Ultrasonik chiqarish va saqlash
Ultrasonik ekstraksiya va saqlash hujayra tuzilmalarini parchalash (lizis) uchun kuchli ultratovush yordamida foydalanadi. Ultratovush yordamida hujayralarni sindirish hujayra ichidagi birikmalarning yuqori samarali ekstraktsiyasiga, shuningdek mikrobial inaktivatsiyaga olib keladi. Ko'p afzalliklarga ega bo'lganligi sababli, ultrasonikatsiya oziq-ovqat sanoatida qazib olish va saqlash uchun keng qo'llaniladi. Ultrasonik ekstraksiya va oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlashning afzalliklari haqida ko'proq bilib oling!
Oziq-ovqat va o'simlik mahsulotlarini olish va saqlash uchun kuchli ultratovush
Ultrasonik ekstraktsiya: Ultrasonik ekstraktsiya - bu o'simliklar, mevalar va sabzavotlar kabi turli xil materiallardan birikmalarni olish uchun yuqori chastotali tovush to'lqinlaridan foydalanadigan jarayon. Jarayon suyuq yoki yarim qattiq materialda yuqori bosimli pufakchalarni yaratish uchun ultratovush to'lqinlaridan foydalanishni o'z ichiga oladi, ular tezda qulab tushadi, materialning hujayra devorlarini buzadigan va kerakli birikmalarni chiqaradigan kuchli issiqlik va bosim hosil qiladi.
Ultrasonik chiqarish va saqlashning ishlash printsipi
Ultrasonik ekstraktsiyaning asosiy printsipi akustik kavitatsiya deb nomlanuvchi hodisaga asoslanadi. Suyuqlik yuqori intensivlik va past chastotali (taxminan 20 kHz) ultratovush to'lqinlariga ta'sir qilganda, suyuqlikda mayda vakuum pufakchalarini hosil qiluvchi bosim to'lqinlarini hosil qiladi. Bu pufakchalar ultratovush intensivligi oshgani sayin kattalashib boradi va ular ma'lum bir o'lchamga yetganda, ular birdaniga va shiddat bilan yiqilib, zarba to'lqinini hosil qiladi va issiqlik va bosim shaklida energiya chiqaradi.
Bu jarayon hujayra devorlarining mexanik buzilishiga olib keladi, kerakli birikmalarni materialdan suyuq erituvchiga chiqaradi. Chiqarilgan aralashmalarni filtrlash yoki santrifüjlash kabi standart ajratish usullari yordamida erituvchidan ajratish mumkin.
Ultrasonik saqlash: Ultrasonik saqlanish ultratovushli ekstraktsiya bilan bir xil kavitatsion effektlarga asoslangan. Saqlash uchun yuqori chastotali tovush to'lqinlari yordamida buziladigan mikroorganizmlarning rivojlanishiga to'sqinlik qiladigan tez buziladigan oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash muddatini uzaytirish uchun kuchli ultratovush qo'llaniladi. Jarayon oziq-ovqat mahsulotlarini bakteriyalar, xamirturushlar va mog'orlarning hujayra devorlarini buzadigan, ularning yo'q qilinishiga yoki inhibisyoniga olib keladigan ultratovush to'lqinlariga ta'sir qilishni o'z ichiga oladi.
Bu jarayon mikroorganizmlarning hujayra devorlarining mexanik buzilishiga olib keladi, bu ularning yo'q qilinishiga yoki inhibisyoniga olib keladi. Ultrasonik to'lqinlar, shuningdek, hujayra membranalarining o'tkazuvchanligini oshirishi mumkin, bu esa konservantlar va boshqa mikroblarga qarshi vositalarning mikroorganizmlarga yanada samarali kirib, o'ldirishiga imkon beradi.
Ultrasonik saqlash an'anaviy saqlash usullaridan afzalroqdir, chunki u qisqaroq ishlov berish muddati, yuqori samaradorlik va oziq-ovqatning tabiiy xususiyatlari va lazzatlarini saqlab qolish qobiliyati kabi bir qator afzalliklarni taklif etadi. U soslar, sharbatlar, sut mahsulotlari, tuxumlar va go'sht kabi keng turdagi oziq-ovqat mahsulotlarida ularning saqlash muddatini uzaytirish va xavfsizligini ta'minlash uchun ishlatiladi.
