Ультразвукова екстракція колагену

• Колаген багатий на білки та широко використовується в різноманітних промислових застосуваннях, наприклад, у харчовій промисловості, фармацевтиці, добавках тощо.
• Ультразвукову обробку можна легко поєднати з ферментативною або кислотна екстракцією колагену.
• Впровадження ультразвуку в процес екстракції колагену призводить до вищих виходів та швидшої екстракції.

Вплив ультразвуку на екстракцію колагену

Ультразвук високої інтенсивності широко використовується для покращення масопереносу у вологих процесах, наприклад, екстракції, сонохімії тощо. Екстракція (також відома як ізоляція колагену) колагену може бути суттєво покращена за допомогою ультразвукової обробки. Ультразвукова обробка сприяє розщепленню субстрату колагену, розкриває фібрили колагену, таким чином полегшуючи ферментативний гідроліз або кислотну обробку.

Ферментативна екстракція за ультразвукової допомоги

Ультразвукова обробка відома своєю здатністю підвищувати активність ферментів. Цей ефект базується на ультразвуковій дисперсії та деагломерації агрегатів пепсину. Гомогенно дисперговані ферменти пропонують збільшену поверхню для масопереносу, що корелює з вищою активністю ферментів. Крім того, потужні ультразвукові хвилі розкривають фібрили колагену, так що колаген вивільняється.

Ультразвукова екстракція пепсином: Пепсин, поєднаний з ультразвуковою обробкою, збільшує вихід колагену приблизно до 124% і суттєво скорочує час екстракції в порівнянні з традиційним пепсиновим гідролізом. Аналіз кругового дихроїзму, атомно-силова мікроскопія та ФТІР довели, що потрійна спіральна структура екстрагованого колагену не постраждала від ультразвукової обробки і залишилася цілісною. (Li et al. 2009) Це робить ультразвукову екстракцію пепсином, за ультразвукової допомоги, надзвичайно практичною для харчової промисловості, пропонуючи підвищені рівні відновлення білків за значно коротшого часу обробки.

У порівняльному дослідженні ультразвукової та не-ультразвукової екстракції колагену з сухожилля великої рогатої худоби, ультразвукова обробка (20kHz, імпульсний режим 20/20 сек.) переконувала вищим виходом та ефективністю. Традиційну екстракцію проводили з пепсином в оцтовій кислоті протягом 48 годин. Ультразвукову екстракцію проводили за тих самих умов, але часи експозиції до ультразвукової обробки (3 до 24 h) та пепсину (24 до 45 годин) варіювалися, що призводило до загального часу обробки 48 годин. Ультразвуково-пепсинова екстракція показала вищу ефективність екстракції колагену, досягаючи виходу 6,2%, коли вихід традиційної екстракції становив 2,4%. Найкращі результати були досягнуті при часі ультразвукової екстракції, використовуючи 18 h. Екстрагований колаген показав непошкоджену безперервну спіральну структуру, добру розчинність та досить високу термічну стабільність. це означає, що ультразвуково-пепсинова екстракція покращила ефективність екстракції природного колагену без пошкодження якості отриманого колагену. (Ran and Wang 2014)

Ультразвукова екстракція папаїном: Колаген з риб’ячої луски може бути ефективно екстрагований за допомогою папаїнового гідролізу, поєднаного з ультразвуковою попередньою обробкою. Для ультразвуково-папаїнової екстракції колагену з риб’ячої луски були знайдені наступні оптимальні параметри процесу: тривалість ультразвукової попередньої обробки 4min, співвідношення папаїну до риб’ячої луски 4%, температура 60°C та загальний час екстракції 5h. За цих оптимальних умов швидкість екстракції колагену досягла 90,7%. (Jiang et al. 2011)

Кислотна екстракція за ультразвукової допомоги

У дослідженні Kim et al. (2012), екстракція кислоторозчинного колагену зі шкіри японського морського окуня (Lateolabrax japonicus) показала підвищений вихід та зменшений час екстракції після ультразвукової обробки на частоті 20 kHz в 0,5 M оцтовій кислоті. Екстракція за допомогою ультразвуку не змінила основних компонентів колагену, більш конкретно ланцюгів α1, α2 та β.

Ультразвукова екстракція білків з яєчної шкаралупи

Ультразвуково попередньо оброблені ферментативні гідролізати мали кращі функціональні властивості. Для ультразвукового вилучення функціональних білкових гідролізатів з яєчної шкаралупи покращуються розчинність, емульгуючі, піноутворювальні та водоутримуючі властивості.
Яєчна оболонка є багатим природним ресурсом і складається приблизно з 64 білків, включаючи колаген типів I, V та X, лізоцим, остеопонтин і сиалопротеїн. Це робить яєчну шкаралупу цікавою сировиною для вилучення білків. За допомогою ультразвукового вилучення вивільнення білків та їх функціональність можуть бути значно покращені, що призводить до швидкого, ефективного та економічного процесу.

Ультразвуково-асистоване лужне вилучення

для вилучення та розчинення цих білків
Для вилучення білків з яєчної оболонки ультразвуково-лужна обробка призвела до виходу розчиненого білка, близького до 100% від загального білка яєчної оболонки. Ультразвукова кавітація відокремлювала більші скупчення білків від яєчної оболонки та сприяла розчиненню її компонентів. Структура та властивості білків не були пошкоджені ультразвуковою обробкою і залишилися незмінними. Антиоксидантні властивості білків були однаковими для ультразвуково-асистованої лужної обробки та конвенційного вилучення.

Ультразвукове вилучення желатину

Заморожені та повітряно-сушені шкіри минтая обробляли холодними сольовими, лужними та кислотними розчинами для відділення колагенової тканини та вилучення желатину шляхом денатурації колагену при 45°C протягом чотирьох годин з обробкою потужним ультразвуком як допоміжним засобом обробки. Оцінювали вихід желатину, pH, прозорість, гелеміцність та в’язкопружні властивості, а також розподіл молекулярної маси, визначений методом PAGE-SDS. Желатин, вилучений у водяній бані при 45°C протягом чотирьох годин, використовувався як контроль. Обробка потужним ультразвуком збільшила вихід вилучення на 11,1% порівняно з контролем, тоді як гелеміцність знизилася на 7%. Температура гелеутворення також була нижчою для желатину, вилученого за допомогою ультразвуку (4,2°C). Така поведінка пов’язана з відмінностями у розподілі молекулярної маси поліпептидних клубків у желатинах. Екстракція потужним ультразвуком може використовуватися для збільшення вилучення желатину з заморожених та повітряно-сушених рибних шкір. (Olson et al. 2005)

Промислові ультразвукові системи

Hielscher Ultrasonics постачає потужні ультразвукові системи від лабораторного до настільного та промислового масштабу. Для забезпечення оптимальної продуктивності вилучення можна виконувати надійну ультразвукову обробку в складних умовах безперервно. Всі промислові ультразвукові процесори можуть забезпечувати дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200µm можна легко підтримувати безперервно в режимі роботи 24/7. Для ще вищих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах та в складних середовищах.
Зв’яжіться з нами сьогодні щодо ваших вимог до процесу! Ми будемо раді порекомендувати вам відповідну ультразвукову систему для вашого процесу!