การสกัดคอลลาเจนด้วยอัลตราโซนิก

• คอลลาเจนอุดมไปด้วยโปรตีนและมีการใช้อย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท เช่น อาหาร เภสัชภัณฑ์ สารเติมแต่ง เป็นต้น
• การใช้คลื่นอัลตราโซนิกสามารถผสานเข้ากับการสกัดคอลลาเจนด้วยเอนไซม์หรือกรดได้อย่างง่ายดาย
• การนำอัลตราโซนิกมาใช้ในกระบวนการสกัดคอลลาเจนทำให้ได้ผลผลิตสูงขึ้นและสกัดได้รวดเร็วขึ้น

ผลของอัลตราโซนิกต่อการสกัดคอลลาเจน

มีการใช้คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงอย่างแพร่หลายเพื่อปรับปรุงการถ่ายเทมวลในกระบวนการแบบเปียก เช่น การสกัด โซโนเคมี เป็นต้น การสกัดคอลลาเจน ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการแยกคอลลาเจน สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญด้วยการใช้อัลตราโซนิก การใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยในการตัดแยกสารตั้งต้นคอลลาเจนและเปิดโครงสร้างเส้นใยย่อยของคอลลาเจน จึงเอื้อต่อการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์หรือการบำบัดด้วยกรด

การสกัดด้วยเอนไซม์โดยใช้อัลตราโซนิกช่วย

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นที่รู้จักในด้านความสามารถในการเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ ผลดังกล่าวเกิดจากการกระจายตัวและการสลายกลุ่มก้อนของเพปซินด้วยอัลตราโซนิก เอนไซม์ที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอมีพื้นที่ผิวสำหรับการถ่ายเทมวลเพิ่มขึ้น ซึ่งสัมพันธ์กับกิจกรรมของเอนไซม์ที่สูงขึ้น นอกจากนี้ คลื่นอัลตราโซนิกที่ทรงพลังยังเปิดโครงสร้างเส้นใยย่อยของคอลลาเจน ทำให้คอลลาเจนถูกปลดปล่อยออกมา

การสกัดด้วยเพปซินร่วมกับอัลตราโซนิก: เพปซินที่ใช้ร่วมกับอัลตราโซนิกเพิ่มผลผลิตคอลลาเจนได้สูงถึงประมาณ 124% และลดระยะเวลาการสกัดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการไฮโดรไลซิสด้วยเพปซินแบบดั้งเดิม การวิเคราะห์ไดโครอิซึมแบบวงกลม กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม และ FTIR พิสูจน์ว่าโครงสร้างเกลียวสามสายของคอลลาเจนที่สกัดได้ไม่ได้รับผลกระทบจากการใช้คลื่นอัลตราโซนิกและยังคงสมบูรณ์ (Li et al. 2009) จึงทำให้การสกัดด้วยเพปซินโดยใช้อัลตราโซนิกช่วยเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานจริงในอุตสาหกรรมอาหาร โดยให้อัตราการกู้คืนโปรตีนที่สูงขึ้นในระยะเวลาการแปรรูปที่สั้นลงอย่างมีนัยสำคัญ

