Cải thiện việc thu hoạch vi tảo bằng xử lý siêu âm
Vi tảo giàu lipid, protein và vi chất dinh dưỡng, khiến vi tảo trở thành nguồn dinh dưỡng quý giá. Do thành tế bào tảo có cấu trúc bền vững và cần chiết xuất các hợp chất nội bào ở công đoạn sau – đặc biệt là lipid và vi chất dinh dưỡng – nên cần một công nghệ phi nhiệt, hiệu suất cao. Với các thiết bị siêu âm của mình, Hielscher cung cấp giải pháp xử lý vượt trội, giúp tạo thuận lợi và nâng cao hiệu quả của hai bước xử lý thiết yếu – cô đặc sinh khối và phá vỡ tế bào.
Thiết bị siêu âm UIP1000hdT để xử lý tảo
Một thiết bị siêu âm – Hai bước trong xử lý tảo
- Thu hoạch tảo không gây phá hủy
Không ảnh hưởng đến khả năng sống cũng không làm tổn hại tính toàn vẹn của cấu trúc xoắn đa bào điển hình của Arthrospira platensis. Dao động siêu âm nhẹ và hiện tượng xâm thực khiến các túi khí bên trong tế bào Arthrospira platensis xẹp xuống, nhờ đó cho phép các tế bào vốn có khả năng nổi lắng xuống. Điều này tạo thuận lợi cho việc cô đặc sinh khối tảo. - Phá vỡ tế bào để chiết xuất (lipid, protein, hợp chất có hoạt tính sinh học)
Ở bước xử lý thứ hai là chiết xuất, siêu âm cường độ cao được sử dụng để phá vỡ cấu trúc tế bào của Arthrospira platensis nhằm giải phóng các hợp chất nội bào như lipid, protein và các hợp chất có hoạt tính sinh học.
Tìm hiểu thêm về chiết xuất tảo bằng siêu âm!
Tăng cường thu hoạch tảo bằng siêu âm
Trong nghiên cứu của Lecina và cộng sự (2015), các dịch nuôi cấy vi khuẩn lam Arthrospira fusiformis (cũng là Arthrospira platensis) được xử lý bằng siêu âm không gây phá vỡ tế bào, cho thấy sự cải thiện đáng kể trong việc lắng và thu hồi sinh khối. Bằng cách áp dụng trường siêu âm cường độ thấp (≤0,5 W/mL), các nhà nghiên cứu đã tạo ra sự kết bông thuận nghịch mà không làm suy giảm khả năng sống hoặc thay đổi hình thái tế bào – một yêu cầu đối với các ứng dụng cần các phân tử sinh học nguyên vẹn hoặc tế bào sống để tiếp tục nuôi cấy.
Với “phương pháp xử lý siêu âm không gây phá vỡ tế bào, các vi tảo này có thể dễ dàng lắng xuống, nhờ đó cô đặc sinh khối khoảng 30 lần đồng thời đạt hiệu suất thu hồi khoảng 80–85%.” (Lecina và cộng sự, 2015)
Thiết bị chiết xuất siêu âm UIP2000hdT với buồng phản ứng bằng thép không gỉ để chiết xuất lipid, protein và các hợp chất có hoạt tính sinh học từ tảo ở quy mô thương mại.
Thiết bị siêu âm hiệu suất cao để thu hoạch và chiết xuất tảo
Các thiết bị siêu âm Hielscher là những thiết bị xử lý siêu âm tiên tiến, hiệu suất cao, được thiết kế cho cả ứng dụng ở quy mô phòng thí nghiệm và công nghiệp, khiến chúng đặc biệt phù hợp với các quy trình thu hoạch và chiết xuất tảo. Trong giai đoạn thu hoạch, các hệ thống Hielscher cho phép xử lý siêu âm cường độ thấp một cách chính xác để thúc đẩy sự kết tụ và lắng tế bào mà không làm tổn hại tính toàn vẹn của tế bào. Sau đó, khả năng xử lý ở cường độ cao cho phép phá vỡ tế bào có kiểm soát, tạo thuận lợi cho việc giải phóng hiệu quả lipid, sắc tố và vi chất dinh dưỡng nội bào. Với biên độ và chế độ chu kỳ có thể điều chỉnh, các chế độ vận hành liên tục và thiết kế bền chắc, các thiết bị siêu âm Hielscher hỗ trợ xử lý sinh học có khả năng mở rộng quy mô và tiết kiệm năng lượng – khiến chúng trở thành công cụ chủ chốt trong các nhà máy lọc sinh học tảo hiện đại.
