การสกัดรงควัตถุจากสไปรูลินาด้วยอัลตราซาวนด์
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพสูงในการแยกสารสกัดคุณภาพเหนือกว่าจากสาหร่ายขนาดเล็ก รงควัตถุจากสไปรูลินา เช่น phycocyanin เป็นที่รู้จักในฐานะซูเปอร์ฟู้ด ซึ่งมีส่วนช่วยส่งเสริมสุขภาพเนื่องจากมีสารต้านอนุมูลอิสระ วิตามิน และโปรตีนในปริมาณสูง การผลิตผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่มีความเข้มข้นสูง เช่น ผงและเม็ด จำเป็นต้องสกัดรงควัตถุสีน้ำเงินออกจากสาหร่ายสไปรูลินา
สไปรูลินา
Arthrospira platensis (A. platensis) และ Arthrospira maxima (A. maxima) เป็นที่รู้จักในชื่อสไปรูลินา สไปรูลินาเป็นสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่อุดมด้วยกรดอะมิโนและสารต้านอนุมูลอิสระ ด้วยปริมาณสารอาหารที่สูง เช่น โปรตีน เอนไซม์ แร่ธาตุ และวิตามิน A, K, B12 เหล็ก และแมงกานีส จึงจัดอยู่ในกลุ่มซูเปอร์ฟู้ด สาหร่ายสกุล Arthrospira มีปริมาณโปรตีนสูงเป็นพิเศษ โดยมีโปรตีนตั้งแต่ 53 ถึง 68% ของน้ำหนักแห้ง และมีกรดอะมิโนจำเป็นทุกชนิดครบถ้วน นอกจากนี้ Arthrospira ยังมีกรดไขมันไม่อิ่มตัวหลายตำแหน่ง (PUFAs) ในปริมาณสูง คิดเป็นประมาณ 1.5 ถึง 2% ของปริมาณลิพิดทั้งหมดที่มีอยู่ 5 ถึง 6% PUFAs เหล่านี้ประกอบด้วยกรด γ-Linolenic acid (GLA) ซึ่งเป็นกรดไขมันจำเป็นกลุ่มโอเมกา-6 สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ ของ Arthrospira ได้แก่ วิตามิน แร่ธาตุ และรงควัตถุที่ใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง
หมายเหตุ: ในทางวิทยาศาสตร์ ชื่อที่ถูกต้องของ Spirulina platensis (S. platensis) และ Spirulina maxima (S. maxima) คือ Arthrospira platensis (A. platensis) และ Arthrospira maxima (A. maxima) ทั้งสองชนิดเคยถูกจัดอยู่ในสกุล Spirulina และยังคงเรียกกันทั่วไปว่าสไปรูลินาจนถึงปัจจุบัน แม้ว่าการแยกออกเป็นสองสกุล คือ Arthrospira และ Spirulina จะเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปแล้ว แต่คำว่าสไปรูลินาก็ยังมักใช้เป็นคำเรียกรวม
การสกัดสไปรูลินาด้วยอัลตราซาวนด์
เครื่องทำลายเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์ (เรียกอีกอย่างว่าเครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์) เป็นที่รู้จักกันดีในด้านความสามารถในการเปิดเซลล์เพื่อปลดปล่อยสารภายในเซลล์ เมื่อถ่ายทอดพลังงานจากคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเข้าสู่ของไหล จะเกิดปรากฏการณ์คาวิเทชันทางเสียง แรงจากคาวิเทชันทำลายผนังเซลล์และเพิ่มการถ่ายเทมวล ทำให้สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพเป้าหมายถูกถ่ายเทออกจากเซลล์เข้าสู่ของเหลว
การสกัดจากเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์: ภาพตัดขวาง (TS) จากกล้องจุลทรรศน์แสดงกลไกการทำงานระหว่างการสกัดจากเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์ (กำลังขยาย 2000x) [แหล่งที่มา: Vilkhu et al. 2011]
ข้อดีของการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์
- ผลได้สูง
- คุณภาพสารสกัดเหนือกว่า
- สกัดได้รวดเร็ว
- กระบวนการที่อ่อนโยนและไม่ใช้ความร้อน
- ใช้ตัวทำละลายได้หลากหลาย
- ปลอดภัย
- ใช้งานง่าย
- เพิ่มขนาดการผลิตได้แบบเชิงเส้น
- ต้องการการบำรุงรักษาน้อย
- คืนทุนเร็ว
วิธีปฏิบัติในการสกัด
