Ultrasonik Kollajen Ekstraksiyonu
- Kolajen proteinler açısından zengindir ve gıda, ilaç, katkı maddeleri vb. gibi çeşitli endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Sonikasyon, kollajenin enzimatik veya asit ekstraksiyonu ile kolayca birleştirilebilir.
- Ultrasoniklerin kollajen ekstraksiyon işlemine uygulanması, daha yüksek verim ve daha hızlı ekstraksiyon ile sonuçlanır.
Kollajen Ekstraksiyonu Üzerinde Ultrasonik Etkiler
Yüksek yoğunluklu ultrason, örneğin ekstraksiyon, sonokimya vb. gibi ıslak işlemlerde kütle transferini iyileştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Kollajenin ekstraksiyonu (kollajen izolasyonu olarak da bilinir) ultrasonik tedavi ile önemli ölçüde iyileştirilebilir. Kollajen substratının bölünmesi sırasında sonikasyon yardımcıları, kollajen fibrillerini açar, böylece enzimatik hidroliz veya asit tedavisi kolaylaştırılır.
Ultrasonik Yardımlı Enzimatik Ekstraksiyon
Sonikasyon, enzim aktivitesini arttırma kabiliyeti ile bilinir. Bu etki, pepsin agregalarının ultrasonik dispersiyonuna ve deagglomerasyonuna dayanır. Homojen olarak dağılmış enzimler, daha yüksek enzim aktivitesi ile ilişkili olan kütle transferi için artan bir yüzey sunar. Ayrıca, güçlü ultrason dalgaları kollajen fibrillerini açarak kollajenin serbest bırakılmasını sağlar.
Ultrasonik Pepsin Ekstraksiyonu: Pepsin kombine ultrasonikasyon, kollajen verimini yaklaşık% 124'e kadar artırır ve geleneksel pepsin hidrolizine kıyasla ekstraksiyon süresini önemli ölçüde kısaltır. Dairesel dikroizm analizi, atomik kuvvet mikroskobu ve FTIR, ekstrakte edilen kollajenin üçlü sarmal yapısının sonikasyondan etkilenmediğini ve bozulmadan kaldığını kanıtladı. (Li ve ark. 2009) Bu, ultrasonik destekli pepsin ekstraksiyonunu gıda endüstrisi için son derece pratik hale getirir ve önemli ölçüde daha kısa bir işlem süresinde artan protein geri kazanım oranları sunar.
Sığır tendonundan kollajenin ultrasonik ve ultrasonik olmayan ekstraksiyonunun karşılaştırmalı bir çalışmasında, ultrason tedavisi (20kHz, nabız modu 20/20 sn.) daha yüksek verim ve verimlilik ile ikna edildi. Konvansiyonel ekstraksiyon, 48 saat boyunca asetik asit içinde pepsin ile gerçekleştirildi. Ultrasonik ekstraksiyon aynı koşullar altında ekstraksiyon yapıldı, ancak sonikasyona (3 ila 24 saat) ve pepsine (24 ila 45 saat) maruz kalma süreleri değiştirildi ve toplam 48 saatlik tedavi ile sonuçlandı. Ultrasonik-pepsin ekstraksiyonu, konvansiyonel ekstraksiyon verimi% 2.4 olduğunda% 6.2'lik bir verime ulaşan kollajen ekstraksiyonunun üstün verimliliğini gösterdi. En iyi sonuçlar, 18 saatlik bir ultrasonik ekstraksiyon süresinde elde edildi. Ekstrakte edilen kollajen, hasarsız bir sürekli sarmal yapı, iyi çözünürlük ve oldukça yüksek termal stabilite gösterdi. Bu, ultrasonik pepsin ekstraksiyonunun, elde edilen kollajenin kalitesine zarar vermeden doğal kollajen ekstraksiyonunun verimliliğini arttırdığı anlamına gelir. (Ran ve Wang 2014)
Ultrasonik Destekli Asit Ekstraksiyonu
Kim ve ark. (2012), Japon levrek (Lateolabrax japonicus) derisinden asitte çözünür kollajen ekstraksiyonu, 0.5 M asetik asitte 20 kHz frekansında ultrasonik tedaviden sonra verimin arttığını ve ekstraksiyon süresinin azaldığını göstermiştir. Ultrason ile ekstraksiyon, kollajenin ana bileşenlerini, daha spesifik olarak α1, α2 ve β zincirlerini değiştirmedi.
Yumurta Kabuklarından Proteinin Ultrasonik Ekstraksiyonu
Ultrasonik olarak ön işleme tabi tutulmuş enzimatik hidrolizatlar daha iyi fonksiyonel özelliklere sahipti. Tavuk yumurtası kabuğundan fonksiyonel protein hidrolizatlarının ultrasonik ekstraksiyonu için çözünürlük, emülsifiye etme, köpürme ve su tutma özellikleri geliştirilir.