Ultrasonik ekstraksiya va konservalash texnikasi an'anaviy ekstraksiya va saqlash usullariga nisbatan afzalroqdir, chunki u tezroq ekstraksiya tezligi, mukammal mahsulot sifati, yuqori rentabellik, sof mexanik issiqliksiz ishlov berish va kengroq birikmalarni ajratib olish qobiliyati kabi bir qator afzalliklarni taqdim etadi. U oziq-ovqat va ichimliklar, farmatsevtika va kosmetika kabi ko'plab sohalarda qo'llaniladi.
[/ikki_uchdan]
Ultrasonik oqsil va ferment ekstraktsiyasi
Xususan, hujayralar va hujayra osti zarrachalarida saqlanadigan fermentlar va oqsillarni ekstraktsiya qilish yuqori intensivlikdagi ultratovushning noyob va samarali qo'llanilishidir, chunki o'simliklar va urug'lar tanasida mavjud bo'lgan organik birikmalarni erituvchi yordamida olish sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin. Shuning uchun ultratovush yangi potentsial bioaktiv komponentlarni, masalan, joriy jarayonlarda hosil bo'ladigan ishlatilmaydigan qo'shimcha mahsulot oqimlaridan ajratib olish va izolyatsiya qilishda potentsial foyda keltiradi. Ultratovush, shuningdek, ferment bilan davolashning ta'sirini kuchaytirishga yordam beradi va bu bilan zarur bo'lgan ferment miqdorini kamaytiradi yoki olinadigan tegishli birikmalarning hosildorligini oshiradi.
Lipidlar va oqsillarni ultratovush yordamida olish
Ultrasonikatsiya ko'pincha soya (masalan, un yoki yog'sizlangan soya) yoki boshqa yog'li urug'lar kabi o'simlik urug'laridan lipidlar va oqsillarni ekstraktsiyasini yaxshilash uchun ishlatiladi. Bunday holda, hujayra devorlarining yo'q qilinishi presslashni (sovuq yoki issiq) osonlashtiradi va shu bilan presslash kekidagi qoldiq yog' yoki yog'ni kamaytiradi.
Uzluksiz ultratovushli ekstraksiyaning dispers oqsil hosiliga ta'siri Moulton va boshqalar tomonidan ko'rsatildi. Sonikatsiya dispers oqsilning tiklanishini bosqichma-bosqich oshirdi, chunki parcha / erituvchi nisbati 1:10 dan 1:30 gacha o'zgardi. Bu shuni ko'rsatdiki, ultratovush soya oqsilini deyarli har qanday tijorat o'tkazuvchanligida peptizatsiya qilish qobiliyatiga ega va kerakli sonikatsiya energiyasi qalinroq atala ishlatilganda eng past bo'lgan.
Fenolik birikmalar va antosiyaninlarning ultratovushli izolyatsiyasi
Pektinazalar, tsellyulazalar va gemitsellyulazlar kabi fermentlar hujayra devorlarini buzish va sharbat chiqarish qobiliyatini yaxshilash uchun sharbatni qayta ishlashda keng qo'llaniladi. Hujayra devori matritsasining buzilishi, shuningdek, sharbatga fenolik birikmalar kabi tarkibiy qismlarni chiqaradi. Ultratovush ekstraksiya jarayonini yaxshilaydi va shuning uchun odatda press kekida qoladigan fenolik birikma, alkaloidlar va sharbat hosildorligi oshishiga olib kelishi mumkin.
The beneficial effects of ultrasonic treatment on the liberation of phenolic compounds and anthocyanins from grape and berry matrix, in particular from bilberries (Vaccinium myrtillus) and black currants (>Ribes nigrum) into juice, was investigated by VTT Biotechnology, Finland using an ultrasonic processor UIP2000hd after thawing, mashing and enzyme incubation. The disruption of the cell walls by enzymatic treatment (Pectinex BE-3L for bilberries and Biopectinase CCM for black currants) was improved when combined with ultrasound. “AQSh davolash ko'proq 15% ga karabuak sharbati fenolik birikmalar konsentratsiyasini oshiradi. […] AQSh (ultratovush) ning ta'siri qora smorodina bilan ko'proq ahamiyatga ega bo'lib, ular tarkibida pektin miqdori yuqori bo'lganligi va hujayra devori arxitekturasi turlicha bo'lganligi sababli meva sharbatini qayta ishlashda ancha qiyin rezavorlar bo'lgan. […] ferment inkubatsiyasidan so'ng US (ultratovush) bilan davolashni qo'llash orqali sharbatdagi fenolik birikmalar konsentratsiyasi 15-25% ga oshdi.” (Maq. Mokkila va boshqalar, 2004)
Mikroblar va fermentlarning inaktivatsiyasi
Mikrob va fermentlarni inaktivatsiyasi (konservalash), masalan, meva sharbatlari va soslarda oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlashda ultratovushning yana bir qo'llanilishi. Bugungi kunda haroratni qisqa vaqt davomida ko'tarish orqali saqlash (pasterizatsiya) hanuzgacha mikrob yoki fermentlarni inaktivatsiya qilish uchun eng keng tarqalgan ishlov berish usuli bo'lib, bu uzoqroq saqlash muddatini (saqlash) olib keladi. Yuqori harorat ta'siri tufayli an'anaviy termal pasterizatsiya ko'pincha oziq-ovqat mahsulotlari uchun kamchiliklarga olib keladi.
