Czy kiedykolwiek używałeś homogenizatora ultradźwiękowego do wodorostów?

Używałeś kiedyś homogenizatora ultradźwiękowego do wodorostów?

Wprowadzenie do technologii ekstrakcji wodorostów ultradźwiękowych

I. Wprowadzenie

Łasy morskie, będące cennym zasobem ofiarowanym ludzkości przez ocean, są bogate w różnorodne składniki bioaktywne, takie jak polisacharydy, białka, kwasy tłuszczowe, alkaloidy, polifenole i pigmenty.Składniki te wykazały duży potencjał zastosowania w wielu dziedzinach, takich jak medycyna., żywności, kosmetyków i ochrony środowiska. Na przykład polisacharydy siarczanowe wodorostów mogą być stosowane w medycynie, żywności zdrowotnej i dodatkach przeciwwirusowych do pasz,które mają wielkie znaczenie dla ochrony zdrowia ludzi i promowania bezpieczeństwa hodowli zwierząt gospodarskich i drobiuJednakże sposób wyodrębnienia tych bioaktywnych składników w sposób efektywny i przyjazny dla środowiska zawsze był przedmiotem zainteresowania naukowców i związanych z nimi przemysłu.Tradycyjne metody ekstrakcji, takie jak ekstrakcja rozpuszczalnikiem i ekstrakcja kwasowo-zasadowa, mają takie problemy jak niska wydajność ekstrakcji, długi czas, wysokie zużycie energii i duże uszkodzenie składników czynnych.Wraz z ciągłym postępem nauki i technologii, technologia ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami pojawiła się i stopniowo pojawiła się w dziedzinie ekstrakcji aktywnego składnika z wodorostów.

II. Zasada ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami

Ultrasłon jest falą dźwiękową o częstotliwości powyżej 20 kHz.które są kluczem do osiągnięcia efektywnego wydobycia wodorostów.

1Efekt kawitacyjny: gdy fale ultradźwiękowe rozprzestrzeniają się w cieczy, tworzą one okresowe zmiany ciśnienia.maleńkie bąbelki (rdzenie kawitacyjne) w płynie szybko się rozszerząW fazie ciśnienia dodatniego bąbelki gwałtownie się załamują, co powoduje ekstremalnie wysokie temperatury (do 5000 K) i ciśnienie (ponad 100 MPa).tworzące silne fale uderzeniowe i mikrodżetyTe ekstremalne warunki mogą skutecznie niszczyć ścianę komórkową i strukturę błony komórkowej wodorostów.ułatwiające uwolnienie biologicznie aktywnych składników w komórkach do rozpuszczalnika ekstrakcyjnegoNa przykład, podczas ekstrakcji polisacharydów z wodorostów,siła uderzeniowa generowana przez efekt kawitacji może złamać ograniczenia ściany komórkowej i umożliwić szybko rozpuszczenie polisacharydów.

2Efekt drgań mechanicznych: Drgań ultradźwiękowych o wysokiej częstotliwości mogą powodować silne drgań mechaniczne płynnego medium i cząstek wodorostów.To wibracje przyspieszają względny ruch między rozpuszczalnikiem ekstrakcji a cząstkami wodorostów, zwiększa szybkość penetracji rozpuszczalnika do wodorostów, a tym samym sprzyja dyfuzji substancji czynnych z wodorostów do rozpuszczalnika.Przykładem jest ekstrakcja białka z wodorostów, mechaniczne drgania pozwalają szybko odnowić rozpuszczalnik wokół białka, przyspieszając szybkość rozpuszczania białka.

3Efekt cieplny: podczas rozprzestrzeniania się ultradźwięku część energii zostanie wchłonięta przez medium i przekształcona w energię cieplną, co powoduje wzrost temperatury układu.Odpowiedni wzrost temperatury może zmniejszyć lepkość rozpuszczalnika ekstrakcyjnego, zwiększa współczynnik dyfuzji cząsteczki i jeszcze bardziej poprawia wydajność ekstrakcji.Należy zauważyć, że nadmiernie wysokie temperatury mogą uszkodzić niektóre wrażliwe na ciepło składniki bioaktywneW przypadku ekstrakcji niektórych składników przeciwutleniających z wodorostówodpowiednie działanie cieplne może sprzyjać ich rozpuszczaniu bez powodowania ich utleniania i inaktywacji.

III. Zalety ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami w ekstrakcji substancji czynnych z wodorostów

W porównaniu z tradycyjnymi metodami ekstrakcji technologia ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami ma wiele znaczących zalet w ekstrakcji składników czynnych z wodorostów.

1. Wydajne i szybkie: Wiele badań wykazało, że ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami może znacznie skrócić czas ekstrakcji.stosowana jest ekstrakcja ultradźwiękowa cykliczna, a czas ekstrakcji może zostać skrócony z kilku godzin lub nawet dłużej w tradycyjnych metodach do 30 minut.ale również zmniejsza degradację składników czynnych, która może być spowodowana długotrwałą ekstrakcjąPrzy ekstrakcji fucoidanu z glonów brązowych ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami może osiągnąć prędkość ekstrakcji w jednym etapie ponad 95%, znacznie poprawiając prędkość ekstrakcji docelowego składnika.

2Oszczędność energii i ochrona środowiska: w procesie ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami odpowiednie zużycie energii jest znacznie zmniejszone ze względu na skrócenie czasu ekstrakcji.W tym samym czasie, ta technologia może zmniejszyć zużycie rozpuszczalników organicznych, a nawet w niektórych przypadkach można użyć bardziej przyjaznych dla środowiska rozpuszczalników, takich jak naturalne głębokie rozpuszczalniki euektyczne na bazie wody.w przypadku ekstrakcji polifenoli z uprawianych komercyjnie wodorostów fucoidanowych, stosowanie bogatych w wodę naturalnych głębokich rozpuszczalników euktycznych (WRNADES) w połączeniu z ekstrakcją wspomaganą ultradźwiękami nie tylko poprawia wydajność ekstrakcji,ale także zmniejsza szkodliwość organicznych rozpuszczalników dla środowiska, a także wspiera rozwój przyjaznych dla środowiska procesów produkcyjnych w biorafinacji wodorostów.

3Poprawa jakości produktu: Wpływ ultradźwięków jest stosunkowo łagodny, a jednocześnie skutecznie wydobywając składniki bioaktywne, może lepiej utrzymać ich strukturę i aktywność.Przykładem jest ekstrakcja phycobilisomes, trudno jest uzyskać z drakenowy idealne phycobilisomes metodami chemicznymi i mechanicznymi kruszenia,ale całkowite phycobilisomes można uzyskać za pomocą ultradźwiękowej o częstotliwości 20-50 kHz i napięciu 60V przez 10 minutPrzy ekstrakcji niektórych składników leczniczych z wodorostów ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami może zapewnić aktywność składników i zwiększyć ich wartość leczniczą.

4. Szeroki zakres zastosowań: technologia ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami jest odpowiednia do ekstrakcji różnych rodzajów wodorostów morskich i różnych bioaktywnych składników.Algi brązowe lub czerwone, niezależnie od tego, czy chodzi o polisacharydy, białka, polifenole czy pigmenty, efektywną ekstrakcję można osiągnąć poprzez optymalizację warunków ultradźwiękowych.Ekstrakcja β-karotenu z glonów solnych i białka ze spiruliny wykazała dobre wyniki.