ในการศึกษาเปรียบเทียบการสกัดคอลลาเจนจากเอ็นโคด้วยอัลตราโซนิกกับการสกัดโดยไม่ใช้อัลตราโซนิก การใช้อัลตราโซนิก (20kHz, โหมดพัลส์ 20/20 วินาที) แสดงให้เห็นถึงผลผลิตและประสิทธิภาพที่สูงกว่า การสกัดแบบดั้งเดิมดำเนินการโดยใช้เพปซินในกรดแอซีติกเป็นเวลา 48 ชั่วโมง การสกัดด้วยอัลตราโซนิกดำเนินการภายใต้สภาวะเดียวกัน แต่ปรับระยะเวลาการสัมผัสคลื่นอัลตราโซนิก (3 ถึง 24 h) และเพปซิน (24 ถึง 45 ชั่วโมง) โดยมีระยะเวลาการบำบัดรวม 48 ชั่วโมง การสกัดด้วยอัลตราโซนิกร่วมกับเพปซินแสดงประสิทธิภาพในการสกัดคอลลาเจนที่เหนือกว่า โดยได้ผลผลิต 6.2% ขณะที่การสกัดแบบดั้งเดิมได้ผลผลิต 2.4% ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดได้จากการใช้ระยะเวลาการสกัดด้วยอัลตราโซนิก 18 h คอลลาเจนที่สกัดได้มีโครงสร้างเกลียวต่อเนื่องที่ไม่เสียหาย มีความสามารถในการละลายที่ดี และมีความคงตัวทางความร้อนค่อนข้างสูง ซึ่งหมายความว่าการสกัดด้วยอัลตราโซนิกร่วมกับเพปซินช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดคอลลาเจนธรรมชาติโดยไม่ทำให้คุณภาพของคอลลาเจนที่ได้เสียหาย (Ran and Wang 2014)

การสกัดด้วยปาเปนร่วมกับอัลตราโซนิก: คอลลาเจนจากเกล็ดปลาสามารถสกัดได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการไฮโดรไลซิสด้วยปาเปนร่วมกับการปรับสภาพเบื้องต้นด้วยอัลตราโซนิก สำหรับการสกัดคอลลาเจนจากเกล็ดปลาด้วยอัลตราโซนิกร่วมกับปาเปน พบว่าพารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมที่สุดมีดังนี้: ระยะเวลาการปรับสภาพเบื้องต้นด้วยอัลตราโซนิก 4min อัตราส่วนปาเปนต่อเกล็ดปลา 4% อุณหภูมิ 60°C และระยะเวลาการสกัดรวม 5h ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดเหล่านี้ อัตราการสกัดคอลลาเจนสูงถึง 90.7% (Jiang et al. 2011)

การสกัดด้วยกรดโดยใช้อัลตราโซนิกช่วย

ในการศึกษาของ Kim et al. (2012) การสกัดคอลลาเจนที่ละลายในกรดจากหนังปลากะพงญี่ปุ่น (Lateolabrax japonicus) ให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นและใช้ระยะเวลาการสกัดลดลงหลังจากใช้อัลตราโซนิกที่ความถี่ 20 kHz ในกรดแอซีติก 0.5 M การสกัดด้วยอัลตราโซนิกไม่ได้เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบหลักของคอลลาเจน โดยเฉพาะสาย α1, α2 และ β

การสกัดโปรตีนจากเปลือกไข่ด้วยอัลตราโซนิก

ไฮโดรไลเสตที่ได้จากเอนไซม์และผ่านการปรับสภาพเบื้องต้นด้วยอัลตราโซนิกมีสมบัติเชิงหน้าที่ที่ดีขึ้น การสกัดโปรตีนไฮโดรไลเสตที่มีสมบัติเชิงหน้าที่จากเปลือกไข่ไก่ด้วยอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงสมบัติด้านการละลาย การเกิดอิมัลชัน การเกิดฟอง และการอุ้มน้ำ
เยื่อเปลือกไข่เป็นทรัพยากรธรรมชาติที่มีอยู่มากและประกอบด้วยโปรตีนประมาณ 64 ชนิด รวมถึงคอลลาเจนชนิด I, V และ X ไลโซไซม์ ออสทีโอพอนติน และไซอะโลโปรตีน จึงทำให้เปลือกไข่เป็นวัตถุดิบที่น่าสนใจสำหรับการสกัดโปรตีน การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถเพิ่มการปลดปล่อยโปรตีนและปรับปรุงสมบัติเชิงหน้าที่ได้อย่างมีนัยสำคัญ ส่งผลให้กระบวนการรวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และประหยัด

