Hielscher Ultrasonics
เรายินดีพูดคุยเกี่ยวกับกระบวนการของคุณ
โทรหาเรา: +49 3328 437-420
ส่งอีเมลถึงเรา: [email protected]

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำลายเซลล์และการสกัดสาหร่าย

สาหร่ายทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็กมีสารประกอบที่มีคุณค่าหลายชนิด ซึ่งใช้เป็นอาหารเพื่อโภชนาการ วัตถุเจือปนอาหาร เชื้อเพลิง หรือวัตถุดิบสำหรับผลิตเชื้อเพลิง การปลดปล่อยสารเป้าหมายออกจากเซลล์สาหร่ายต้องอาศัยเทคนิคการทำลายเซลล์ที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพ เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูงในการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืช สาหร่าย และเชื้อรา เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกของ Hielscher มีให้เลือกทั้งระดับห้องปฏิบัติการ แบบตั้งโต๊ะ และระดับอุตสาหกรรม และเป็นที่ยอมรับในการผลิตสารสกัดจากเซลล์สำหรับการผลิตอาหาร เภสัชภัณฑ์ และเชื้อเพลิงชีวภาพ

สาหร่ายในฐานะทรัพยากรที่มีคุณค่าสำหรับโภชนาการและเชื้อเพลิง

เซลล์สาหร่ายเป็นแหล่งสารประกอบที่หลากหลาย ทั้งสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและสารที่ให้พลังงานสูง เช่น โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ลิพิด และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ รวมถึงแอลเคน จึงทำให้สาหร่ายเป็นแหล่งอาหารและสารประกอบเพื่อโภชนาการ ตลอดจนเชื้อเพลิง
สาหร่ายขนาดเล็กเป็นแหล่งลิพิดที่มีคุณค่า ซึ่งใช้เพื่อโภชนาการและเป็นวัตถุดิบสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ (เช่น ไบโอดีเซล) สายพันธุ์ของแพลงก์ตอนพืชทะเล Dicrateria เช่น Dicrateria rotunda เป็นที่รู้จักในฐานะสาหร่ายที่ผลิตน้ำมันเบนซินได้ โดยสามารถสังเคราะห์ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวหลายชนิด (n‐alkanes) ตั้งแต่ C10H22 ถึง C38H78 ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มน้ำมันเบนซิน (C10–C15) น้ำมันดีเซล (C16–C20) และน้ำมันเตา (C21–C38)
ด้วยคุณค่าทางโภชนาการ สาหร่ายจึงถูกใช้เป็น “อาหารเชิงหน้าที่” หรือ “โภชนเภสัช” สารอาหารรองที่สำคัญซึ่งสกัดจากสาหร่าย ได้แก่ แคโรทีนอยด์ เช่น แอสตาแซนธิน ฟูโคแซนธิน และซีแซนธิน ฟูคอยแดน laminari และกลูแคนชนิดอื่น ๆ ซึ่งใช้เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารและเภสัชภัณฑ์ร่วมกับสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอีกมากมาย คาราจีแนน แอลจิเนต และไฮโดรคอลลอยด์ชนิดอื่น ๆ ใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหาร ลิพิดจากสาหร่ายใช้เป็นแหล่งโอเมกา-3 สำหรับวีแกน และยังใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือวัตถุดิบสำหรับผลิตไบโอดีเซลด้วย

เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกพร้อมเครื่องปฏิกรณ์สเตนเลสสำหรับการสกัดลิพิด โปรตีน และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในเชิงพาณิชย์จากสาหร่ายชนิดต่าง ๆ เช่น สาหร่ายขนาดเล็ก สาหร่ายขนาดใหญ่ แพลงก์ตอนพืช และสาหร่ายทะเล

เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก UIP2000hdT พร้อมเครื่องปฏิกรณ์สเตนเลสสำหรับการสกัดลิพิด โปรตีน และสารต้านอนุมูลอิสระจากสาหร่ายในเชิงพาณิชย์

