Bạn đã từng sử dụng máy đồng nhất siêu âm cho rong biển chưa?

Anh đã bao giờ dùng đồng hóa siêu âm cho rong biển chưa?

Giới thiệu về công nghệ chiết xuất tảo biển siêu âm

I. Lời giới thiệu

Tảo biển, là một nguồn tài nguyên quý giá mà đại dương trao cho loài người, giàu nhiều thành phần hoạt tính sinh học, chẳng hạn như polysaccharides, protein, axit béo, alkaloid, polyphenols và sắc tố.Những thành phần này đã cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực như y học, thực phẩm, mỹ phẩm và bảo vệ môi trường. Ví dụ, polysaccharides kelp sulfate có thể được sử dụng trong y học, thực phẩm sức khỏe và phụ gia thức ăn kháng virus,có ý nghĩa rất lớn đối với việc bảo vệ sức khỏe con người và thúc đẩy an toàn chăn nuôi gia súc và gia cầmTuy nhiên, cách chiết xuất các thành phần hoạt tính sinh học này một cách hiệu quả và thân thiện với môi trường luôn là trọng tâm của các nhà nghiên cứu khoa học và các ngành công nghiệp liên quan.Phương pháp chiết xuất truyền thống, chẳng hạn như chiết xuất dung môi và chiết xuất axit-base, có vấn đề như hiệu quả chiết xuất thấp, thời gian dài, tiêu thụ năng lượng cao và thiệt hại lớn cho các thành phần hoạt chất.Với sự tiến bộ liên tục của khoa học và công nghệ, công nghệ chiết xuất hỗ trợ siêu âm đã xuất hiện và dần dần xuất hiện trong lĩnh vực chiết xuất thành phần hoạt tính từ rong biển.

II. Nguyên tắc chiết xuất hỗ trợ siêu âm

Siêu âm là sóng âm có tần số cao hơn 20kHz. Khi nó hoạt động trên môi trường lỏng, nó sẽ tạo ra một loạt các hiệu ứng vật lý độc đáo,là chìa khóa để đạt được khai thác rong biển hiệu quả.

1. Hiệu ứng cavitation: Khi sóng siêu âm lan truyền trong chất lỏng, chúng sẽ tạo thành thay đổi áp suất định kỳ.bong bóng nhỏ trong chất lỏng sẽ mở rộng nhanh chóngTrong giai đoạn áp suất tích cực, bong bóng sẽ sụp đổ mạnh. Sự sụp đổ ngay lập tức của bong bóng này sẽ tạo ra nhiệt độ cực cao (lên đến 5000K) và áp suất (trên 100MPa),tạo ra sóng giật mạnh và microjetNhững điều kiện khắc nghiệt này có thể phá hủy thành tế bào và cấu trúc màng tế bào của rong biển,làm cho các thành phần hoạt tính sinh học trong tế bào dễ dàng được giải phóng vào dung môi chiết xuấtVí dụ, khi chiết xuất polysaccharides từ rong biển,lực tác động được tạo ra bởi hiệu ứng hố có thể phá vỡ các hạn chế của thành tế bào và cho phép các polysaccharide hòa tan nhanh chóng.

2Hiệu ứng rung động cơ học: rung động tần số cao của sóng siêu âm có thể gây rung động cơ học mạnh của môi trường lỏng và các hạt rong biển.Sự rung động này tăng tốc chuyển động tương đối giữa dung môi chiết xuất và các hạt rong biển, làm tăng tốc độ thâm nhập của dung môi vào rong biển, và do đó thúc đẩy sự khuếch tán của các thành phần hoạt chất từ rong biển vào dung môi.Lấy chiết xuất protein từ rong biển làm ví dụ, rung động cơ học cho phép dung môi xung quanh protein được đổi mới nhanh chóng, tăng tốc độ hòa tan của protein.

