Oziqaviy qoʻshimchalar uchun suvoʻtlarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish
Ultratovushli ekstraksiya suvoʻt hujayralarini samarali va tez parchalashning eng yaxshi usulidir. Ultratovush bilan ishlov berish biofaol birikmalarning toʻliq miqdorini ajratib chiqarishi mumkin, bu esa ultratovush usulini yuqori darajada samarali qiladi.
Ultratovush yordamida suvoʻtlardan oqsillar, lipidlar va fenolli birikmalarni qanday ekstraksiya qilish mumkin
Suvoʻtlar va mikrosuvoʻtlar turlari oqsillar, lipidlar, karotinoidlar, pigmentlar (masalan, fikosianinlar, astaksantin va boshqalar), fenolli birikmalar va polisaxaridlar (masalan, karragenanlar) kabi biologik faol birikmalarga boy. Shu sababli ular oziq-ovqat mahsulotlari va oziqaviy qoʻshimchalar uchun ekstraktlar ishlab chiqarishda keng qoʻllaniladigan tabiiy xomashyo hisoblanadi. Oziqaviy qoʻshimchalar uchun keng qoʻllaniladigan suvoʻt turlari Arthrospira maxima va (spirulina nomi bilan ham tanilgan), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis hamda Ulva spp. hisoblanadi. Suvoʻtlar yuqori sifatli oqsillar, lipidlar, uzun zanjirli koʻp toʻyinmagan yogʻ kislotalari (PUFA, yaʼni omega-3), polisaxaridlar (masalan, alginat, karragenan, β-glukanlar), vitaminlar va antioksidantlarning yaxshi manbai sifatida tanilgan.
Spirulina keng qoʻllaniladigan suvoʻt turi boʻlib, oqsillar kabi qimmatli biofaol birikmalarga boy (oqsillar quruq massaning 50–70% ini tashkil etadi). Spirulina FDA (Amerika Qoʻshma Shtatlarining Oziq-ovqat va dori vositalari boshqarmasi) tomonidan GRAS (odatda xavfsiz deb tan olingan) sifatida tasdiqlanganligi sababli, spirulina va spirulina ekstraktlaridan savdoga chiqariladigan oziq-ovqat mahsulotlarida yoki oziqaviy qoʻshimchalar sifatida foydalanish mumkin.
Suvoʻtlarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilishning afzalliklari
Ultratovushli ekstraksiya yuqori mahsulot chiqishi, ishonchlilik, xavfsizlik, soddalik va ekologik tozalik kabi koʻplab jihatlarda muqobil ekstraksiya usullaridan ustun turadi.
Toʻliq ekstraksiya chiqishi
Yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalari suvoʻt hujayralarini yorib ochadi va parchalaydi, natijada hujayra ichidagi moddalar ajralib chiqadi. Shu tariqa ultratovushli ekstraksiya fikobiliproteinlar, karotinoidlar, lipidlar va fenolli birikmalar kabi biofaol birikmalarning toʻliq spektrini ajratib chiqaradi.
Fikobiliproteinlarni uchta asosiy guruhga, yaʼni xlorofikosianinlar, allofikosianinlar va fikoeritrinlarga ajratish mumkin. C-fikosianin oziq-ovqat va farmatsevtika mahsulotlarida keng qoʻllaniladigan tabiiy koʻk pigmentdir. Ultratovushli ekstraksiya oqsillarning toʻliq spektrini ajratib chiqaradi.
SonoStation – 2x 2kW ultratovush qurilmalari, aralashtiriladigan rezervuar va nasosdan iborat ultratovush tizimi – ekstraksiya uchun foydalanishga qulay tizimdir.
Yuqori ekstraksiya samaradorligi
Duangsee va boshqalar (2009) Arthospira biomassasidan biofaol birikmalarni ekstraksiya qilishning ikki xil usulini (ultratovush yordamida erituvchi bilan ekstraksiya qilish hamda takroriy muzlatish va eritish orqali ekstraksiya qilish) sinab koʻrib, ultratovush yordamida erituvchi bilan ekstraksiya qilish muzlatish va eritishga (15,6%) qaraganda yuqoriroq ekstraksiya samaradorligini (22,1%) berganini aniqladilar. Ultratovush bilan ishlov berish va takroriy muzlatish hamda eritishda hujayralarning yorilishini taqqoslash ultratovush bilan ishlov berish samaraliroq ekanini koʻrsatadi. Ultratovush kavitatsiyasi suvoʻt hujayralarini tez va samarali parchalaydi, natijada takroriy muzlatish va eritish bilan ishlov berilgan spirulina hujayralariga qaraganda hujayralarning parchalanish darajasi yuqoriroq boʻladi.