ขอข้อมูล



การทำลายเซลล์และการสกัดสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูง

เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก หรือเรียกสั้น ๆ ว่าเครื่องอัลตราโซนิก ใช้สกัดสารประกอบที่มีคุณค่าจากตัวอย่างขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการ ตลอดจนใช้ในการผลิตเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่
เซลล์สาหร่ายได้รับการปกป้องด้วยเมทริกซ์ผนังเซลล์ที่ซับซ้อน ซึ่งประกอบด้วยลิพิด เซลลูโลส โปรตีน ไกลโคโปรตีน และพอลิแซ็กคาไรด์ โครงสร้างพื้นฐานของผนังเซลล์สาหร่ายส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครงข่ายไมโครไฟบริลภายในเมทริกซ์โปรตีนที่มีลักษณะคล้ายเจล อย่างไรก็ตาม สาหร่ายขนาดเล็กบางชนิดมีผนังแข็งที่เป็นสารอนินทรีย์ ประกอบด้วยเปลือกหุ้มเซลล์ที่ทำจากซิลิกาโอพาลีนหรือแคลเซียมคาร์บอเนต การได้สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากชีวมวลสาหร่ายจำเป็นต้องอาศัยเทคนิคการทำลายเซลล์ที่มีประสิทธิภาพ นอกจากปัจจัยด้านเทคโนโลยีการสกัด (ได้แก่ วิธีและอุปกรณ์การสกัด) แล้ว ประสิทธิภาพในการทำลายเซลล์และการสกัดสาหร่ายยังได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยต่าง ๆ ที่ขึ้นอยู่กับสาหร่าย เช่น องค์ประกอบของผนังเซลล์ ตำแหน่งของชีวโมเลกุลที่ต้องการภายในเซลล์สาหร่ายขนาดเล็ก และระยะการเจริญเติบโตของสาหร่ายขนาดเล็กขณะเก็บเกี่ยว

การทำลายเซลล์และการสกัดสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิกทำงานอย่างไร?

สาหร่ายน้ำจืดขนาดจุลทรรศน์หลากหลายชนิด ทั้งแบบเซลล์เดียวและแบบโคโลนี ซึ่งสามารถทำลายเซลล์ด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเพื่อสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีคุณค่า เช่น โปรตีน ลิพิด พอลิแซ็กคาไรด์ และสารต้านอนุมูลอิสระ Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการสกัดสาหร่ายในเชิงพาณิชย์เมื่อส่งผ่านคลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงเข้าสู่ของเหลวหรือสารแขวนลอยข้นผ่านโพรบอัลตราโซนิก (หรือเรียกว่าฮอร์นอัลตราโซนิกหรือโซโนโทรด) คลื่นเสียงจะเดินทางผ่านของเหลวและทำให้เกิดวัฏจักรความดันสูง / ความดันต่ำสลับกัน ระหว่างวัฏจักรความดันสูง / ความดันต่ำเหล่านี้ จะเกิดฟองสุญญากาศหรือโพรงขนาดเล็กมาก ฟองคาวิเทชันเกิดขึ้นเมื่อความดันเฉพาะจุดในช่วงวัฏจักรความดันต่ำลดลงต่ำกว่าความดันไออิ่มตัวมากเพียงพอ โดยค่าความดันไออิ่มตัวนี้กำหนดโดยความต้านทานแรงดึงของของเหลว ณ อุณหภูมิหนึ่ง ฟองเหล่านี้เติบโตขึ้นตลอดหลายวัฏจักร เมื่อฟองสุญญากาศมีขนาดจนไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีก ฟองจะยุบตัวอย่างรุนแรงในช่วงวัฏจักรความดันสูง การยุบตัวของฟองคาวิเทชันเป็นกระบวนการที่รุนแรงและมีความหนาแน่นของพลังงานสูง ซึ่งก่อให้เกิดคลื่นกระแทกที่รุนแรง ความปั่นป่วน และลำเจ็ตขนาดจิ๋วในของไหล นอกจากนี้ยังเกิดความดันและอุณหภูมิที่สูงมากเฉพาะจุด สภาวะสุดขั้วเหล่านี้สามารถทำลายผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ได้อย่างง่ายดาย และปลดปล่อยสารประกอบภายในเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ให้ผลดี และรวดเร็ว ดังนั้นจึงสามารถใช้คลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงสกัดสารประกอบภายในเซลล์ เช่น โปรตีน พอลิแซ็กคาไรด์ ลิพิด วิตามิน แร่ธาตุ และสารต้านอนุมูลอิสระได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก UP400ST สำหรับการทำลายเซลล์และสกัดสาหร่ายในขนาดเล็กถึงขนาดกลาง

เครื่องอัลตราโซนิก UP400St เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำลายเซลล์และสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากสาหร่ายในแบตช์ขนาดเล็ก (ประมาณ 8–10L)

คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกสำหรับการทำลายเซลล์และการสกัด

UP400St พร้อมเครื่องกวนสำหรับการสลายเซลล์ การทำลายเซลล์ และการสกัดเมื่อสัมผัสพลังงานอัลตราโซนิกที่เข้มข้น ผนังหรือเยื่อหุ้มของเซลล์ทุกชนิด (รวมถึงเซลล์พืช สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สาหร่าย เชื้อรา แบคทีเรีย ฯลฯ) จะถูกทำลาย และเซลล์จะถูกฉีกเป็นชิ้นส่วนขนาดเล็กด้วยแรงเชิงกลจากคาวิเทชันอัลตราโซนิกที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง เมื่อผนังเซลล์แตก สารเมแทบอไลต์ของเซลล์ เช่น โปรตีน ลิพิด กรดนิวคลีอิก และคลอโรฟิลล์ จะถูกปลดปล่อยทั้งจากเมทริกซ์ผนังเซลล์และจากภายในเซลล์ แล้วถ่ายโอนเข้าสู่อาหารเลี้ยงเชื้อหรือตัวทำละลายที่อยู่โดยรอบ
กลไกคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิก / คลื่นเสียงที่อธิบายข้างต้นทำลายเซลล์สาหร่ายทั้งเซลล์ หรือแวคิวโอลที่บรรจุก๊าซและของเหลวภายในเซลล์อย่างรุนแรง คาวิเทชันอัลตราโซนิก การสั่น ความปั่นป่วน และการไหลระดับจุลภาคส่งเสริมการถ่ายเทมวลระหว่างภายในเซลล์กับตัวทำละลายโดยรอบ ทำให้ชีวโมเลกุล (ได้แก่ สารเมแทบอไลต์) ถูกปลดปล่อยอย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว เนื่องจากการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการเชิงกลล้วน ๆ จึงไม่ต้องใช้สารเคมีที่มีฤทธิ์รุนแรง เป็นพิษ และ/หรือมีราคาแพง
คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงและความถี่ต่ำสร้างสภาวะสุดขั้วที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง โดยมีความดันสูง อุณหภูมิสูง และแรงเฉือนสูง แรงทางกายภาพเหล่านี้ส่งเสริมการทำลายโครงสร้างเซลล์เพื่อปลดปล่อยสารประกอบภายในเซลล์เข้าสู่ตัวกลาง ดังนั้นจึงมีการใช้คลื่นอัลตราโซนิกความถี่ต่ำอย่างแพร่หลายเพื่อสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและเชื้อเพลิงจากสาหร่าย เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีสกัดแบบดั้งเดิม เช่น การสกัดด้วยตัวทำละลาย การบดด้วยเม็ดบีด หรือการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยความดันสูง การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีความโดดเด่นในการปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพส่วนใหญ่ (เช่น ลิพิด โปรตีน พอลิแซ็กคาไรด์ และสารอาหารรอง) จากเซลล์ที่เกิดรูพรุนจากคลื่นเสียงและถูกทำลาย เมื่อใช้สภาวะกระบวนการที่เหมาะสม การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจะให้ผลได้การสกัดที่เหนือกว่าภายในระยะเวลากระบวนการที่สั้นมาก ตัวอย่างเช่น เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงให้ประสิทธิภาพการสกัดสาหร่ายที่ยอดเยี่ยมเมื่อใช้กับตัวทำละลายที่เหมาะสม ในตัวกลางที่เป็นกรดหรือด่าง ผนังเซลล์สาหร่ายจะมีรูพรุนและเกิดรอยย่น ส่งผลให้ผลได้เพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่า 60°C) โดยใช้เวลาให้คลื่นอัลตราโซนิกสั้น (น้อยกว่า 3 ชั่วโมง) ระยะเวลาสกัดที่สั้นและอุณหภูมิที่ไม่รุนแรงช่วยป้องกันการเสื่อมสลายของฟูคอยแดน จึงได้พอลิแซ็กคาไรด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพสูง
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกยังเป็นวิธีเปลี่ยนฟูคอยแดนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงให้เป็นฟูคอยแดนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ซึ่งมีฤทธิ์ทางชีวภาพสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากมีโครงสร้างที่ถูกตัดกิ่งแขนง ด้วยฤทธิ์ทางชีวภาพสูงและความสามารถในการเข้าถึงได้ทางชีวภาพสูง ฟูคอยแดนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจึงเป็นสารประกอบที่น่าสนใจสำหรับเภสัชภัณฑ์และระบบนำส่งยา

