Chiết xuất Astaxanthin siêu âm cho năng suất cao hơn
- Astaxanthin là một chất chống oxy hóa rất mạnh được sử dụng trong dược phẩm và bổ sung dinh dưỡng.
- Để sản xuất astaxanthin chất lượng cao từ các nguồn tự nhiên như tảo, cần có kỹ thuật chiết xuất hiệu suất cao.
- Khai thác siêu âm là một điều trị cơ học, cho năng suất cao của astaxanthin trong một thời gian khai thác rất ngắn.
Sonicators hiệu suất cao cho chiết xuất Astaxanthin chất lượng cao
Khai thác siêu âm là một kỹ thuật khai thác hiệu suất cao sử dụng sóng siêu âm cường độ cao để chiết xuất astaxanthin từ các nguồn tự nhiên, chẳng hạn như vi tảo, nhuyễn thể hoặc động vật giáp xác. Astaxanthin là một sắc tố carotenoid tự nhiên được biết đến với đặc tính chống oxy hóa mạnh mẽ và các lợi ích sức khỏe khác nhau. Nó thường được sử dụng như một chất bổ sung chế độ ăn uống và chất tạo màu thực phẩm. Lear làm thế nào sonication giúp cải thiện quá trình khai thác astaxanthin của bạn!
MultiSonoReactor để cải thiện khai thác astaxanthin bằng siêu âm công suất cao
Khai thác siêu âm Astaxanthin từ vi tảo
Astaxanthin để bổ sung chế độ ăn uống, được tiêu thụ bởi con người và động vật vì lợi ích sức khỏe của họ, astaxanthin được lấy từ hải sản hoặc chiết xuất từ tảo H. pluvialis. Haematococcus pluvialis là một loại vi tảo màu xanh lá cây, tạo ra hàm lượng astaxanthin cao khi áp dụng điều kiện căng thẳng, ví dụ như độ mặn cao, thiếu nitơ, nhiệt độ cao và ánh sáng. Với tối đa 9,2mg / g astaxanthin trên mỗi tế bào tảo (= lên đến 3,8% trên trọng lượng khô của H. pluvialis), Haematococcus pluvialis tích lũy hàm lượng astaxanthin tự nhiên rất cao và do đó là sinh vật được ưa thích để sản xuất astaxanthin.
Để giải phóng astaxanthin từ vi tảo xanh, các tế bào tảo phải bị phá vỡ. Ultrasonication được thiết lập tốt cho mục đích phá vỡ tế bào, ly giải và cô lập các hợp chất hoạt tính sinh học auch như lipid, chất chống oxy hóa, polyphenol và sắc tố tự nhiên. Siêu âm hiệu suất cao tạo ra các lực cơ học hoàn toàn phá vỡ thành tế bào bằng lực cắt và gây ra sự giải phóng các chất hoạt tính sinh học như astaxanthin.
Khai thác siêu âm Astaxanthin từ nấm men
Phaffia rhodozyma là một loại men giàu astaxanthin. Tuy nhiên, thành tế bào dày của P. rhodozyma, chủ yếu bao gồm glucan và chịu trách nhiệm về độ cứng của tế bào, làm cho sự gián đoạn tế bào và phân lập astaxanthin trở thành một nhiệm vụ đòi hỏi khắt khe. Các nhà nghiên cứu (Gogate et al. 2015) phát hiện ra rằng khai thác siêu âm kết hợp với axit lactic làm tăng sự gián đoạn tế bào và làm cho việc chiết xuất astaxanthin từ P. rhodozyma trở thành một quá trình xanh hơn, thân thiện với môi trường hơn. Họ đã sử dụng axit lactic làm môi trường cho sự gián đoạn và ethanol làm dung môi để chiết xuất. Năng suất tối đa của astaxanthin (90%) thu được cho phương pháp chiết xuất hỗ trợ siêu âm dựa trên việc sử dụng axit lactic 3 M, thời gian gián đoạn là 15 phút. Máy vắt siêu âm mạnh mẽ như UIP4000hd (4kW, xem pic. bên trái) kết hợp với lò phản ứng dòng chảy có áp lực cho phép tạo ra xâm thực rất dữ dội. Lực cắt hang động phá vỡ thành tế bào nấm men và thúc đẩy sự chuyển khối lượng giữa bên trong tế bào và dung môi.
- Năng suất vượt trội
- Khai thác tốc độ cao – trong vòng vài phút
- Chiết xuất chất lượng cao – nhẹ, không nhiệt
- Dung môi xanh (ví dụ: nước/ethanol)
- Hiệu quả
- Vận hành dễ dàng và an toàn
- Chi phí đầu tư và vận hành thấp
- Hoạt động 24/7 dưới nhiệm vụ hạng nặng
- Phương pháp xanh, thân thiện với môi trường
Siêu âm Astaxanthin khai thác – ở chế độ dòng chảy hàng loạt hoặc liên tục
Astaxanthin là một hợp chất ưa mỡ và có thể được hòa tan trong dung môi (ví dụ 48,0% ethanol trong ethyl acetate) và dầu (ví dụ dầu đậu nành).
