมวลในกระบวนการเปียกเช่นการสกัดโซโนเคมีเป็นต้น การสกัด (หรือที่เรียกว่าการแยกคอลลาเจน) ของคอลลาเจนสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสําคัญโดยการรักษาด้วยอัลตราโซนิก Sonication ช่วยในระหว่างการแตกแยกของสารตั้งต้นคอลลาเจนเปิดเส้นใยคอลลาเจนดังนั้นการไฮโดรไลซิสของเอนไซม์หรือการรักษาด้วยกรดจึงสะดวก
การสกัดเอนไซม์ด้วยอัลตราโซนิกช่วย
Sonication เป็นที่รู้จักในด้านความสามารถในการเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ ผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับการกระจายอัลตราโซนิกและการแยกตัวของมวลรวมเปปซิน เอนไซม์ที่กระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันมีพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นสําหรับการถ่ายเทมวล ซึ่งสัมพันธ์กับกิจกรรมของเอนไซม์ที่สูงขึ้น นอกจากนี้คลื่นอัลตราซาวนด์อันทรงพลังจะเปิดเส้นใยคอลลาเจนเพื่อให้คอลลาเจนถูกปล่อยออกมา
การสกัดเพปซินอัลตราโซนิก: เปปซินรวมอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มผลผลิตของคอลลาเจนได้ถึงประมาณ 124% และลดระยะเวลาการสกัดลงอย่างมีนัยสําคัญเมื่อเทียบกับการไฮโดรไลซิสของเปปซินทั่วไป การวิเคราะห์ dichroism แบบวงกลมกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมและ FTIR พิสูจน์แล้วว่าโครงสร้างเกลียวสามเท่าของคอลลาเจนที่สกัดไม่ได้รับผลกระทบจากการ sonication และยังคงไม่บุบสลาย (Li และคณะ 2009) สิ่งนี้ทําให้การสกัดเปปซินด้วยอัลตราโซนิกใช้งานได้จริงสําหรับอุตสาหกรรมอาหาร โดยเพิ่มอัตราการนําโปรตีนกลับมาใช้ใหม่ในเวลาดําเนินการที่สั้นลงอย่างมาก
ในการศึกษาเปรียบเทียบการสกัดคอลลาเจนจากเอ็นวัวแบบอัลตราโซนิกกับแบบไม่ใช้อัลตราโซนิกการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ (20kHz, โหมดพัลส์ 20/20 วินาที) เชื่อมั่นโดยผลผลิตและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การสกัดแบบธรรมดาดําเนินการด้วยเปปซินในกรดอะซิติกเป็นเวลา 48 ชั่วโมง การสกัดอัลตราโซนิกดําเนินการสกัดภายใต้สภาวะเดียวกัน แต่เวลาที่สัมผัสกับ sonication (3 ถึง 24 ชั่วโมง) และเปปซิน (24 ถึง 45 ชั่วโมง) นั้นแตกต่างกันไปส่งผลให้มีการรักษาทั้งหมด 48 ชั่วโมง การสกัดด้วยอัลตราโซนิก-เปปซินแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของการสกัดคอลลาเจน โดยให้ผลผลิต 6.2% เมื่อผลผลิตการสกัดแบบเดิมอยู่ที่ 2.4% ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเกิดขึ้นในเวลาสกัดอัลตราโซนิกโดยใช้ 18 ชั่วโมง คอลลาเจนที่สกัดออกมาแสดงโครงสร้างเกลียวต่อเนื่องที่ไม่เสียหายความสามารถในการละลายที่ดีและเสถียรภาพทางความร้อนค่อนข้างสูง ซึ่งหมายความว่าการสกัดด้วยอัลตราโซนิก-เปปซินช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการสกัดคอลลาเจนตามธรรมชาติโดยไม่ทําลายคุณภาพของคอลลาเจนที่ได้ (รันและหวัง 2014)

การสกัดกรดด้วยอัลตราโซนิกช่วย
ในการศึกษาโดย Kim et al. (2012) การสกัดคอลลาเจนที่ละลายในกรดจากผิวหนังของปลากะพงขาวญี่ปุ่น (Lateolabrax japonicus) แสดงให้เห็นถึงผลผลิตที่เพิ่มขึ้นและเวลาในการสกัดที่ลดลงหลังจากการรักษาด้วยอัลตราโซนิกที่ความถี่ 20 kHz ในกรดอะซิติก 0.5 M การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ไม่ได้เปลี่ยนแปลงส่วนประกอบหลักของคอลลาเจนโดยเฉพาะสาย α1, α2 และ β