ขอข้อมูล



กรณีศึกษา: การสกัดสารประกอบจากสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

มีการศึกษาประสิทธิภาพการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกและการปรับพารามิเตอร์การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกให้เหมาะสมอย่างกว้างขวาง ด้านล่างนี้คือตัวอย่างผลการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจากสาหร่ายชนิดต่าง ๆ

การสกัดโปรตีนจากสไปรูลินาด้วยคลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความดันและความร้อน

กลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ Chemat (มหาวิทยาลัยอาวีญง) ศึกษาผลของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความดันและความร้อน (MTS) ต่อการสกัดโปรตีน (เช่น ไฟโคไซยานิน) จากไซยาโนแบคทีเรีย Arthrospira platensis แห้ง (หรือเรียกว่าสไปรูลินา) การใช้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความดันและความร้อน (MTS) คือการใช้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้น เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
“จากผลการทดลอง MTS ส่งเสริมการถ่ายเทมวล (มีสัมประสิทธิ์การแพร่ประสิทธิผลสูง De) และทำให้ได้โปรตีนมากขึ้น 229% (28.42 ± 1.15 g/100 g DW) เมื่อเทียบกับกระบวนการแบบดั้งเดิมที่ไม่ใช้คลื่นอัลตราโซนิก (8.63 ± 1.15 g/100 g DW) เมื่อสารสกัดมีโปรตีน 28.42 g ต่อชีวมวลสไปรูลินาแห้ง 100 g จึงสามารถบรรลุอัตราการกู้คืนโปรตีน 50% ภายในเวลาทำงานจริง 6 นาทีด้วยกระบวนการ MTS แบบต่อเนื่อง การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นว่าคาวิเทชันจากคลื่นเสียงส่งผลต่อเส้นสายสไปรูลินาผ่านกลไกต่าง ๆ เช่น การแตกเป็นชิ้นส่วน การเกิดรูพรุนจากคลื่นเสียง และการสลายโครงสร้างเนื้อเยื่อ ปรากฏการณ์เหล่านี้ทำให้การสกัด การปลดปล่อย และการทำให้สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากสไปรูลินาละลายง่ายขึ้น” [Vernès et al., 2019]

การสกัดโปรตีนสไปรูลินาจากไซยาโนแบคทีเรีย Arthrospira platensis ด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

ภาพจากกล้องจุลทรรศน์แสงของเส้นสายสไปรูลินาทั้งเส้นที่ผ่านกระบวนการ MTS ณ เวลาต่าง ๆ แถบมาตราส่วน (ภาพ A) = 50 μm สำหรับทุกภาพ
ภาพและการศึกษา: ©Vernès et al. 2019

การสกัดฟูคอยแดนและกลูแคนด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจาก Laminaria digitata

กลุ่มวิจัย TEAGASC ของดร. Tiwari ศึกษาการสกัดพอลิแซ็กคาไรด์ ได้แก่ ฟูคอยแดน ลามินาริน และกลูแคนทั้งหมด จากสาหร่ายขนาดใหญ่ Laminaria digitata โดยใช้ เครื่องอัลตราโซนิก UIP500hdT. พารามิเตอร์การสกัดโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วย (UAE) ที่ศึกษาแสดงอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อระดับฟิวโคส FRAP และ DPPH โดยได้ระดับฟิวโคส กลูแคนทั้งหมด FRAP และ DPPH เท่ากับ 1060.75 mg/100 g ds, 968.57 mg/100 g ds, 8.70 μM trolox/mg fde และ 11.02% ตามลำดับ ภายใต้สภาวะที่ปรับให้เหมาะสมด้านอุณหภูมิ (76◦C) เวลา (10 min) และแอมพลิจูดอัลตราโซนิก (100%) โดยใช้ 0.1 M HCl เป็นตัวทำละลาย จากนั้นนำสภาวะ UAE ที่อธิบายไว้มาประยุกต์ใช้กับสาหร่ายสีน้ำตาลขนาดใหญ่ชนิดอื่นที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ (L. hyperborea และ A. nodosum) ได้สำเร็จ เพื่อให้ได้สารสกัดที่อุดมด้วยพอลิแซ็กคาไรด์ การศึกษานี้แสดงให้เห็นความสามารถในการประยุกต์ใช้ UAE เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพจากสาหร่ายขนาดใหญ่หลายชนิด