Issiqlik bilan katalizlangan reaktsiyalar natijasida yangi moddalarni ishlab chiqarish va makromolekulalarni o'zgartirish, shuningdek, o'simlik va hayvon tuzilmalarining deformatsiyasi sifatni yo'qotishini kamaytirishi mumkin. Shuning uchun issiqlik bilan ishlov berish hissiy xususiyatlarning, ya'ni tuzilishi, ta'mi, rangi, hidi va ozuqaviy sifatlari, ya'ni vitaminlar va oqsillarning istalmagan o'zgarishiga olib kelishi mumkin. Ultratovush - bu termal bo'lmagan (minimal) ishlov berishning samarali alternativi.
An'anaviy issiqlik bilan ishlov berishdan farqli o'laroq, ultratovushli saqlash fermentlarni faolsizlantirish uchun akustik kavitatsiyaning energiya va kesish kuchlaridan foydalanadi. Etarli darajada past sonikatsiya darajasida hujayralardagi tarkibiy va metabolik o'zgarishlar ularni yo'q qilmasdan sodir bo'lishi mumkin. Ko'pgina xom va oqartirilmagan meva va sabzavotlarda mavjud bo'lgan va ayniqsa, yoqimsiz ta'm va jigarrang pigmentlarning rivojlanishi bilan bog'liq bo'lgan peroksidaza faolligi ultratovush yordamida sezilarli darajada kamayishi mumkin. Ultra yuqori haroratli ishlov berishga bardosh beradigan va issiqlik bilan ishlangan sut va boshqa sut mahsulotlarining sifati va yaroqlilik muddatini qisqartirishi mumkin bo'lgan lipaz va proteaz kabi termorezistent fermentlar ultratovush, issiqlik va bosimni bir vaqtda qo'llash orqali yanada samaraliroq faolsizlantirilishi mumkin. (MTS).
Ultratovush E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, Cryptosporidium kistlari va Poliovirus kabi oziq-ovqat bilan yuqadigan patogenlarni yo'q qilishda o'z salohiyatini ko'rsatdi.
Qo'llanilishi: murabbo, murabbo yoki qo'shimchalar, meva sharbatlari va soslar, go'sht mahsulotlari, sut mahsulotlari va muzqaymoqlarni saqlash.
Ultratovushning harorat va bosim bilan sinergiyasi
Ultrasonikatsiya ko'pincha boshqa mikroblarga qarshi usullar bilan birgalikda samaraliroq bo'ladi, masalan:
- termo-sonikatsiya, ya'ni issiqlik va ultratovush
- mano-sonikatsiya, ya'ni bosim va ultratovush
- mano-termo-sonikatsiya, ya'ni bosim, issiqlik va ultratovush
Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae va Aeromonas hydrophila uchun ultratovushni issiqlik va/yoki bosim bilan birgalikda qo'llash tavsiya etiladi.
Ultrasonik va boshqa oziq-ovqatlarni saqlash usullari
Yuqori bosimli gomogenizatsiya, issiqlik pasterizatsiyasi, yuqori gidrostatik bosim (HP), siqilgan karbonat angidrid (cCO2) va o'ta kritik karbonat angidrid (ScCO2), yuqori elektr maydoni impulslari (HELP) yoki mikroto'lqinli pechlar kabi boshqa termal va issiqlik bo'lmagan jarayonlardan farqli o'laroq, ultratovushni laboratoriya yoki dastgoh miqyosida osongina tekshirish mumkin – miqyosni kengaytirish uchun takrorlanadigan natijalarni yaratish. Intensivlik va kavitatsiya xarakteristikalari aniq maqsadlarga erishish uchun maxsus ekstraksiya jarayoniga osongina moslashtirilishi mumkin. Amplituda va bosim keng diapazonda o'zgarishi mumkin, masalan, eng energiya tejamkor ekstraksiya sozlamalarini aniqlash uchun.