Yumurta kabuğu zarı bol miktarda doğal bir kaynaktır ve Tip I, V ve X kollajen, lizozim, osteopontin ve sialoprotein dahil olmak üzere yaklaşık 64 proteinden oluşur. Bu, yumurta kabuklarını proteinlerin ekstraksiyonu için ilginç bir hammadde haline getirir. Ultrasonik ekstraksiyon ile, protein salınımı ve işlevselliği önemli ölçüde geliştirilebilir, bu da hızlı, verimli ve ekonomik bir işlemle sonuçlanır.
Ultrasonik işlemler: İtibaren laboratuvar Hedef Endüstriyel Ölçeklemek
Ultrasonik Destekli Alkali Ekstraksiyonu
bu proteinleri çıkarmak ve çözündürmek için
Yumurta kabuğu zarından protein ekstraksiyonu için, ultrasonik-alkali işlem, toplam yumurta kabuğu zarı proteininin% 100'üne yakın çözünmüş bir protein verimi ile sonuçlandı. Ultrasonik kavitasyon, daha büyük protein kümelerini yumurta kabuğu zarından ayırdı ve bileşiklerinin çözünmesini kolaylaştırdı. Protein yapısı ve özellikleri sonikasyondan zarar görmedi ve bozulmadan kaldı. Proteinlerin antioksidan özellikleri, ultrasonik destekli alkali tedavi ve konvansiyonel ekstraksiyon için aynıydı.
Ultrasonik Jelatin Ekstraksiyonu
Dondurulmuş ve havayla kurutulmuş pollock derileri, kollajen dokusunu ayırmak ve jelatini ekstrakte etmek için soğuk tuzlu su, alkali ve asit çözeltileri ile muamele edildi ve işleme yardımcısı olarak bir güç ultrason tedavisi ile dört saat boyunca kollajen denatürasyonu yapıldı. Jelatin verimi, pH, berraklık, jel mukavemeti ve viskoelastik özelliklerin yanı sıra PAGE-SDS yöntemi ile belirlenen moleküler ağırlık dağılımı değerlendirildi. Dört saat boyunca 45 ° C'de bir su banyosunda ekstrakte edilen jelatin kontrol olarak kullanıldı. Güç ultrason tedavisi, ekstraksiyon verimini kontrole kıyasla .1 artırırken, jel mukavemeti %7 azaldı. Ultrason ile ekstrakte edilen jelatinde (4.2 ° C) jelleşme sıcaklığı da daha düşüktü. Bu davranış, jelatinlerdeki polipeptit bobinlerinin moleküler ağırlık dağılımındaki farklılıklarla ilgilidir. Güç ultrason ekstraksiyonu, donmuş ve havada kurutulmuş balık derilerinden jelatin ekstraksiyonunu artırmak için kullanılabilir. (Olson ve ark. 2005)
Endüstriyel Ultrasonik Sistemler
Hielscher Ultrasonics, laboratuvardan tezgah üstü ve endüstriyel ölçeğe kadar güçlü ultrasonik sistemler sağlar. Optimum ekstraksiyon çıktısını sağlamak için, zorlu koşullar altında güvenilir sonikasyon sürekli olarak gerçekleştirilebilir. Tüm endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler, 7/24 çalışmada kolayca sürekli olarak çalıştırılabilir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodlar mevcuttur. Hielscher'ın ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır hizmet ve zorlu ortamlarda 7/24 çalışmaya izin verir.
Proses gereksinimleriniz için lütfen bugün bizimle iletişime geçin! Prosesiniz için size uygun bir ultrasonik sistem önermekten memnuniyet duyarız!
Hielscher'ın ultrasonik yüksek güçlü homojenizatörleri herhangi bir proses ölçeği için kullanılabilir – laboratuvardan üretime.
Literatür/Referanslar
- Álvarez, Carlos; Lélu, Pauline; Linç, Sarah A.; Tiwari, Brijesh K. (2018): Ultrason destekli sıralı asit/alkali izoelektrik çözündürme çökeltme (ISP) ekstraksiyonu kullanılarak uskumru bütün balığından optimize edilmiş protein geri kazanımı. LWT (İngilizce) – Gıda Bilimi ve Teknolojisi Vol. 88, Şubat 2018. 210-216.
- Jain, Surangna; Kumar Anal, Anıl (2016): Ultrasonik destekli ekstraksiyon (BAE) ve enzimatik hidroliz ile tavuk yumurtası kabuğu zarından (ESM) fonksiyonel protein hidrolizatlarının ekstraksiyonunun optimizasyonu. LWT (İngilizce) – Gıda Bilimi ve Teknolojisi Vol. 69, Haziran 2016. 295-302.
- Kim, H.K.; Kim, Y.H.; Kim, Y.J.; Park, H.J.; Lee, N.H. (2012): Ultrasonik tedavinin levrek Lateolabrax japonicus'un derilerinden kollajen ekstraksiyonu üzerindeki etkileri. Balıkçılık Bilimi Cilt 78, Sayı 78; 2013. 485-490.
- Li, Defu; Mu, Changdao; Cai, Sümei; Lin, Wei (2016): Kollajenin enzimatik ekstraksiyonunda ultrasonik ışınlama. Ultrasonik Sonokimya Cilt 16, Sayı 5; 2009. 605-609.