การสกัดสารพฤกษเคมีด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจาก F. vesiculosus และ P. canaliculata

ทีมวิจัยของ García-Vaquero เปรียบเทียบเทคนิคการสกัดใหม่หลายชนิด ได้แก่ การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสมรรถนะสูง การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก–ไมโครเวฟ การสกัดด้วยไมโครเวฟ การสกัดโดยใช้ความร้อนจากน้ำช่วย และการสกัดโดยใช้ความดันสูงช่วย เพื่อประเมินประสิทธิภาพการสกัดจากสาหร่ายสีน้ำตาลขนาดเล็กชนิด Fucus vesiculosus และ Pelvetia canaliculata สำหรับการใช้คลื่นอัลตราโซนิก ทีมวิจัยใช้ เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก Hielscher UIP500hdT. การวิเคราะห์ผลได้การสกัดเผยให้เห็นว่าการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกให้ผลได้สูงสุดของสารพฤกษเคมีส่วนใหญ่จากทั้งสอง F. vesiculosus ซึ่งหมายความว่าผลได้สูงสุดของสารประกอบที่สกัดจาก F. vesiculosus โดยใช้ เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก UIP500hdT ได้แก่ ปริมาณสารฟีนอลิกทั้งหมด (445.0 ± 4.6 mg สมมูล gallic acid/g) ปริมาณฟลอโรแทนนินทั้งหมด (362.9 ± 3.7 mg สมมูล phloroglucinol/g) ปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมด (286.3 ± 7.8 mg สมมูล quercetin/g) และปริมาณแทนนินทั้งหมด (189.1 ± 4.4 mg สมมูล catechin/g)
ในการศึกษาวิจัย ทีมวิจัยสรุปว่าการใช้การสกัดโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วย “ร่วมกับสารละลายเอทานอล 50% เป็นตัวทำละลายในการสกัด อาจเป็นกลยุทธ์ที่มีแนวโน้มดีสำหรับการสกัด TPC, TPhC, TFC และ TTC พร้อมกับลดการสกัดคาร์โบไฮเดรตที่ไม่ต้องการร่วมออกมาจากทั้ง F. vesiculosus และ P. canaliculata โดยมีแนวโน้มการประยุกต์ใช้ที่ดีเมื่อใช้สารประกอบเหล่านี้เป็นเภสัชภัณฑ์ โภชนเภสัช และเวชสำอาง” [García-Vaquero et al., 2021]

การสกัดโปรตีนสไปรูลินาโดยใช้เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก Hielscher สามารถขยายขนาดแบบเชิงเส้นจากการผลิตขนาดเล็กไปสู่ขนาดใหญ่ได้

การขยายขนาดกระบวนการใช้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความดันและความร้อนที่มหาวิทยาลัยอาวีญงโดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher: จากอุปกรณ์ระดับห้องปฏิบัติการ UIP1000hdT (A) ไปสู่อุปกรณ์ระดับนำร่อง UIP4000hdT (B, C และ D) ภาพ D แสดงแผนผังภาพตัดขวางของเซลล์การไหลอัลตราโซนิก FC100K.
ภาพและการศึกษา: ©Vernès et al. 2019

การทำลายเซลล์และสกัดสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิกในโหมดอินไลน์แบบต่อเนื่อง เพื่อปลดปล่อยลิพิด โปรตีน พอลิแซ็กคาไรด์ และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ

ชุดติดตั้งเครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกแบบอินไลน์พร้อมเซลล์การไหล: เครื่องอัลตราโซนิก 2x UIP1000hdT พร้อมเครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหลสำหรับการสกัดสาหร่ายแบบต่อเนื่อง

ขอข้อมูล



เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสำหรับการทำลายเซลล์สาหร่ายในภาชนะเปิด

UIP1000hdT (1kW, 20kHz) เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกพร้อมเครื่องกวนสำหรับการทำลายเซลล์และสกัดสาหร่าย เช่น Chlorella สไปรูลินา Nannochloropsis สาหร่ายสีน้ำตาล ตลอดจนสาหร่ายขนาดเล็กและขนาดใหญ่ชนิดอื่น ๆ