Ultrasonik prob tipidagi ekstraktsiyani qo'llash bilan bog'liq boshqa afzalliklar - bu ekstrakt bilan ishlashning osonligi, tez bajarilishi, qoldiqlari yo'qligi, yuqori rentabellik, ekologik toza, yaxshilangan sifat va ekstrakt degradatsiyasining oldini olish.
(qarang. Chemat va boshqalar, 2011)
- To'liqroq ekstraktsiya
- Termal bo'lmagan saqlash
- Yuqori hosil
- Yuqori ozuqaviy moddalar, yuqori sifatli oziq-ovqat
- tez jarayon
- Sovuq / issiqlik bo'lmagan jarayon
- oson va xavfsiz ishlash
- past texnik xizmat ko'rsatish
Ekstraksiya va saqlash uchun yuqori samarali ultrasonikatorlar
Hielscher Ultrasonics samarali qazib olish va saqlash uchun yuqori samarali ultrasonikatorlarni ishlab chiqadi, ishlab chiqaradi va tarqatadi. Hielscher ultratovush uskunasini qazib olish va oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash uchun ishlatish nafaqat xavfsiz va ekologik jihatdan qulay, balki samarali va iqtisodiy jihatdan qo'llanilishi mumkin bo'lgan kuchli qayta ishlash texnologiyasidir. Gomogenlashtiruvchi va konservalash effekti har qanday suyuqlik yoki xamirga o'xshash oziq-ovqat mahsuloti, shu jumladan meva sharbatlari va pyuresi (masalan, apelsin, olma, greyfurt, mango, uzum, olxo'ri), shuningdek sabzavotli soslar va sho'rvalar uchun (masalan, pomidor sousi) uchun osongina ishlatilishi mumkin. yoki qushqo'nmas sho'rva), sut mahsulotlari, tuxum va go'sht.
Bizning ultratovushli gomogenizatorlar va ekstraktorlar portfelimiz qo'lda ushlab turiladigan, ko'chma qurilmalardan tijorat miqyosida katta hajmdagi inline qayta ishlash uchun to'liq sanoat ishlab chiqarish tizimlarigacha.
Dizayn, ishlab chiqarish va konsalting – Germaniyada ishlab chiqarilgan sifat
Hielscher ultrasonikatorlari eng yuqori sifat va dizayn standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va qulay foydalanish ultratovush qurilmalarimizni sanoat ob'ektlariga silliq integratsiya qilish imkonini beradi. Qo'pol sharoitlar va talabchan muhit Hielscher ultrasonikatorlari tomonidan osonlik bilan hal qilinadi.
Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya bo'lib, eng zamonaviy texnologiya va foydalanuvchilarga qulaylik bilan ajralib turadigan yuqori samarali ultratovush apparatlariga alohida e'tibor beradi. Albatta, Hielscher ultrasonikatorlari Idoralar talablariga javob beradi va UL, CSA va RoHs talablariga javob beradi.
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
---|---|---|
0,5 dan 1,5 ml gacha | na | VialTweeter | 1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml / min | UP100H |
10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000hdT |
15 dan 150 litrgacha | 3 dan 15 l / min | UIP6000hdT |
na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! / Bizdan so'rang!
Adabiyot / Adabiyotlar
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Farid Chemat, Zill-e-Huma, Muhammed Kamran Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 18, Issue 4, 2011. 813-835.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Allinger, H. (1975): American Laboratory, 7 (10), 75 (1975). Bar, R. (1987): Ultrasound Enhanced Bioprocesses, in: Biotechnology and Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).
- El’piner, I.E. (1964): Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.
- Kim, S.M. und Zayas, J.F. (1989): Processing parameter of chymosin extraction by ultrasound; in J. Food Sci. 54: 700.
- Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Combining power ultrasound with enzymes in berry juice processing, at: 2nd Int. Conf. Biocatalysis of Food and Drinks, 19-22.9.2004, Stuttgart, Germany.
- Moulton, K.J., Wang, L.C. (1982): A Pilot-Plant Study of Continuous Ultrasonic Extraction of Soybean Protein, in: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.
- Mummery, C.L. (1978): The effect of ultrasound on fibroblasts in vitro, in: Ph.D. Thesis, University of London, London, England, 1978.