3Hiệu ứng nhiệt: Trong quá trình lan truyền siêu âm, một phần năng lượng sẽ được hấp thụ bởi môi trường và chuyển đổi thành năng lượng nhiệt, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của hệ thống.Sự gia tăng nhiệt độ thích hợp có thể làm giảm độ nhớt của dung môi chiết xuất, tăng hệ số khuếch tán của phân tử, và tiếp tục cải thiện hiệu quả chiết xuất.cần lưu ý rằng nhiệt độ quá cao có thể làm hỏng một số thành phần sinh học nhạy cảm với nhiệtKhi chiết xuất một số thành phần chống oxy hóa từ rong biển,Các hiệu ứng nhiệt thích hợp có thể thúc đẩy sự hòa tan của chúng mà không gây ra oxy hóa và vô hiệu hóa.

III. Lợi thế của chiết xuất hỗ trợ siêu âm trong việc chiết xuất các thành phần hoạt tính từ rong biển

So với các phương pháp chiết xuất truyền thống, công nghệ chiết xuất hỗ trợ siêu âm có nhiều lợi thế đáng kể trong việc chiết xuất các thành phần hoạt tính từ rong biển.

1. Hiệu quả và nhanh chóng: Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chiết xuất hỗ trợ siêu âm có thể rút ngắn đáng kể thời gian chiết xuất.chiết xuất siêu âm chu kỳ được sử dụng, và thời gian chiết xuất có thể được rút ngắn từ vài giờ hoặc thậm chí lâu hơn trong các phương pháp truyền thống đến 30 phút.nhưng cũng làm giảm sự phân hủy các thành phần hoạt chất có thể gây ra bởi chiết xuất lâu dàiKhi chiết xuất fucoidan từ tảo nâu, chiết xuất hỗ trợ siêu âm có thể đạt được tỷ lệ chiết xuất một giai đoạn hơn 95%, cải thiện đáng kể tỷ lệ chiết xuất của thành phần mục tiêu.

2Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường: Trong quá trình chiết xuất hỗ trợ siêu âm, mức tiêu thụ năng lượng tương ứng được giảm đáng kể do thời gian chiết xuất ngắn hơn.Đồng thời, công nghệ này có thể làm giảm việc sử dụng dung môi hữu cơ, và thậm chí trong một số trường hợp, các dung môi thân thiện với môi trường có thể được sử dụng, chẳng hạn như dung môi eutectic sâu tự nhiên dựa trên nước.khi chiết xuất polyphenol từ tảo fucoidan được trồng thương mại, việc sử dụng các dung môi eutectic sâu tự nhiên giàu nước (WRNADES) kết hợp với chiết xuất hỗ trợ siêu âm không chỉ cải thiện hiệu quả chiết xuất,nhưng cũng làm giảm tác hại của các dung môi hữu cơ đối với môi trường, và thúc đẩy sự phát triển của các quy trình sản xuất thân thiện với môi trường trong biorefining rong biển.

3Cải thiện chất lượng sản phẩm: Hiệu ứng của siêu âm tương đối nhẹ, và trong khi chiết xuất thành phần hoạt tính sinh học hiệu quả, nó có thể duy trì tốt hơn cấu trúc và hoạt động của chúng.Lấy chiết xuất phycobilisomes làm ví dụ, rất khó để có được phycobilisomes lý tưởng từ Dracaena bằng các phương pháp nghiền hóa học và cơ học,nhưng phycobilisomes hoàn chỉnh có thể được lấy bằng phương pháp xử lý siêu âm với tần số 20-50kHz và điện áp 60V trong 10 phútKhi chiết xuất một số thành phần dược phẩm từ rong biển, chiết xuất hỗ trợ siêu âm có thể đảm bảo hoạt động của các thành phần và cải thiện giá trị dược phẩm của chúng.

4. Phạm vi ứng dụng rộng: Công nghệ chiết xuất hỗ trợ siêu âm phù hợp với việc chiết xuất nhiều loại rong biển và các thành phần hoạt tính sinh học khác nhau.tảo nâu hoặc tảo đỏ, cho dù đó là polysaccharides, protein, polyphenols hoặc sắc tố, chiết xuất hiệu quả có thể đạt được bằng cách tối ưu hóa điều kiện siêu âm.chiết xuất β-carotene từ tảo muối và protein từ spirulina đã cho thấy kết quả tốt.