Ultratovush bilan ishlov berish takroriy muzlatish va eritishga qaraganda hujayra qobigʻini buzishda samaraliroq boʻldi. Fikosianinning ekstraksiya chiqishi ishlov berish harorati ekstraksiya samaradorligiga taʼsir qilishini koʻrsatdi.
Tezkor ekstraksiya jarayoni
Yuqori unumdorlikdagi ultratovush tizimlari yuqori amplitudalar orqali suvoʻt suspenziyasiga yuqori ultratovush quvvatini uzatishi mumkin. Bu ultratovushli ekstraksiyani juda tezkor ishlov berish usuliga aylantiradi.
Haroratni nazorat qilish
Ultratovush bilan ishlov berish issiqlikka asoslanmagan, sof mexanik ekstraksiya usulidir. Ekstraksiya haroratini raqamli Hielscher ultratovush qurilmasiga sim orqali ulanadigan harorat datchigi yordamida aniq nazorat qilish mumkin. Hielscher raqamli ultratovush qurilmalarining dasturiy taʼminoti harorat chegaralarini belgilash imkonini beradi, shunda harorat chegarasiga yetganda ultratovushli gomogenizator ishlashni vaqtincha toʻxtatadi. Haroratni aniq nazorat qilish fikobiliproteinlar, vitaminlar, polifenollar, polisaxaridlar, lipidlar va boshqa biofaol birikmalar kabi issiqlikka sezgir moddalarning issiqlik taʼsirida parchalanishining oldini olish imkonini beradi.
Turli erituvchilar bilan moslik
Ultratovush bilan ishlov berish deyarli har qanday erituvchi bilan mos keladi. Suv yoki etanol kabi ekologik toza erituvchilar bilan birgalikda ultratovushli ekstraksiya toza ekstraktlar hosil qiladi. Ushbu ultratovush yordamida olingan ekstraktlarni oziq-ovqat mahsulotlariga xavfsiz qoʻshish mumkin, chunki ekstraksiya erituvchilari boʻlgan etanol va suv GRAS (odatda xavfsiz deb tan olingan) maqomiga ega.
Natijalarning takrorlanuvchanligi va jarayonni standartlashtirish
Hielscher raqamli ultratovush qurilmalari aqlli dasturiy taʼminot va ideal ekstraksiya parametrlariga erishish uchun puxta ishlab chiqilgan turli sozlamalar bilan taʼminlanadi. Dasturiy taʼminot ultratovush jarayonining barcha parametrlarini (masalan, amplituda, sof quvvat, umumiy quvvat, harorat, bosim, vaqt, sana) qayd etadi va ultratovush bilan ishlov berish maʼlumotlarini oʻrnatilgan SD-kartadagi CSV fayliga yozadi. Bu ekstraksiya jarayonini standartlashtirish hamda ultratovush bilan ishlov berish va olingan mahsulot sifatini yaqindan kuzatish imkonini beradi. Ushbu funksiyalar jarayonni standartlashtirish talablari hamda Tegishli ishlab chiqarish amaliyoti (GMP) talablarini bajarishga yordam beradi; ekstraktlar qoʻshimchalar, oziq-ovqat yoki farmatsevtika mahsulotlari uchun ishlab chiqarilganda, har ikkisi ham nihoyatda muhimdir.
Fikosianinni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish protokoli
Mazumder va boshqalar (2017) Arthospira platensis dan fikosianin va fenolli birikmalarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish uchun optimal ishlov berish parametrlarini oʻrgandilar. Fikosianin (29,9 mg/g) va jami fenolli birikmalarning (2,4 mg/g) maksimal chiqishi 40% etanol konsentratsiyasida, 34,9°C ekstraksiya haroratida, UP50H (50 watts, 30kHz) ultratovush qurilmasidan 95% amplitudada foydalanib, 104,7 sec davomida ekstraksiya qilish orqali olindi.