Bilishga arziydigan faktlar
Ultrasonik hujayra parchalanishi
Kuchli sonikatsiya ostida fermentlar yoki oqsillar hujayra parchalanishi natijasida hujayralar yoki subhujayra organellalaridan chiqarilishi mumkin. Bunday holda, erituvchiga eritilishi kerak bo'lgan birikma erimaydigan tuzilishga o'ralgan. Uni olish uchun hujayra membranasini yo'q qilish kerak. Hujayra buzilishi sezgir jarayondir, chunki hujayra devori ichidagi yuqori osmotik bosimga bardosh bera oladi. Barcha hujayra ichidagi mahsulotlar, shu jumladan hujayra qoldiqlari va nuklein kislotalar to'siqsiz chiqarilishi yoki mahsulot denatüratsiyasining oldini olish uchun hujayra buzilishini yaxshi nazorat qilish kerak.
Ultrasonikatsiya hujayra parchalanishi uchun yaxshi boshqariladigan vosita bo'lib xizmat qiladi. Buning uchun ultratovushning mexanik ta'siri erituvchining uyali materiallarga tezroq va to'liq kirib borishini ta'minlaydi va massa o'tkazuvchanligini yaxshilaydi. Ultratovush erituvchining o'simlik to'qimalariga ko'proq kirib borishiga erishadi va massa o'tkazuvchanligini yaxshilaydi. Kavitatsiyani keltirib chiqaradigan ultratovush to'lqinlari hujayra devorlarini buzadi va matritsa komponentlarini chiqarishni osonlashtiradi.
Ultrasonik takomillashtirilgan massa uzatish ekstraktsiyani rag'batlantiradi
Umuman olganda, ultratovush hujayra membranalarining ionlarga o'tkazuvchanligiga olib kelishi mumkin va bu hujayra membranalarining selektivligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Ultratovushning mexanik faolligi erituvchilarning to'qimalarga tarqalishini qo'llab-quvvatlaydi. Ultratovush hujayra devorini kavitatsiyani kesish kuchlari bilan mexanik ravishda buzganda, u hujayradan erituvchiga o'tishni osonlashtiradi. Ultrasonik kavitatsiya orqali zarrachalar hajmining kamayishi qattiq va suyuq faza o'rtasidagi aloqa yuzasini oshiradi.
Ultrasonik liziz va E.coli ning inaktivatsiyasi
Ularning biologik xususiyatlarini o'rganish va tavsiflash uchun oz miqdorda rekombinant oqsillarni ishlab chiqarish uchun E.coli tanlangan bakteriya hisoblanadi. Tozalash teglari, masalan, poligistidin quyruq, beta-galaktosidaza yoki maltoza bog'lovchi oqsillar, odatda, ko'pchilik analitik maqsadlar uchun etarli bo'lgan soflik bilan hujayra ekstraktlaridan ajraladigan qilish uchun rekombinant oqsillarga qo'shiladi. Ultrasonikatsiya, ayniqsa, ishlab chiqarish unumdorligi past bo'lganida, oqsilning chiqishini maksimal darajada oshirishga va rekombinant oqsilning tuzilishi va faolligini saqlab qolishga imkon beradi.
Ultrasonik oksidlanish
Nazorat qilinadigan intensivlikda ultratovushni biotransformatsiya va fermentatsiyaga qo'llash, biologik ta'sirlar tufayli va hujayra massasini oson o'tkazish tufayli yaxshilangan bioprocessingga olib kelishi mumkin. Ultratovushning (20 kHz) nazorat ostida qo'llanilishining Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (sobiq Nocardia erythropolis) ning dam olish hujayralari tomonidan xolesterinning xolestenonga oksidlanishiga ta'siri Bar (1987) tomonidan o'rganilgan.
Ushbu tizim sterollar va steroidlarning mikrobial transformatsiyasiga xosdir, chunki substrat va mahsulotlar suvda erimaydigan qattiq moddalardir. Shuning uchun, bu tizim juda noyobdir, chunki hujayralar ham, qattiq moddalar ham ultratovush ta'siriga duchor bo'lishi mumkin. Hujayralarning strukturaviy yaxlitligini saqlagan va ularning metabolik faolligini ta'minlagan etarlicha past ultratovush intensivligida Bar har 10 daqiqada 5 soniya davomida ultratovush bilan 1,0 va 2,5 g / l xolesterin mikrobial bulamaçlarda biotransformatsiyaning kinetik tezligida sezilarli yaxshilanishni kuzatdi. quvvat chiqishi 0,2 Vt/sm². Ultratovush xolesterin oksidaza tomonidan xolesterinning fermentativ oksidlanishiga (2,5 g / l) ta'sir ko'rsatmadi.