ข้อดีของการสกัดสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

  • ประสิทธิภาพการสกัดสูง
  • ผลได้การสกัดที่เหนือกว่า
  • กระบวนการรวดเร็ว
  • อุณหภูมิต่ำ
  • เหมาะสำหรับสกัดสารประกอบที่ไม่ทนต่อความร้อน
  • ใช้ได้กับตัวทำละลายทุกชนิด
  • ใช้พลังงานต่ำ
  • เทคนิคการสกัดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
  • ใช้งานง่ายและปลอดภัย
  • ต้นทุนการลงทุนและการดำเนินงานต่ำ
  • ทำงาน 24/7 ภายใต้ภาระงานหนัก

เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการทำลายเซลล์สาหร่าย

อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่ล้ำสมัยของ Hielscher ช่วยให้ควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการได้อย่างครบถ้วน เช่น แอมพลิจูด อุณหภูมิ ความดัน และพลังงานที่ป้อนเข้าสู่กระบวนการ
สำหรับการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก สามารถเปลี่ยนแปลงและปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด เช่น ขนาดอนุภาคของวัตถุดิบ ชนิดของตัวทำละลาย อัตราส่วนของแข็งต่อตัวทำละลาย และเวลาสกัด
เนื่องจากการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นวิธีสกัดที่ไม่ใช้ความร้อน จึงหลีกเลี่ยงการเสื่อมสลายด้วยความร้อนของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่อยู่ในวัตถุดิบ เช่น สาหร่ายได้
โดยรวมแล้ว ข้อดีต่าง ๆ เช่น ผลได้สูง เวลาสกัดสั้น อุณหภูมิการสกัดต่ำ และการใช้ตัวทำละลายปริมาณน้อย ทำให้การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นวิธีสกัดที่เหนือกว่า

การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก: เป็นที่ยอมรับทั้งในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม

การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพทุกชนิดจากพืช สาหร่าย แบคทีเรีย และเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นที่ยอมรับว่าเป็นวิธีที่เรียบง่าย คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพสูง ซึ่งเหนือกว่าเทคนิคการสกัดแบบดั้งเดิมอื่น ๆ ด้วยผลได้การสกัดที่สูงกว่าและระยะเวลากระบวนการที่สั้นกว่า
ด้วยระบบอัลตราโซนิกระดับห้องปฏิบัติการ แบบตั้งโต๊ะ และระดับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบที่พร้อมใช้งาน ปัจจุบันการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจึงเป็นเทคโนโลยีที่เป็นที่ยอมรับและเชื่อถืออย่างกว้างขวาง เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก Hielscher ได้รับการติดตั้งทั่วโลกในโรงงานแปรรูประดับอุตสาหกรรมที่ผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพเกรดอาหารและเกรดเภสัชภัณฑ์

การทำให้กระบวนการเป็นมาตรฐานด้วย Hielscher Ultrasonics

สารสกัดจากสาหร่ายที่ใช้ในอาหาร เภสัชภัณฑ์ หรือเครื่องสำอางต้องผลิตตามหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิต (GMP) และตามข้อกำหนดกระบวนการที่เป็นมาตรฐาน ระบบสกัดดิจิทัลของ Hielscher Ultrasonics มาพร้อมซอฟต์แวร์อัจฉริยะ ซึ่งช่วยให้ตั้งค่าและควบคุมกระบวนการใช้คลื่นอัลตราโซนิกได้อย่างแม่นยำและง่ายดาย การบันทึกข้อมูลอัตโนมัติจะบันทึกพารามิเตอร์กระบวนการอัลตราโซนิกทั้งหมด เช่น พลังงานอัลตราโซนิก (พลังงานรวมและพลังงานสุทธิ) แอมพลิจูด อุณหภูมิ และความดัน (เมื่อติดตั้งเซนเซอร์อุณหภูมิและความดัน) พร้อมระบุวันที่และเวลาลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในตัว ซึ่งช่วยให้คุณตรวจสอบแต่ละล็อตที่ผ่านกระบวนการอัลตราโซนิกได้ ในขณะเดียวกันยังรับประกันความสามารถในการทำซ้ำและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สูงอย่างต่อเนื่อง

ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

ปริมาตรต่อแบตช์ 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 UIP4000hdT
ไม่เกี่ยวข้อง 10 ถึง 100L/min UIP16000
ไม่เกี่ยวข้อง สูงกว่า ชุดรวมเครื่อง UIP16000

ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!