Mẻ: Quá trình khai thác siêu âm có thể được vận hành như các quy trình hàng loạt đơn giản hoặc xử lý nội tuyến, nơi môi trường liên tục được đưa qua một lò phản ứng dòng chảy siêu âm.
Xử lý hàng loạt là một thủ tục dễ dàng, trong đó việc trích xuất được thực hiện theo lô. Hielscher Ultrasonics cung cấp bộ vi xử lý siêu âm cho các lô nhỏ đến lớn, tức là 1L đến 120L.
Để xử lý các lô từ 5 đến 10L, chúng tôi khuyên bạn nên UP400ST với sonotrode S24d22L2D (xem ảnh trái).
Để xử lý các lô khoảng 120L, chúng tôi khuyên bạn nên Sonicator UIP2000hdT với sonotrode RS4d40L4.
Dòng chảy qua: Đối với khối lượng lớn hơn và khai thác thương mại quy mô đầy đủ, một dòng chất lỏng liên tục được đưa qua một lò phản ứng siêu âm, nơi bùn dung môi / thực vật được sonicated mạnh.
Đối với thể tích khoảng 8L/phút, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng UIP4000hdt với sonotrode RS4d40L3 và tế bào dòng chảy có thể điều áp FC130L4-3G0
UIP2000hdT (2kW) để chiết xuất hàng loạt quy mô lớn
Ultrasonicators hiệu suất cao để khai thác
Hielscher Ultrasonics chuyên sản xuất sonicators hiệu suất cao để sản xuất chiết xuất chất lượng cao từ thực vật, nấm men và tế bào. Danh mục sản phẩm rộng rãi của Hielscher Ultrasonics phạm vi từ nhỏ, mạnh mẽ phòng thí nghiệm ultrasonicators để mạnh mẽ băng ghế dự bị và hệ thống công nghiệp đầy đủ, cung cấp siêu âm cường độ cao để khai thác hiệu quả và cô lập các thành phần hoạt tính sinh học như astaxanthin, quercetin, caffeine, curcumin, terpen vv Tất cả các sonicator kỹ thuật số từ 200W đến 16.000W đều có menu trực quan với cài đặt có thể lập trình, màn hình cảm ứng màu để vận hành thoải mái, thẻ SD tích hợp để ghi dữ liệu tự động, điều khiển từ xa của trình duyệt và nhiều tính năng thân thiện với người dùng hơn. Các sonotrodes và tế bào dòng chảy (các bộ phận, tiếp xúc với môi trường) có thể được hấp tiệt trùng và dễ dàng để làm sạch. Tất cả các ultrasonicators của chúng tôi được xây dựng cho hoạt động 24/7, yêu cầu bảo trì thấp và dễ dàng và an toàn để hoạt động.
Màn hình màu kỹ thuật số cho phép điều khiển thân thiện với người dùng của thiết bị siêu âm. Hệ thống của chúng tôi có khả năng cung cấp từ biên độ thấp đến rất cao. Để khai thác các hợp chất hóa học như astaxanthin, chúng tôi cung cấp sonotrodes siêu âm đặc biệt (còn được gọi là đầu dò siêu âm hoặc sừng) được tối ưu hóa để cô lập nhạy cảm các hoạt chất chất lượng cao. Hielscher cung cấp các sonotrodes đặc biệt cho biên độ cao kết hợp với các tế bào dòng chảy có thể điều áp có khả năng tạo ra lực cắt xâm thực cực đoan, phá vỡ ngay cả các tế bào nấm men rất chắc chắn. Sự mạnh mẽ của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Việc kiểm soát chính xác các thông số quá trình siêu âm đảm bảo khả năng tái tạo và tiêu chuẩn hóa quá trình. Hielscher quy mô công nghiệp, hệ thống khai thác siêu âm tự động được thiết kế cho năng lực sản xuất cao của chiết xuất chất lượng cao, đồng thời giảm lao động, chi phí và năng lượng.
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Văn học/Tài liệu tham khảo
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
Sự thật đáng biết
Chiết xuất Sono
Khai thác siêu âm hoặc khai thác sono dựa trên nguyên tắc xâm thực âm thanh.
Khi sóng siêu âm cường độ cao được áp dụng cho các hệ thống chất lỏng, xâm thực âm thanh xảy ra, đó là hiện tượng tạo ra, tăng trưởng và cuối cùng là sụp đổ của bong bóng chân không (xem hình bên dưới). Trong quá trình lan truyền sóng siêu âm, các bong bóng chân không dao động và phát triển cho đến khi chúng đạt đến điểm mà chúng không thể hấp thụ nhiều năng lượng hơn. Ở đỉnh cao của sự tăng trưởng bong bóng, chúng sụp đổ dữ dội, gây ra các hiệu ứng nhiệt, cơ học và hóa học cục bộ. Các hiệu ứng cơ học bao gồm áp suất cao lên đến 1000atm, nhiễu loạn và lực cắt mạnh. Những lực này phá vỡ thành tế bào và thúc đẩy chuyển khối lượng giữa bên trong tế bào và dung môi, giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học vào chất lỏng xung quanh (tức là dung môi).