Vernès va boshqalar (2019) spirulinadan oqsillarni ekstraksiya qilish uchun UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ultratovush qurilmasidan foydalandilar. Ultratovush qurilmasi BS2d34 sonotrodi va ultratovushli oqim reaktori bilan jihozlangan edi (oqim hujayrasi va Seepex nasosi bilan jihozlangan ultratovushli ekstraksiya tizimining aniq tuzilishini quyidagi rasmda koʻring).
UIP1000hdT – manotermosonikatsiya (MTS) tizimi va laboratoriya miqyosida spirulinadan oqsillarni ekstraksiya qilishimiz
manba: Vernes va boshqalar 2019
Tadqiqot natijalari oqsil chiqishini optimallashtirishga qaratilgan ultratovushli ekstraksiya sharoitlari biroz oshirilgan harorat va bosimni (manotermosonikatsiya, MTS deb ataladi) oʻz ichiga olishini koʻrsatadi. MTS massa almashinuvini kuchaytiradi va ultratovushsiz anʼanaviy jarayonga (8,63 ± 1,15 g/100 g quruq massa) qaraganda 229% koʻproq oqsil (28,42 ± 1,15 g/100 g quruq massa) olish imkonini beradi.
Ekstraktda har 100 g quruq spirulina biomassasidan 28,42 g oqsil olinib, uzluksiz ultratovush bilan ishlov berish jarayonida atigi 6 daqiqada 50% oqsil ajratib olish darajasiga erishildi. Mikroskopik tasvirlar akustik kavitatsiya spirulina filamentlariga fragmentatsiya, sonoporatsiya va tuzilmaning buzilishi kabi turli mexanizmlar orqali taʼsir qilishini koʻrsatadi. Ushbu turli taʼsirlar spirulina biofaol birikmalarini ekstraksiya qilish, ajratib chiqarish va eritishni osonlashtiradi hamda samaraliroq qiladi, natijada yuqori sifatli oqsillarning yuqori chiqishiga erishiladi.
Ultratovush yordamida ekstraksiya qilingan oqsillar sifatiga kelsak, aminokislotalar ultratovush bilan ishlov berish taʼsirida parchalanmagan; shu bilan birga, ultratovush bilan ishlov berishda ularning miqdori anʼanaviy ekstraksiyaga qaraganda koʻproq boʻlgan.
Manotermosonikatsiya hamda bosim va haroratni oshirmasdan ultratovushli ekstraksiya qilish taqqoslanganda, ekstraksiya chiqishi va samaradorligidagi farq juda kichikdir. Shu sababli faqat ultratovushdan foydalanish spirulina oqsillariga boy, yuqori sifatli ekstrakt ishlab chiqarishning eng tejamkor va eng oson usuli hisoblanadi. Ultratovushli ekstraksiya laboratoriya miqyosida spirulinadan oqsillarni ekstraksiya qilish uchun mos boʻlgan ekologik toza usul boʻlib, uni tajriba va sanoat miqyosiga osongina kengaytirish mumkin. (qarang: Vernès va boshqalar 2019)
UP400St 8L hajmli partiyada suvoʻtlarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish uchun
Yuqori unumdorlikdagi ultratovushli ekstraktorlar
Kichik miqyosda erishilgan barcha ekstraksiya natijalarini kattaroq ishlab chiqarish quvvatlariga chiziqli ravishda kengaytirish mumkin. Hielscher Ultrasonics kompaniyasining laboratoriya tizimlaridan sanoat ekstraksiya tizimlarigacha boʻlgan keng mahsulot assortimenti rejalashtirilgan jarayon unumdorligiga eng mos ultratovush qurilmasini oʻz ichiga oladi. Koʻp yillik tajribaga ega xodimlarimiz texnik amalga oshirish imkoniyatini sinash va jarayonni optimallashtirishdan tortib ultratovush tizimingizni yakuniy ishlab chiqarish miqyosida oʻrnatishgacha sizga yordam beradi.
Hielscher Ultrasonics – puxta ishlab chiqilgan ekstraksiya uskunalari
Hielscher Ultrasonics mahsulot assortimenti kichik miqyosdan katta miqyosgacha boʻlgan yuqori unumdorlikdagi ultratovushli ekstraktorlarning toʻliq turkumini qamrab oladi. Qoʻshimcha aksessuarlar jarayoningizga eng mos ultratovush qurilmasi konfiguratsiyasini oson yigʻish imkonini beradi. Optimal ultratovush tizimi rejalashtirilgan unumdorlik, hajm, xomashyo, partiyali yoki oqimdagi jarayon va vaqt jadvaliga bogʻliq. Hielscher ultratovush uskunalarining mustahkamligi katta yuklama va murakkab sharoitlarda 24/7 ishlash imkonini beradi. Ultratovushli ekstraksiya jarayonlarini chiziqli ravishda kengaytirish mumkinligi ishlab chiqarishni sodda va ishonchli oshirish imkonini beradi. Ultratovushli ekstraksiya jarayonlarini chiziqli ravishda kengaytirish haqida koʻproq oʻqing!