- hiệu suất cao
- công nghệ hiện đại nhất
- độ tin cậy và độ bền chắc
- kiểm soát quy trình chính xác, có thể điều chỉnh
- xử lý theo mẻ và trực tiếp trên đường ống
- cho mọi thể tích
- phần mềm thông minh
- các tính năng thông minh (ví dụ: khả năng lập trình, ghi nhật ký dữ liệu, điều khiển từ xa)
- vận hành dễ dàng và an toàn
- ít cần bảo trì
- CIP (vệ sinh tại chỗ)
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức
Các thiết bị siêu âm Hielscher nổi tiếng với tiêu chuẩn chất lượng và thiết kế cao nhất. Độ bền chắc và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các thiết bị siêu âm của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Các thiết bị siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng các điều kiện khắc nghiệt và môi trường có yêu cầu cao.
Hielscher Ultrasonics là công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng đến các thiết bị siêu âm hiệu suất cao có công nghệ hiện đại nhất và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các thiết bị siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Bảng dưới đây cung cấp thông tin tham khảo về năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị được khuyến nghị |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200mL/min | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 đến 150L | 3 đến 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 đến 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | lớn hơn | cụm thiết bị UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics sản xuất các thiết bị đồng nhất hóa siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ hóa và chiết xuất ở quy mô phòng thí nghiệm, thí điểm và công nghiệp.
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- Martí Lecina, Jordi Prat, Carlos J. Paredes, Jordi J. Cairó (2025): Non-disruptive sonication of A. fusiformis (A. platensis) cultures facilitates its harvesting. Algal Research, Volume 7, 2015. 1-4.
- 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. - Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
Câu hỏi thường gặp
Sự lắng tế bào được tạo ra như thế nào?
Sự lắng tế bào chủ yếu được tạo ra do các túi khí nội bào xẹp xuống, làm gián đoạn việc điều chỉnh sức nổi. Điều này làm tăng khối lượng riêng của tế bào, khiến tế bào chìm ra khỏi vùng có ánh sáng, đặc biệt ở các sinh vật phù du như vi khuẩn lam.
Không bào khí trong tế bào là gì?
Không bào khí là các cấu trúc chứa khí được bao bọc bởi protein, có ở các sinh vật nhân sơ sống trong nước, bao gồm vi khuẩn lam. Chúng giúp kiểm soát sức nổi, cho phép tế bào điều chỉnh vị trí theo chiều thẳng đứng trong cột nước để tiếp cận ánh sáng và chất dinh dưỡng một cách tối ưu.
Vi khuẩn lam là gì?
Vi khuẩn lam là các sinh vật nhân sơ có khả năng quang hợp và tạo oxy, thường gặp trong môi trường nước ngọt và biển. Chúng đóng vai trò chủ chốt trong cố định nitơ và sản xuất sơ cấp, đồng thời có thể gây ra hiện tượng tảo nở hoa có hại trong điều kiện phú dưỡng.
Arthrospira fusiformis là gì?
Arthrospira fusiformis là một loài vi khuẩn lam dạng sợi, sống phù du, được biết đến với hình thái xoắn. Loài này phát triển mạnh trong các hồ soda có tính kiềm và là thành phần chính trong chế độ ăn của hồng hạc. Trong sản xuất thương mại, loài này được nuôi trồng dưới tên “Spirulina” nhờ hàm lượng protein và chất dinh dưỡng cao.
Xử lý siêu âm tác động đến tảo như thế nào?
Xử lý siêu âm phá vỡ tế bào tảo thông qua hiện tượng xâm thực, dẫn đến tổn thương màng, xẹp túi khí và suy giảm quang hợp. Ở các vi khuẩn lam như Microcystis aeruginosa, mức độ nhạy cảm với xử lý siêu âm tăng lên sau khi tế bào phân chia, có thể do những điểm yếu về cấu trúc vào cuối pha sáng của chu kỳ ngày đêm.
Hielscher Ultrasonics sản xuất các thiết bị đồng nhất hóa siêu âm hiệu suất cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.