การสกัดโปรตีนด้วยอัลตราโซนิกจากเปลือกไข่
ไฮโดรไลเสทเอนไซม์ที่ผ่านการบําบัดด้วยอัลตราโซนิกมีคุณสมบัติในการทํางานที่ดีกว่า สําหรับการสกัดอัลตราโซนิกของโปรตีนไฮโดรไลเสทที่ใช้งานได้จากเปลือกไข่ไก่ความสามารถในการละลายอิมัลชันการเกิดฟองและการกักเก็บน้ําจะดีขึ้น
เยื่อหุ้มเปลือกไข่เป็นทรัพยากรธรรมชาติที่อุดมสมบูรณ์และประกอบด้วยโปรตีนประมาณ 64 ชนิด ได้แก่ คอลลาเจนชนิด I, V และ X, ไลโซไซม์, osteopontin และ sialoprotein ทําให้เปลือกไข่เป็นวัตถุดิบที่น่าสนใจสําหรับการสกัดโปรตีน ด้วยการสกัดด้วยอัลตราโซนิกการปลดปล่อยโปรตีนและการทํางานสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสําคัญส่งผลให้กระบวนการที่รวดเร็วมีประสิทธิภาพและประหยัด
การสกัดอัลตราโซนิกช่วยอัลตราโซนิก
เพื่อสกัดและละลายโปรตีนเหล่านี้
สําหรับการสกัดโปรตีนจากเมมเบรนเปลือกไข่การบําบัดด้วยอัลตราโซนิก-ด่างส่งผลให้ผลผลิตโปรตีนที่ละลายได้ใกล้เคียงกับ 100% ของโปรตีนเมมเบรนเปลือกไข่ทั้งหมด โพรงอากาศอัลตราโซนิกแยกก้อนโปรตีนขนาดใหญ่ออกจากเยื่อหุ้มเปลือกไข่และอํานวยความสะดวกในการละลายสารประกอบ โครงสร้างและคุณสมบัติของโปรตีนไม่ได้รับความเสียหายจากการ sonication และยังคงไม่บุบสลาย คุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของโปรตีนเหมือนกันสําหรับการบําบัดด้วยอัลตราโซนิกและการสกัดแบบธรรมดา
การสกัดเจลาตินอัลตราโซนิก
ผิวพอลล็อคแช่แข็งและอากาศแห้งได้รับการรักษาด้วยน้ําเกลือเย็น ด่าง และกรดเพื่อแยกเนื้อเยื่อคอลลาเจนและสกัดเจลาตินโดยการเปลี่ยนสภาพของคอลลาเจนที่อุณหภูมิ 45°C เป็นเวลาสี่ชั่วโมงด้วยการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์เป็นตัวช่วยในการประมวลผล มีการประเมินผลผลิตเจลาติน ค่า pH ความใส ความแข็งแรงของเจล และคุณสมบัติความหนืด ตลอดจนการกระจายน้ําหนักโมเลกุลที่กําหนดโดยวิธี PAGE-SDS เจลาตินที่สกัดในอ่างน้ําที่อุณหภูมิ 45°C เป็นเวลาสี่ชั่วโมงถูกใช้เป็นตัวควบคุม การรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ด้วยพลังเพิ่มผลผลิตการสกัด 11.1% เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมในขณะที่ความแข็งแรงของเจลลดลง 7% อุณหภูมิเจลเลชันยังต่ํากว่าในเจลาตินที่สกัดด้วยอัลตราซาวนด์ (4.2°C) พฤติกรรมนี้เกี่ยวข้องกับความแตกต่างในการกระจายน้ําหนักโมเลกุลของขดลวดโพลีเปปไทด์ในเจลาติน การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สามารถใช้เพื่อเพิ่มการสกัดเจลาตินจากหนังปลาแช่แข็งและแห้งด้วยอากาศ (Olson et al. 2005)
ระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรม
Hielscher Ultrasonics จัดหาระบบอัลตราโซนิกที่ทรงพลังตั้งแต่ห้องปฏิบัติการไปจนถึงโต๊ะทํางานและระดับอุตสาหกรรม เพื่อให้แน่ใจว่าผลผลิตการสกัดที่เหมาะสมการ sonication ที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะที่ต้องการสามารถทําได้อย่างต่อเนื่อง โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมทั้งหมดสามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ
โปรดติดต่อเราวันนี้พร้อมข้อกําหนดในกระบวนการของคุณ! เรายินดีที่จะแนะนําระบบอัลตราโซนิกที่เหมาะสมสําหรับกระบวนการของคุณ!

โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกกําลังสูงของ Hielscher มีให้สําหรับทุกระดับกระบวนการ – จากห้องปฏิบัติการสู่การผลิต
วรรณกรรม/อ้างอิง
- อัลวาเรซ, คาร์ลอส; เลลู, พอลลีน; ลินช์, ซาร่าห์ เอ.; Tiwari, Brijesh K. (2018): การกู้คืนโปรตีนที่เหมาะสมที่สุดจากปลาแมคเคอเรลทั้งตัวโดยใช้การสกัดการตกตะกอนละลายไอโซอิเล็กทริกแบบกรด/ด่างตามลําดับ (ISP) ซึ่งช่วยโดยอัลตราซาวนด์ แอลดับเบิลยูที – วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการอาหาร Vol. 88, กุมภาพันธ์ 2018. 210-216.
- เชน, สุรังนา; Kumar Anal, Anil (2016): การเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดโปรตีนไฮโดรไลเสทที่ใช้งานได้จากเยื่อหุ้มเปลือกไข่ไก่ (ESM) โดยการสกัดด้วยอัลตราโซนิก (UAE) และการไฮโดรไลซิสของเอนไซม์ แอลดับเบิลยูที – วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการอาหาร Vol. 69, มิถุนายน 2016. 295-302.
- คิม, HK; คิม, YH; คิม, YJ; ปาร์ค, HJ; Lee, NH (2012): ผลของการรักษาด้วยอัลตราโซนิกต่อการสกัดคอลลาเจนจากผิวหนังของปลากะพงขาว Lateolabrax japonicus วิทยาศาสตร์การประมง เล่ม 78 ฉบับที่ 78; 2013. 485-490.
- หลี่, เดฟู; มู ฉางเต่า; ไค, ซูเม่; Lin, Wei (2016): การฉายรังสีอัลตราโซนิกในการสกัดคอลลาเจนด้วยเอนไซม์ Ultrasonics Sonochemistry เล่มที่ 16 ฉบับที่ 5; 2009. 605-609.
- Olson, DA, Avena Bustillos, RD, Olsen, CW, Chiou, B., Yee,., Bower, CK, Bechtel, PJ, Pan, Z., Mc Hugh, TH (2005): การประเมินอัลตราซาวนด์กําลังเป็นตัวช่วยในการประมวลผลสําหรับการสกัดเจลาตินจากปลา บทคัดย่อการประชุมหมายเลข 71C-26 การประชุมประจําปี IFT กรกฎาคม 2005 นิวออร์ลีนส์ แอลเอ
- รัน, XG; Wang, LL (2014): การใช้การรักษาด้วยอัลตราโซนิกและเปปซินควบคู่กันสําหรับการสกัดคอลลาเจนจากผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมเนื้อสัตว์ วารสารวิทยาศาสตร์อาหารและการเกษตร 94(3), 2014. 585-590.
- ชมิดท์, เอ็มเอ็ม; ดอร์เนลส์, RCP; เมลโล, RO; คูโบต้า, EH; มาซุตติ, MA; เคมป์ก้า, AP; Demiate, IM (2016): กระบวนการสกัดคอลลาเจน วารสารวิจัยอาหารนานาชาติ 23(3), 2016. 913-922.
- ศิริเทียนทอง, ทิพวัน; โบนานี, วอลเตอร์; มอตต้า, อันโตเนลลา; มิกเลียเรซี, เคลาดิโอ; Aramwit, Pornanong (2016): ผลกระทบของสายพันธุ์ไหม Bombyx mori และเวลาในการสกัดต่อลักษณะโมเลกุลและชีวภาพของเซริซิน วิทยาศาสตร์ชีวภาพ เทคโนโลยีชีวภาพ และชีวเคมี ฉบับที่ 80 , Iss. 2, 2016. 241-249.