ขอข้อมูลเพิ่มเติม

กรุณาใช้แบบฟอร์มด้านล่างเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ การใช้งาน และราคา เรายินดีหารือเกี่ยวกับกระบวนการของท่านและเสนอระบบอัลตราซาวนด์ที่ตรงตามความต้องการของท่าน!





เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกแรงเฉือนสูงใช้ในกระบวนการระดับห้องปฏิบัติการ แบบตั้งโต๊ะ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม

Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการผสม การกระจายตัว การทำอิมัลชัน และการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม

วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง



ข้อเท็จจริงที่ควรรู้

สาหร่าย: สาหร่ายขนาดใหญ่ สาหร่ายขนาดเล็ก แพลงก์ตอนพืช ไซยาโนแบคทีเรีย สาหร่ายทะเล

คำว่าสาหร่ายเป็นคำเรียกอย่างไม่เป็นทางการที่ใช้กับสิ่งมีชีวิตยูแคริโอตที่สังเคราะห์แสงได้กลุ่มใหญ่และหลากหลาย ส่วนใหญ่ถือว่าสาหร่ายเป็นโพรทิสต์ แต่บางครั้งก็จัดเป็นพืชหรือโครมิสต์ประเภทหนึ่ง โดยอาศัยโครงสร้างเซลล์ สามารถแยกเป็นสาหร่ายขนาดใหญ่และสาหร่ายขนาดเล็ก ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าแพลงก์ตอนพืช สาหร่ายขนาดใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ซึ่งมักเรียกว่าสาหร่ายทะเล กลุ่มสาหร่ายขนาดใหญ่ประกอบด้วยสาหร่ายทะเลหลายเซลล์หลายชนิดที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า คำว่าแพลงก์ตอนพืชส่วนใหญ่ใช้กับสาหร่ายทะเลเซลล์เดียวขนาดจุลทรรศน์ (สาหร่ายขนาดเล็ก) แต่ยังอาจรวมถึงไซยาโนแบคทีเรียด้วย แพลงก์ตอนพืชเป็นกลุ่มกว้างที่ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด รวมทั้งแบคทีเรียที่สังเคราะห์แสงได้ สาหร่ายขนาดเล็ก และค็อกโคลิโทฟอร์ที่มีแผ่นเกราะหุ้ม
เนื่องจากสาหร่ายอาจเป็นเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ โดยมีโครงสร้างเป็นเส้นสาย (คล้ายเส้นด้าย) หรือคล้ายพืช จึงมักจำแนกได้ยาก

สาหร่ายขนาดใหญ่ (สาหร่ายทะเล) ที่เพาะเลี้ยงมากที่สุด ได้แก่ Eucheuma spp., Kappaphycus alvarezii, Gracilaria spp., Saccharina japonica, Undaria pinnatifida, Pyropia spp. และ Sargassum fusiforme โดยเพาะเลี้ยง Eucheuma และ K. alvarezii เพื่อผลิตคาราจีแนน ซึ่งเป็นสารก่อเจลประเภทไฮโดรคอลลอยด์ ส่วน Gracilaria เพาะเลี้ยงเพื่อผลิตวุ้น ขณะที่ชนิดอื่น ๆ เก็บจากธรรมชาติเพื่อใช้เป็นอาหารและเพื่อโภชนาการ
สาหร่ายทะเลอีกประเภทหนึ่งคือเคลป์ เคลป์เป็นสาหร่ายทะเลสีน้ำตาลขนาดใหญ่ที่อยู่ในอันดับ Laminariales เคลป์อุดมด้วยแอลจิเนต ซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตที่ใช้เพิ่มความข้นให้ผลิตภัณฑ์ เช่น ไอศกรีม เยลลี น้ำสลัด และยาสีฟัน รวมทั้งใช้เป็นส่วนผสมในอาหารสุนัขบางชนิดและสินค้าที่ผลิตในอุตสาหกรรม ผงแอลจิเนตยังใช้บ่อยในทันตกรรมทั่วไปและทันตกรรมจัดฟัน พอลิแซ็กคาไรด์จากเคลป์ เช่น ฟูคอยแดน ใช้เป็นส่วนผสมก่อเจลในผลิตภัณฑ์ดูแลผิว
ฟูคอยแดนเป็นเฮเทอโรพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีหมู่ซัลเฟตและละลายน้ำได้ พบในสาหร่ายสีน้ำตาลหลายชนิด ฟูคอยแดนที่ผลิตเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่สกัดจากสาหร่ายทะเลชนิด Fucus vesiculosus, Cladosiphon okamuranus, Laminaria japonica และ Undaria pinnatifida

