Ultraääniuuttotekniikan toimintaperiaate ja edut

Ultraääniuuttotekniikka on suositeltava tekniikka bioaktiivisten yhdisteiden eristämiseksi kasveista. Ultraääni viittaa niihin mekaanisiin ääniaaltoihin, joiden taajuudet ovat yli 20 kHz mutta alle 10 MHz. Ultraääniuutto käyttää tyypillisesti pienempää taajuusaluetta (16 kHz-100 kHz), koska korkeammat taajuudet voivat johtaa ylimääräiseen energiaan, mikä voi johtaa aktiivisten komponenttien hajoamiseen kasvirakenteissa.

Sonikaatio mahdollistaa täydellisen uuttamisen, mikä johtaa korkeisiin uuttotuottoihin hyvin lyhyissä uuttoaikoissa. Tehokkaana uuttomenetelmänä ultraääniuutto säästää sekä kustannuksia että aikaa ja tuottaa korkealaatuisia uutteita käytettäväksi elintarvikkeissa, lisäravinteissa ja lääkkeissä.

01 Miten se toimii

Ultraääniuutto perustuu ultraäänikavitaatioon ja on puhtaasti mekaaninen hoito. Samoin kuin korkeat leikkaussekoittimet, sonotrodit tuottavat mekaanisia leikkausvoimia vain prosessiväliaineessa. Ultraääniuutto itsessään on ei-terminen, kemikaaliton uuttotekniikka.

Ultraäänikavitaatio on ääni- tai ultraäänikavitaatio, joka tapahtuu suurella teholla, joka perustuu toistuviin korkea- ja matalapainesykleihin. Vuorottelevat korkea- ja matalapainesyklit sonikaatiota 20 000 kertaa sekunnissa luovat voimakkaita leikkausvoimia ja nestemäisiä suihkuja. Tämä äärimmäinen stressi voittaa kalvon selektiivisyyden, rei'ittää ja häiritsee soluseinää ja johtaa korkealaatuiseen kuljetukseen sisäsolun ja ympäröivän liuottimen välillä. Ultraääniuutolla voidaan saavuttaa korkeammat saannot ja lyhyemmät uuttoajat. Koska ultraääniuutto on toistettava prosessi, uuttotulokset voidaan toistaa standardoidun uuttamisen laadun saavuttamiseksi.

Ultraääni kavitaatio voi paikallisesti johtaa äärimmäisiin olosuhteisiin, kuten erittäin korkeisiin paine-eroihin ja korkeisiin leikkausvoimiin. Kun kavitaatiokuplat puhkeavat kiinteiden aineiden pinnalle (esim. hiukkaset, kasvisolut, kudokset jne.), mikrosuihkut ja hiukkasten väliset törmäykset voivat aiheuttaa vaikutuksia, kuten hiukkasten repeämiä, sonoporaatiota (soluseinien ja kalvojen rei'itys) ja soluisuutta. Lisäksi kavitaatiokuplien puhkeaminen nestemäisissä väliaineissa luo turbulenssia ja kiihtymistä, mikä helpottaa massansiirtoa solun sisätilojen ja ympäröivän liuottimen välillä. Ultraäänisäteily on tehokas tapa parantaa massansiirtoprosesseja, koska ultraääni aiheuttaa kavitaatiota ja siihen liittyviä mekanismeja, kuten nestemäisten suihkujen aiheuttamaa mikromotiota, materiaalien puristusta ja dekompressiota ja sitä seuraavaa soluseinän häiriötä.

02Advantages

Ultraääniuutto voi vähentää liuottimen määrää ja tehdä liuottimen määrästä hellävaraisemman. Tämä tarkoittaa, että ultraääniuutto parantaa uuttamistuottoja ja johtaa terveellisempiin uutteisiin. Tämä johtuu sen ominaisuudesta toimia alhaisessa lämpötilassa, mikä ei voi vain vähentää lämpöhäviötä lämpötilatekijöiden vuoksi, vaan myös välttää aineiden höyrystymistä matalien kiehumispisteiden vuoksi ja ylläpitää biologisesti aktiivisia aineita. Ultraääniuutto on yksinkertainen, turvallinen ja tarkasti hallittavissa oleva sovellus. Ei-termisenä uuttomenetelmänä sonikaatio voidaan suorittaa alhaisessa lämpötilassa, jolloin vältetään lämpöherkkien, termisesti epästabiilien aineiden hajoaminen. Ultraääniuutto pystyy myös vähentämään huomattavasti tuotantoaikaa, koska matkustava ultraääni häiritsee soluseiniä, mikä vähentää vaikuttavien ainesosien siirtoaikaa kasvimateriaalista liuottimeen.

03 Ultraääniuutoksen vaikutus

Ultraäänisolujen häiriöt ja lisääntynyt massansiirto ultraääni voivat auttaa uuttoprosessia solujen häiriöillä ja tehostetulla massansiirrolla kiinteän matriisin ympärillä olevassa rajakerroksessa. Soluseinien ja kalvojen rei'itykseksi ultraääni voi parantaa soluseinien ja kalvojen läpäisevyyttä, usein välivaihe ennen kuin solut tuhoutuvat kokonaan ultraäänellä.

Ultraäänen aiheuttaman kavitaatioiden mekaaniset vaikutukset, kuten lämpö- ja paine-erot, iskuaallot, leikkausvoimat, nestemäiset suihkut ja mikrofluidiikka, parantavat liuottimen tunkeutumista solujen sisäosiin ja parantavat solujen ja liuottimien välistä massansiirtoa, jolloin solujen välinen materiaali siirretään liuottimeen.

04 Yhteenveto

Ultraääniuuttotekniikka käyttää ultraääniaaltojen tuottamaa kavitaatiota aktiivisten ainesosien uuttamiseen kasveista. Perinteisiin uuttomenetelmiin verrattuna ultraääniavusteiset uuttomenetelmät tulevat houkuttelevammiksi niiden erilaisten etujen vuoksi, kuten alhainen energiankulutus, lyhyet uuttoajat, aktiivisten yhdisteiden vähemmän tuhoaminen ja korkeat uuttotuoton.