- เซง, เจเอ็น; เจียง, บีคิว; Xiao, ZQ, Li, SH (2011): การสกัดคอลลาเจนจากเกล็ดปลาด้วยปาเปนภายใต้การปรับสภาพอัลตราโซนิก การวิจัยวัสดุขั้นสูง เล่มที่ 366 ปี 2011 421-424.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
คอลลาเจน
คอลลาเจนเป็นโปรตีนโครงสร้างหลักในพื้นที่นอกเซลล์ในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันต่างๆ ในร่างกายสัตว์ ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบหลักของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน จึงเป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม[1]ซึ่งคิดเป็น 25% ถึง 35% ของปริมาณโปรตีนทั้งร่างกาย คอลลาเจนประกอบด้วยกรดอะมิโนที่พันเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเกลียวสามเส้นเป็นเส้นใยยาว คอลลาเจนในปริมาณสูงสุดมีอยู่ในเนื้อเยื่อเส้นใย เช่น เส้นเอ็น เอ็น และผิวหนัง คอลลาเจนมีสามประเภทที่ต้องแยกแยะ:
คอลลาเจนประเภท I: ให้โปรตีน 90% ในผิวหนัง เส้นผม เล็บ อวัยวะ กระดูก เอ็น
คอลลาเจนชนิดที่ II: ให้โปรตีน 50-60% ในกระดูกอ่อน 85-90% ของคอลลาเจนในกระดูกอ่อนข้อ
คอลลาเจนชนิดที่ III: ให้โปรตีนแก่โปรตีนเส้นใยในกระดูก กระดูกอ่อน เนื้อฟัน เส้นเอ็น และเนื้อเยื่อเกี่ยวพันอื่นๆ
คอลลาเจนในร่างกาย
คอลลาเจนทั้งสามชนิดประกอบด้วยโปรตีนที่แตกต่างกันซึ่งตอบสนองวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันในร่างกาย คอลลาเจนประเภท I และ III เป็นส่วนประกอบหลักของผิวหนัง กล้ามเนื้อ กระดูก ผม และเล็บ พวกเขาจําเป็นสําหรับสุขภาพ การเจริญเติบโต และการสร้างใหม่ คอลลาเจนชนิดที่ 2 ส่วนใหญ่พบในกระดูกอ่อนและข้อต่อ
คอลลาเจนประเภท I และ III มีกรดอะมิโน 19 ชนิดซึ่งถือเป็นกรดอะมิโนที่จําเป็น พวกมันผลิตโดยไฟโบรบลาสต์ (เซลล์ในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน) และเซลล์กระดูก (เซลล์ที่สร้างกระดูก) โปรตีนที่สําคัญที่สุดในคอลลาเจนประเภท I และ III ได้แก่ ไกลซีน โพรลีน อะลานีน และไฮดรอกซีโพรลีน ประเภทที่ 3 เป็นเนื้อแข็งที่เป็นเส้นใย
ไกลซีนเป็นกรดอะมิโนที่มีคอลลาเจนในปริมาณสูงสุด โพรลีนเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จําเป็นซึ่งสามารถสังเคราะห์ได้จากไกลซีนและมีส่วนช่วยในข้อต่อและเส้นเอ็น ไฮดรอกซีโพรลีนเป็นกรดอะมิโนที่ก่อให้เกิดความเสถียรของคอลลาเจน อะลานีนเป็นกรดอะมิโนที่สําคัญต่อการสังเคราะห์โปรตีนทางชีวภาพ
เช่นเดียวกับประเภท I และ III คอลลาเจนประเภท II จะก่อตัวเป็นเส้นใย เครือข่ายคอลลาเจนแบบเส้นใยนี้มีความสําคัญในกระดูกอ่อนเนื่องจากช่วยให้สามารถดักจับโปรตีโอไกลแคนได้ นอกจากนี้ยังให้ความต้านทานแรงดึงแก่เนื้อเยื่อ
แหล่งที่มาและการใช้งาน
คอลลาเจนเป็นโปรตีนเส้นใยที่มีอยู่มากมายในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เช่น วัว หมู คอลลาเจนส่วนใหญ่ถูกสกัด
จากหนังและกระดูกของหมูและจากแหล่งวัว แหล่งทางเลือกในการสกัดคอลลาเจนคือปลาและไก่ คอลลาเจนใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ยา/การแพทย์ และเครื่องสําอาง รวมถึงผลิตภัณฑ์อื่นๆ การสกัดคอลลาเจนเป็นธุรกิจที่กําลังเติบโตเนื่องจากโปรตีนนี้สามารถทดแทนสารสังเคราะห์ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่างๆ