Ультразвукова екстракція пігментів спіруліни
Доведено, що ультразвукова екстракція є високоефективною для виділення високоякісних екстрактів мікроводоростей. Пігменти спіруліни, такі як фікоціанін, відомі як суперфуд, які сприяють користі для здоров'я завдяки високому вмісту антиоксидантів, вітамінів і білків. Для виробництва висококонцентрованих добавок, таких як порошки та таблетки, сині пігменти повинні бути екстраговані з водоростей спіруліни.
спіруліна
Arthrospira platensis (A. platensis) і Arthrospira maxima (А. maxima) відомі під терміном спіруліна. Спіруліна - це синьо-зелені водорості, які багаті амінокислотами і антиоксидантами. Завдяки високому навантаженню поживними речовинами, такими як білки, ферменти, мінерали та вітаміни А, К, В12, залізо та марганець, вони класифікуються як суперпродукт. Рід водоростей Arthrospira відрізняється особливо високим вмістом білків. Вміст білка в ньому коливається від 53 до 68% за сухою вагою і пропонує повний спектр усіх незамінних амінокислот. Крім того, Arthrospira має велику кількість поліненасичених жирних кислот (ПНЖК), що становить приблизно від 1,5 до 2% від загального вмісту ліпідів від 5 до 6%. Ці ПНЖК містять γ-ліноленову кислоту (GLA), незамінну жирну кислоту Омега-6. Додаткові біологічно активні сполуки Arthrospira включають вітаміни, мінерали, а також фотосинтетичні пігменти.
Примітка: З наукової точки зору, Spirulina platensis (S. platensis) і Спіруліна maxima (S. maxima) правильно називати Arthrospira platensis (А. platensis) і Артроспіра максимума (A. maxima). Обидва види колись були віднесені до роду Спіруліна і до сьогоднішнього дня відомі в розмовній мові під назвою спіруліна. Хоча введення двох окремих родів Arthrospira і Spirulina в даний час є загальноприйнятим, термін спіруліна часто використовується як загальний термін.
Ультразвукова екстракція спіруліни
Ультразвукові руйнівники клітин (також звані ультразвуковими екстракторами) добре відомі своєю здатністю відкривати клітини з метою вивільнення внутрішньоклітинного матеріалу. При з'єднанні інтенсивних ультразвукових хвиль в рідини виникає явище акустичної кавітації. Кавітаційні сили руйнують клітинні стінки та посилюють масообмін, завдяки чому біологічно активні сполуки-мішені транспортуються з клітини в рідину.
Ультразвукова екстракція з клітин: мікроскопічний поперечний розріз (TS) показує механізм дії під час ультразвукової екстракції з клітин (збільшення 2000x) [джерело: Vilkhu et al. 2011]
Переваги ультразвукової екстракції
- висока врожайність,
- Неперевершена якість екстракту
- швидка екстракція
- М'який, не термічний процес
- Різні розчинники
- Сейф
- Простота в експлуатації
- Лінійне масштабування
- низькі експлуатаційні витрати
- Швидка рентабельність інвестицій
Протокол екстракції
Prabuthas et al. (2011) розробили наступний протокол екстракції для отримання високоякісного екстракту фікоціаніну: екстракцію фікоціаніну оцінювали з точки зору концентрації фікоціаніну з використанням дистильованої води та 1% розчину CaCl2. Спіруліна з морських водоростей використовується в сушеному вигляді, так як волога біомаса відразу ж утилізується бактеріями і починає розкладатися через свій поживний склад. Тому, щоб уникнути цих проблем, рекомендується використовувати біомасу висушених водоростей. Екстракція проводилася шляхом змішування 0,1 г висушеної біомаси з кількістю розчинника, ультразвукова обробка проводилася за часом і амплітудою згідно з експериментальним зразком. Суспензії зразків проводили ультразвукове дослідження за допомогою руйнівника ультразвукових елементів Hielscher UP50H з подальшим центрифугуванням протягом 15 хвилин при 13500 об/хв за допомогою холодильної центрифуги. Досліджено вміст фікоціаніну та білка під час екстракції різними розчинниками хлориду кальцію та дистильованої води.
Максимальна кількість фікоціаніну, 0,3116 мг/мл, була отримана в розчині хлориду кальцію, а потім 0,299 мг/мл у дистильованій воді. Максимальна кількість білка, 63,63%, було отримано в розчиннику дистильованої води і 54,69% в розчині хлориду кальцію. Таким чином, розчин CaCl2 був визнаний найкращим розчинником для екстракції фікоціаніну за допомогою ультразвуку.