- Olson, D.A., Avena Bustillos, R.D., Olsen, C.W., Chiou, B., Yee, E., Bower, C.K., Bechtel, P.J., Pan, Z., Mc Hugh, T.H. (2005): Balık jelatin ekstraksiyonu için bir işleme yardımcısı olarak güç ultrasonunun değerlendirilmesi. Toplantı Özeti No. 71C-26. IFT Yıllık Toplantısı. Temmuz 2005. New Orleans, Los Angeles.
- Koşan, X.G.; Wang, LY (2014): Et endüstrisi yan ürünlerinden kollajen ekstraksiyonu için birlikte ultrasonik ve pepsin tedavisinin kullanımı. Gıda ve Tarım Bilimleri Dergisi 94(3), 2014. 585-590.
- Schmidt, M.M.; Dornelles, R.C.P.; Mello, R.O.; Kubota, E.H.; Mazutti, M.A.; Kempka, A.P.; Demiate, I.M. (2016): Kollajen ekstraksiyon işlemi. Uluslararası Gıda Araştırmaları Dergisi 23(3), 2016. 913-922.
- Siritientong, Tippawan; Bonani, Walter; Motta, Antonella; Migliaresi, Claudio; Aramwit, Pornanong (2016): Bombyx mori ipek suşunun ve ekstraksiyon süresinin serisinin moleküler ve biyolojik özellikleri üzerindeki etkileri. Biyobilim, Biyoteknoloji ve Biyokimya Vol. 80 , Iss. 2, 2016. 241-249.
- Zeng, J.N.; Jiang, B.Q.; Xiao, Z.Q., Li, S.H. (2011): Ultrasonik Ön İşlem Altında Papain ile Balık Pullarından Kollajen Ekstraksiyonu. İleri Malzeme Araştırması, Cilt 366, 2011. 421-424.
Bilmeye Değer Gerçekler
Kollajen
Kolajen, hayvan vücutlarındaki çeşitli bağ dokularındaki hücre dışı boşluktaki ana yapısal proteindir. Bağ dokusunun ana bileşeni olarak, memelilerde en bol bulunan proteindir [1] ve tüm vücut protein içeriğinin % ila 5'ini oluşturur. Kolajen, uzun fibriller oluşturmak üzere üçlü sarmallar oluşturmak üzere birbirine sarılmış amino asitlerden oluşur. En yüksek miktarda kolajen, tendonlar, bağlar ve cilt gibi lifli dokularda bulunur. Ayırt edilmesi gereken üç tür kolajen vardır:
Tip I kollajen: Deri, saç, tırnak, organlar, kemik, bağlarda proteinin% 90'ını sağlar
Tip II kollajen: Kıkırdakta proteinin P-60'ını, eklem kıkırdağında kollajenin �-90'ını sağlar
Tip III kollajen: kemik, kıkırdak, dentin, tendon ve diğer bağ dokularındaki fibröz proteine protein sağlar
Vücuttaki Kolajen
Üç kollajen tipinin her biri, vücutta farklı amaçları yerine getiren farklı proteinlerden oluşur. Kollajen tip I ve III'ün her ikisi de cilt, kaslar, kemik, saç ve tırnağın ana bileşenleridir. Sağlıkları, büyümeleri ve yeniden yapılanmaları için gereklidirler. Kollajen tip II çoğunlukla kıkırdak ve eklemlerde bulunur.
Tip I ve III kollajenlerin her ikisi de esansiyel amino asitler olarak kabul edilen 19 amino asit içerir. Fibroblastlar (bağ dokularındaki hücreler) ve osteoblastlar (kemik yapan hücreler) tarafından üretilirler. Kollajen tip I ve III'teki en önemli proteinler arasında glisin, prolin, alanin ve hidroksiprolin bulunur. Tip III fibröz bir skleroproteindir.
Glisin, kolajende en yüksek miktarda bulunan amino asittir. Prolin, glisinden sentezlenebilen ve eklemlere ve tendonlara katkıda bulunan esansiyel olmayan bir amino asittir. Hidroksiprolin, kollajenin stabilitesine katkıda bulunan bir amino asittir. Alanin, proteinlerin biyosentezi için önemli bir amino asittir.
Tip I ve III gibi, tip II kollajen de fibriller oluşturur. Bu fibriler kollajen ağı, proteoglikanların hapsedilmesini sağladığı için kıkırdakta önemlidir. Ayrıca dokuya gerilme mukavemeti sağlar.
Kaynaklar ve Kullanımlar
Kolajen, sığır, domuz gibi memelilerin bağ dokusunda bol miktarda bulunan lifli bir proteindir. Kollajenin çoğu ekstrakte edilir
domuz derilerinden ve kemiklerinden ve sığır kaynaklarından. Kollajen ekstraksiyonu için alternatif bir kaynak balık ve kümes hayvanlarıdır. Kolajen, diğer ürünlerin yanı sıra gıda, diyet takviyeleri, ilaç/medikal ve kozmetikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Kollajen ekstraksiyonu, bu protein çeşitli endüstriyel işlemlerde sentetik ajanların yerini alabildiği için büyüyen bir iştir.