Quyidagi kabi turli aksessuarlardan tanlang:
- turli oʻlcham, diametr va shakldagi sonotrodlar
- 200µm va undan yuqori amplitudalar uchun sonotrodlar
- turli hajm va geometriyaga ega oqim hujayrasi reaktorlari
- amplitudani kuchaytirish koeffitsiyentini oshirish yoki kamaytirish uchun koʻplab kuchaytirgich shoxlar
- ultratovushli ekstraktor, rezervuar, aralashtirgich va nasosni oʻz ichiga oladigan SonoStation kabi ultratovush bilan ishlov berish uchun toʻliq tizimlar
- ulanadigan harorat datchiklari
- ulanadigan bosim datchiklari
Yaxshi tayyorgarlikka va koʻp yillik tajribaga ega xodimlarimiz sizga maslahat beradi hamda ekstraksiya jarayoningiz talablariga eng mos ultratovush tizimini tavsiya qiladi!
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish unumdorligi haqida maʼlumot beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | quyidagi qurilmalardan tashkil topgan klaster: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Yuqori quvvatli ultratovushli gomogenizatorlar laboratoriya miqyosidan tajriba va sanoat miqyosigacha.
Adabiyotlar / Manbalar
- Anupriya Mazumder; P. Prabuthas; Hari Niwas Mishra (2017): Optimization of ultrasound-assisted solvent extraction of phycocyanin and phenolics from Arthospira platensis var. ‘lonor’ biomass. Nutrafoods (2017) 16:231-239.
- Vernès L., Abert-Vian M., El Maâtaoui M., Tao Y., Bornard I., Chemat F. (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry 54, 2019. 48-60.
- 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. - Rachen Duangsee, Natapas Phoopat, Suwayd Ningsanond (2009): Phycocyanin extraction from Spirulina platensis and extract stability under various pH and temperature. Asian Journal of Food and Agro-Industry 2009, 2(04), 819-826.
Bilishga arziydigan maʼlumotlar
Spirulina nima?
Prokaryotik bakteriya boʻlgan spirulina karotinoidlar, xlorofill va fikosianin kabi pigmentlarga boy. Karotinoidlar (masalan, toʻq sariq-sariq pigment boʻlgan β-karotin), xlorofill va fikosianin miqdori quruq massaga nisbatan mos ravishda 0,4, 1,0 va 14% boʻlishi mumkin. Fikosianin sianobakteriyalarning sitoplazmatik membranasidagi fotosintetik lamellalarda joylashgan koʻk-yashil oqsil boʻlib, biliprotein deb ataladi.
U oziq-ovqat qoʻshimchasi va oziq-ovqat boʻyogʻi, oziqaviy qoʻshimcha sifatida hamda immunodiagnostika maqsadlarida qoʻllaniladi.
Suvoʻtlarga ishlov berishda ultratovush bilan ishlov berish qanday qoʻllaniladi?
Ultratovush bilan ishlov berish choʻkishni kuchaytirish orqali suvoʻtlarni yigʻib olishni osonlashtiradi. Suvoʻt biomassasiga ultratovush bilan ishlov berilganda, suvoʻtlarning qalqib turishiga yordam beradigan hujayra ichidagi gaz vakuolalari buziladi va boʻshaydi. Vakuolalar gazdan boʻshatilgach, suvoʻt hujayralari tubga choʻkadi, bu esa suvoʻt biomassasini konsentratsiyalash va ajratishni osonlashtiradi. Suvoʻtlarni ultratovush yordamida yigʻib olish haqida koʻproq oʻqing!
Jarayonning keyingi bosqichida ultratovush bilan ishlov berish suvoʻtlardan oziq moddalar va biofaol birikmalarni ekstraksiya qilishning amaliyotda oʻzini koʻrsatgan, yuqori darajada samarali usulidir. Suvoʻtlarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish haqida koʻproq oʻqing!