Prabuthas et al. (2011) ได้พัฒนาวิธีปฏิบัติในการสกัดต่อไปนี้เพื่อให้ได้สารสกัด phycocyanin คุณภาพสูง: ประเมินการสกัด phycocyanin โดยพิจารณาความเข้มข้นของ phycocyanin เมื่อใช้น้ำกลั่นและสารละลาย CaCl2 1% สาหร่ายทะเลสไปรูลินาถูกนำมาใช้ในรูปแบบแห้ง เนื่องจากแบคทีเรียใช้ประโยชน์จากชีวมวลเปียกได้ทันที และชีวมวลเริ่มย่อยสลายเนื่องจากองค์ประกอบทางโภชนาการ ดังนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ จึงแนะนำให้ใช้ชีวมวลสาหร่ายแห้ง การสกัดดำเนินการโดยผสมชีวมวลแห้ง 0.1g กับตัวทำละลายปริมาณหนึ่ง และทำการให้คลื่นอัลตราซาวนด์ตามระยะเวลาและแอมพลิจูดที่กำหนดไว้ในการออกแบบการทดลอง สารแขวนลอยตัวอย่างได้รับคลื่นอัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องทำลายเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์ UP50H ของ Hielscher จากนั้นนำไปปั่นเหวี่ยงเป็นเวลา 15 min ที่ 13,500rpm โดยใช้เครื่องปั่นเหวี่ยงแบบควบคุมความเย็น มีการศึกษาปริมาณ phycocyanin และโปรตีนระหว่างการสกัดด้วยตัวทำละลายต่างชนิด ได้แก่ แคลเซียมคลอไรด์และน้ำกลั่น
ปริมาณ phycocyanin สูงสุดที่ได้คือ 0.3116mg/ml ในสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ รองลงมาคือ 0.299mg/ml ในน้ำกลั่น ปริมาณโปรตีนสูงสุดที่ได้คือ 63.63% เมื่อใช้น้ำกลั่นเป็นตัวทำละลาย และ 54.69% ในสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ ดังนั้น จึงพบว่าสารละลาย CaCl2 เป็นตัวทำละลายที่ดีที่สุดสำหรับการสกัด phycocyanin โดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย
เครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับการสกัดสไปรูลินา
Hielscher เป็นพันธมิตรที่มีประสบการณ์ยาวนานของคุณในด้านการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากชีวมวลพืชและแหล่งชีวมวลจากพืชด้วยอัลตราซาวนด์ที่ทรงพลังและเชื่อถือได้ เครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ทุกรุ่นสามารถทำงานได้ 24/7 และเหมาะสำหรับการผลิตสารสกัดเพื่อใช้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเชิงพาณิชย์ กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเราครอบคลุมครบทุกระดับ ตั้งแต่เครื่องทำลายวัสดุชีวภาพแบบมือถือขนาดเล็ก ไปจนถึงเครื่องอัลตราซาวนด์ระดับนำร่องและระบบอัลตราซาวนด์ระดับอุตสาหกรรม อุปกรณ์เสริมหลากหลายชนิด เช่น โซโนโทรดแบบต่าง ๆ และเครื่องปฏิกรณ์แบบเซลล์ไหล ช่วยให้ปรับระบบได้อย่างเหมาะสมที่สุดตามข้อกำหนดของกระบวนการของคุณ เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ของ Hielscher ทุกรุ่นมีความแข็งแรงทนทาน ใช้งานง่าย และออกแบบให้สะดวกต่อผู้ใช้ เครื่องอัลตราซาวนด์ที่ควบคุมแบบดิจิทัลของเรามาพร้อมการ์ด SD ในตัวสำหรับบันทึกข้อมูลการให้คลื่นอัลตราซาวนด์โดยอัตโนมัติ
ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:
| ปริมาตรต่อชุด | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่า | ชุดเครื่องที่ประกอบด้วย UIP16000 |
- ประสบการณ์ยาวนานในการให้คลื่นอัลตราซาวนด์
- คุณภาพสูง
- ความแข็งแรงทนทาน
- ทำงานได้ 24/7
- มีระบบป้องกันการเดินเครื่องโดยไม่มีของเหลว
- สามารถเพิ่มขนาดการผลิตได้แบบเชิงเส้น
- บริการลูกค้าที่ยอดเยี่ยม
- ต้องการการบำรุงรักษาน้อย
- บริการฝึกอบรมและติดตั้ง
- ศูนย์เทคนิค
- การพัฒนากระบวนการ
- อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ที่ปรับแต่งตามความต้องการ
บุคลากรของเราที่ผ่านการฝึกอบรมเป็นอย่างดีให้บริการลูกค้าระดับสูงและให้คำปรึกษาอย่างมืออาชีพ
ติดต่อเราวันนี้! เรายินดีแนะนำเครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณ
เครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง ตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการไปจนถึงระดับนำร่องและระดับอุตสาหกรรม
เอกสารวิชาการ/เอกสารอ้างอิง
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
สไปรูลินา
สไปรูลินาเป็นไซยาโนแบคทีเรียชนิดหนึ่ง (เรียกอีกอย่างว่าไซยาโนไฟตา) ซึ่งเป็นไฟลัมของแบคทีเรียที่ได้รับพลังงานผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง ไซยาโนแบคทีเรียเป็นโพรแคริโอตที่สังเคราะห์ด้วยแสงเพียงกลุ่มเดียวที่สามารถผลิตออกซิเจนได้ ชื่อไซยาโนแบคทีเรียมาจากสีของแบคทีเรีย (ภาษากรีก: κυανός ถอดอักษรเป็น kyanós แปลตรงตัวว่าสีน้ำเงิน) เนื่องจากสีของแบคทีเรีย จึงเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน แม้ว่าในปัจจุบันคำว่าสาหร่ายจะใช้เฉพาะกับยูแคริโอตเท่านั้น Spirulina platensis (S. platensis) เป็นไซยาโนแบคทีเรียโพรแคริโอตที่มีหลายเส้นสาย ซึ่งสามารถเพาะเลี้ยงเป็นสายพันธุ์เดียวได้ง่ายในบ่อเปิดหรือเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบปิด C-phycocyanin (C-PC) เป็นไฟโคบิลิโปรตีนหลักในสไปรูลินา
สารสกัดสไปรูลินา
สไปรูลินาเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่ได้รับความนิยม ซึ่งได้จากชีวมวลของไซยาโนแบคทีเรียทะเล (สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน) สไปรูลินาสองชนิดที่ใช้ในการเตรียมผลิตภัณฑ์เสริมอาหารโปรตีนและรงควัตถุสำหรับวีแกน ได้แก่ Arthrospira platensis และ Arthrospira maxima สารสกัดที่ปลดปล่อยออกจากสาหร่ายขนาดเล็กเหล่านี้อุดมด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ กรดอะมิโน และวิตามิน ดังนั้น จึงมีการเติมผงสารสกัดสีน้ำเงินลงในน้ำผลไม้ สมูทตี เครื่องดื่มเชค และเครื่องดื่มต่าง ๆ เพื่อให้มีสีน้ำเงินเข้มสวยงาม อีกทางเลือกหนึ่งคือรับประทานสารสกัดสไปรูลินาในรูปแบบเม็ด
Phycocyanin, allophycocyanin และ phycoerythrin เป็นสารเชิงซ้อนรงควัตถุ–โปรตีนในตระกูลไฟโคบิลิโปรตีนที่ทำหน้าที่รับแสง ซึ่งเป็นที่รู้จักจากสีฟ้าอ่อนที่สดเข้ม Phycocyanin เป็นรงควัตถุเสริมของคลอโรฟิลล์ เนื่องจากไฟโคบิลิโปรตีนทุกชนิดละลายน้ำได้ จึงไม่ได้อยู่ภายในเยื่อหุ้ม แต่จับกับเยื่อหุ้มเซลล์ในรูปของกลุ่มรวมตัว (เรียกว่าไฟโคบิลิโซม)
การสกัดและการทำลายเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์
การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAE) ใช้เพื่อปลดปล่อยและแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากวัสดุพืชและเนื้อเยื่อ
ในกระบวนการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ จะถ่ายทอดพลังงานจากคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเข้าสู่ตัวกลาง โดยคลื่นทำให้เกิดการอัดและการขยายตัวสลับกัน ระหว่างวัฏจักรการอัด / การขยายตัว จะเกิดฟองสุญญากาศซึ่งเติบโตขึ้นตลอดหลายวัฏจักร จนไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีกและยุบตัวอย่างรุนแรง การยุบตัวของฟองทำให้เกิดสภาวะที่มีพลังงานสูงมาก โดยมีอุณหภูมิเฉพาะจุดสูงถึง 5000K ความต่างความดัน 1000atm อัตราการให้ความร้อนและการทำความเย็นสูงกว่า 1010 K/s รวมถึงลำเจ็ตของเหลวที่มีความเร็ว 280m/s ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าคาวิเทชันทางเสียง
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์อาศัยคาวิเทชันทางเสียงและแรงเฉือนทางอุทกพลศาสตร์ที่เกิดจากปรากฏการณ์นี้