Високоефективні ультразвукові екстрактори для екстракції спіруліни
Hielscher - ваш багаторічний досвідчений партнер, коли мова йде про потужну, надійну ультразвукову екстракцію біоактивних речовин з рослинної та фітобіомаси. Всі ультразвукові екстрактори можуть працювати 24/7 і підходять для комерційного виробництва дієтичних екстрактів. Наш асортимент продукції охоплює повний спектр від невеликих ручних біоруйнівників до пілотних ультразвукових систем і промислових ультразвукових систем. Різноманітні аксесуари, такі як різні сонотроди та реактори з проточними елементами, дозволяють оптимально адаптуватися до ваших вимог процесу. Всі ультразвукові процесори Hielscher надійні, прості в експлуатації і розроблені для зручності користувача. Наші ультразвуки з цифровим керуванням оснащені вбудованою SD-картою для автоматичного протоколювання даних ультразвуку.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
| Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
| 0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000 |
| Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
| Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
- Багаторічний досвід проведення ультразвукових захворювань
- Високоякісних
- Надійності
- Робота 24/7
- Захист від сухого ходу
- Лінійна масштабованість
- Відмінне обслуговування клієнтів
- низькі експлуатаційні витрати
- Навчання & Послуга монтажу
- Технічний центр
- Розробка процесу
- Індивідуальне ультразвукове обладнання
Наш добре навчений персонал забезпечує високий рівень обслуговування клієнтів та професійні консультації.
Зв'яжіться з нами сьогодні! Ми раді порекомендувати вам найбільш підходящий ультразвуковий екстрактор для вашого застосування.
Ультразвукові екстрактори високої потужності від лабораторних до дослідних і промислових масштабів.
Література/Список літератури
- 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.
Факти, які варто знати
спіруліна
Спіруліна - це різновид ціанобактерій (також відомих як ціанофіта), які є типом бактерій, які отримують свою енергію за допомогою фотосинтезу. Вони є єдиними фотосинтезуючими прокаріотами, здатними виробляти кисень. Назва ціанобактерії походить від кольору бактерій (грец. κυανός, трансліт. kyanós, букв. синій). Через їх колір їх також називають синьо-зеленими водоростями, хоча термін «водорості» в сучасному вжитку обмежується еукаріотами. Spirulina platensis (S. platensis) – це мультифіламентна прокаріотична ціанобактерія, яку можна легко вирощувати як монокультуру у відкритих ставках або закритих біореакторах. C-фікоціанін (C-PC) є основним фікобібіліпротеїном спіруліни.
Екстракти спіруліни
Спіруліна – популярна біологічно активна добавка, що отримується з біомаси морських ціанобактерій (синьо-зелених водоростей). Два види спіруліни, які використовуються для приготування веганських білкових і пігментних добавок, - це Arthrospira platensis і Arthrospira maxima. Екстракт, що виділяється з цих мікроводоростей, багатий антиоксидантами, амінокислотами і вітамінами. Тому порошок екстракту синього додається в соки, смузі, коктейлі та напої і надає їм красивий інтенсивний синій колір. Крім того, екстракт спіруліни можна вживати у формі таблеток.
Фікоціанін алофікоціанін і фікоеритрин є пігментно-білковими комплексами з сімейства світлозбиральних фікобіліпротеїнів, які відомі своїм інтенсивним світло-блакитним кольором. Фікоціанін є допоміжним пігментом до хлорофілу. Оскільки всі фікобібіліпротеїни є водорозчинними, вони не присутні в мембрані, натомість фікобібіліпротеїни зв'язуються у вигляді агрегатів (так званих фікобілісом) з клітинною мембраною.
Ультразвукова екстракція та руйнування клітин
Ультразвукова екстракція (ОАЕ) використовується для вивільнення та ізоляції біологічно активних сполук з фітоматеріалу, а також тканин.
Для процесів ультразвукової екстракції інтенсивні ультразвукові хвилі з'єднуються в середовище, де хвилі генерують поперемінне стиснення та розширення. Під час циклів стиснення / розширення утворюються вакуумні бульбашки, які ростуть протягом декількох циклів, поки не зможуть поглинути більше енергії настільки, що сильно вибухнуть. Вибух бульбашки створює високоенергетичний стан з локальними температурами до 5000 К, перепадами тиску 1000 атм, швидкостями нагрівання та охолодження понад 1010 К/с, а також струменями рідини зі швидкістю 280 м/с. Це явище відоме як акустична кавітація.
Ультразвукова екстракція заснована на акустичній кавітації та її гідродинамічних силах зсуву