การสกัดด้วยด่างโดยใช้อัลตราโซนิกช่วย

เพื่อสกัดและทำให้โปรตีนเหล่านี้ละลาย
สำหรับการสกัดโปรตีนจากเยื่อเปลือกไข่ การใช้อัลตราโซนิกร่วมกับด่างให้ผลผลิตโปรตีนที่ละลายได้ใกล้เคียง 100% ของโปรตีนทั้งหมดในเยื่อเปลือกไข่ คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกทำให้กลุ่มก้อนโปรตีนขนาดใหญ่หลุดออกจากเยื่อเปลือกไข่และช่วยให้สารประกอบในเยื่อเปลือกไข่ละลายได้ง่ายขึ้น โครงสร้างและสมบัติของโปรตีนไม่ได้รับความเสียหายจากการใช้คลื่นอัลตราโซนิกและยังคงสมบูรณ์ สมบัติการต้านอนุมูลอิสระของโปรตีนเหมือนกันทั้งในการบำบัดด้วยด่างโดยใช้อัลตราโซนิกช่วยและการสกัดแบบดั้งเดิม

การสกัดเจลาตินด้วยอัลตราโซนิก

หนังปลาพอลล็อกที่แช่แข็งและที่ทำให้แห้งด้วยอากาศได้รับการบำบัดด้วยสารละลายเกลือเย็น สารละลายด่าง และสารละลายกรด เพื่อแยกเนื้อเยื่อคอลลาเจนและสกัดเจลาตินโดยทำให้คอลลาเจนเสียสภาพที่ 45°C เป็นเวลาสี่ชั่วโมง โดยใช้อัลตราโซนิกกำลังสูงเป็นตัวช่วยในกระบวนการ มีการประเมินผลผลิตเจลาติน ค่า pH ความใส ความแข็งแรงของเจล และสมบัติหนืดหยุ่น รวมทั้งการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่ตรวจวัดด้วยวิธี PAGE-SDS เจลาตินที่สกัดในอ่างน้ำที่ 45°C เป็นเวลาสี่ชั่วโมงถูกใช้เป็นตัวอย่างควบคุม การใช้อัลตราโซนิกกำลังสูงเพิ่มผลผลิตการสกัดขึ้น 11.1% เมื่อเทียบกับตัวอย่างควบคุม ขณะที่ความแข็งแรงของเจลลดลง 7% อุณหภูมิการเกิดเจลของเจลาตินที่สกัดด้วยอัลตราโซนิกก็ต่ำกว่าเช่นกัน (4.2°C) พฤติกรรมนี้สัมพันธ์กับความแตกต่างของการกระจายน้ำหนักโมเลกุลของสายพอลิเพปไทด์ที่ขดตัวในเจลาติน การสกัดด้วยอัลตราโซนิกกำลังสูงสามารถใช้เพื่อเพิ่มการสกัดเจลาตินจากหนังปลาที่แช่แข็งและที่ทำให้แห้งด้วยอากาศได้ (Olson et al. 2005)

ระบบอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรม

Hielscher Ultrasonics จัดหาระบบอัลตราโซนิกที่ทรงพลังตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการและแบบตั้งโต๊ะไปจนถึงระดับอุตสาหกรรม เพื่อให้มั่นใจว่าได้ผลผลิตการสกัดที่เหมาะสมที่สุด สามารถดำเนินการใช้คลื่นอัลตราโซนิกอย่างเชื่อถือได้ภายใต้สภาวะที่ท้าทายอย่างต่อเนื่อง เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมทุกรุ่นสามารถให้แอมพลิจูดสูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200µm สามารถใช้งานต่อเนื่องแบบ 24/7 ได้อย่างง่ายดาย สำหรับแอมพลิจูดที่สูงยิ่งขึ้น มีโซโนโทรดอัลตราโซนิกที่ผลิตตามความต้องการให้เลือกใช้ ความแข็งแกร่งทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ทำให้สามารถใช้งานแบบ 24/7 สำหรับงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายได้
โปรดติดต่อเราวันนี้พร้อมแจ้งข้อกำหนดของกระบวนการของคุณ! เรายินดีแนะนำระบบอัลตราโซนิกที่เหมาะสมกับกระบวนการของคุณ!