สกุลและชนิดของสาหร่ายที่สำคัญ

  • Chlorella เป็นสกุลที่ประกอบด้วยสาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียว (สาหร่ายขนาดเล็ก) ประมาณสิบสามชนิด อยู่ในดิวิชัน Chlorophyta เซลล์ Chlorella มีรูปร่างทรงกลม มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2 ถึง 10 μm และไม่มีแฟลเจลลา คลอโรพลาสต์มีรงควัตถุสังเคราะห์แสงสีเขียว ได้แก่ คลอโรฟิลล์-a และ -b หนึ่งในชนิดของ Chlorella ที่ใช้มากที่สุดคือ Chlorella vulgaris ซึ่งนิยมใช้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารหรือเป็นวัตถุเจือปนอาหารที่อุดมด้วยโปรตีน
  • Spirulina (ไซยาโนแบคทีเรีย Arthrospira platensis) เป็นสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินหลายเซลล์ที่มีลักษณะเป็นเส้นสาย
  • Nannochloropsis oculata เป็นชนิดหนึ่งในสกุล Nannochloropsis เป็นสาหร่ายสีเขียวขนาดเล็กเซลล์เดียว พบทั้งในทะเลและน้ำจืด สาหร่าย Nannochloropsis มีลักษณะเด่นคือเซลล์ทรงกลมหรือรูปไข่เล็กน้อย มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2–5 μm
  • Dicrateria เป็นสกุลของแฮปโทไฟต์ ประกอบด้วยสามชนิด ได้แก่ Dicrateria gilva, Dicrateria inornata, Dicrateria rotunda และ Dicrateria vlkianum โดย Dicrateria rotunda (D. rotunda) สามารถสังเคราะห์ไฮโดรคาร์บอนที่เทียบเท่ากับปิโตรเลียม (ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวที่มีจำนวนคาร์บอนตั้งแต่ 10 ถึง 38)

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกนำมาใช้ในการแปรรูปสาหร่ายอย่างไร?

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกมีบทบาทสองด้านในการแปรรูปสาหร่าย – ขั้นแรกช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยว จากนั้นช่วยเพิ่มผลได้การสกัด

ในขั้นตอนการเก็บเกี่ยว คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มต่ำช่วยให้ชีวมวลตกตะกอนโดยมุ่งกระทำต่อแวคิวโอลก๊าซภายในเซลล์สาหร่าย แวคิวโอลเหล่านี้ซึ่งตามธรรมชาติช่วยเพิ่มแรงลอยตัวและการลอย จะถูกทำลายและกำจัดก๊าซออกระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก เมื่อก๊าซถูกขจัดออกแล้ว เซลล์จะสูญเสียความสามารถในการแขวนลอย ตกตะกอนเร็วขึ้น และสามารถทำให้เข้มข้นและแยกออกจากอาหารเลี้ยงเชื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเก็บเกี่ยวสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

ในขั้นตอนการแปรรูปถัดไป จะใช้คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงเพื่อทำลายผนังเซลล์ ทำให้ปลดปล่อยสารภายในเซลล์ เช่น ลิพิด โปรตีน รงควัตถุ และสารอาหารรองได้อย่างมีประสิทธิภาพ การใช้คลื่นอัลตราโซนิกได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นวิธีสกัดที่ทรงพลังและไม่ใช้ความร้อน เหมาะสำหรับผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีความบริสุทธิ์สูงจากสาหร่ายขนาดเล็ก
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิก!


คลื่นอัลตราโซนิกสมรรถนะสูง! กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Hielscher ครอบคลุมทุกระดับ ตั้งแต่เครื่องอัลตราโซนิกขนาดกะทัดรัดสำหรับห้องปฏิบัติการ ผ่านเครื่องแบบตั้งโต๊ะ ไปจนถึงระบบอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ

Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงตั้งแต่ขนาด ห้องปฏิบัติการ ไปจนถึง ขนาดอุตสาหกรรม

เรายินดีพูดคุยเกี่ยวกับกระบวนการของคุณ

✕