Sự xâm thực âm thanh, được tạo ra bởi siêu âm tần số thấp, cường độ cao, tạo ra lực cắt mạnh và chênh lệch áp suất và nhiệt độ cao xảy ra cục bộ, cung cấp tác động cần thiết cho sự gián đoạn tế bào, trộn mạnh và truyền khối lượng. Những lực cắt siêu âm này được áp dụng thành công để khai thác cần sa.
Khai thác siêu âm các hợp chất từ thực vật và mô tế bào đã được nghiên cứu tốt. Việc áp dụng sóng siêu âm cường độ cao thúc đẩy quá trình khai thác đáng kể. Bên cạnh việc tăng cường quy trình – dẫn đến năng suất cao hơn và thời gian chiết xuất ngắn hơn – Sự suy thoái nhiệt và mất các thành phần nhạy cảm với nhiệt độ được ngăn chặn vì sonication là xử lý không nhiệt. Hơn nữa, khai thác siêu âm có chi phí đầu tư và vận hành thấp, giảm việc sử dụng dung môi và / hoặc cho phép sử dụng dung môi xanh hơn, làm cho nó trở thành một kỹ thuật khai thác kinh tế và thân thiện với môi trường. Vượt trội so với các phương pháp khai thác thông thường, khai thác hỗ trợ siêu âm (UAE) đã được áp dụng từ ngành công nghiệp thực phẩm để sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học với lợi ích kinh tế.
Sóng siêu âm mạnh phá vỡ ma trận tế bào của cấu trúc sinh học và giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học. Chuyển khối lượng giữa nguyên liệu thực vật và dung môi được tăng cường. Do các cơ chế này, khai thác siêu âm có hiệu quả cao cho việc khai thác cần sa.
astaxanthin
Astaxanthin được phân biệt bởi một màu đỏ đậm. Nó là một sắc tố tan trong chất béo được tìm thấy trong tảo (ví dụ như Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), nấm men (ví dụ Phaffia rhodozyma), cá hồi, cá hồi, nhuyễn thể, tôm và tôm càng. Astaxanthin được coi là một siêu chất chống oxy hóa vì khả năng chống oxy hóa của nó mạnh hơn mười đến hai mươi lần so với nhiều carotenoid khác, chẳng hạn như beta-carotene, lutein và zeaxanthin, và mạnh hơn hàng trăm lần so với alpha-tocopherol (vitamin E).
Astaxanthin (3,3′-dihydroxy-β, β′-carotene-4,4′-dione) là một keto-carotenoid và thuộc về một nhóm lớn hơn các hợp chất hóa học được gọi là terpen (như một tetraterpenoid), bao gồm năm tiền chất carbon, isopentenyl diphosphate và dimethylallyl diphosphate. Astaxanthin được phân loại là một loại hợp chất carotenoid có thành phần chứa oxy, cụ thể là hydroxyl (-OH) hoặc ketone (C = O), chẳng hạn như zeaxanthin và canthaxanthin. Astaxanthin là một chất chuyển hóa của zeaxanthin và / hoặc canthaxanthin, chứa cả hai nhóm chức hydroxyl và ketone. Giống như nhiều carotenoid, astaxanthin là một sắc tố tan trong lipid và được phân biệt bởi màu đỏ của nó. Carotenoids bao gồm astaxanthin nổi tiếng với khả năng chống oxy hóa.
Astaxanthin là một sắc tố đỏ và có nguồn gốc tự nhiên trong vi tảo nước mưa (Haematococcus pluvialis) và nấm men gọi là Xanthophyllomyces dendrorhous (còn được gọi là Phaffia rhodozyma). Tảo trải qua một hoặc sự kết hợp của các điều kiện khác nhau, từ thiếu chất dinh dưỡng, tăng độ mặn và ánh nắng mặt trời quá mức để tạo ra Astaxanthin. Các loài tiêu thụ những vi tảo nước ngọt bị căng thẳng, chẳng hạn như cá hồi, cá hồi đỏ, cá tráp biển đỏ, hồng hạc, động vật giáp xác (ví dụ như tôm, nhuyễn thể, cua, tôm hùm, tôm càng), phản ánh sắc tố của màu đỏ cam trong sự xuất hiện của chúng.
Là một bổ sung, astaxanthin được quản lý cho các tác dụng tăng cường sức khỏe và điều trị bệnh tật của nó. Astaxanthin là một nutraceutical được thiết lập tốt quản lý để cải thiện sức khỏe da (ví dụ như giảm nếp nhăn, thiệt hại do cháy nắng, vv).
Hơn nữa, astaxanthin ngày càng được chú ý đến việc sử dụng nó để điều trị bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, giảm nhẹ tim mạch, cholesterol cao, bệnh gan, thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi tác và ngăn ngừa ung thư.
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.