Technologie de base
Les polysaccharides d'algues sont un type de mélange à plusieurs composants. La composition et l'activité des polysaccharides obtenus à partir de différentes algues par différentes méthodes d'extraction varient considérablement. Les polysaccharides d'algues sont des composés macromoléculaires polaires qui contiennent un grand nombre de groupes hydroxyle et sont facilement solubles dans l'eau. À l'heure actuelle, l'extraction des polysaccharides bruts d'algues au pays et à l'étranger adopte principalement la méthode d'extraction d'alcali dilué, d'acide dilué et d'eau chaude. Ses avantages sont un processus simple, un fonctionnement pratique et un faible coût, mais il présente également des inconvénients tels qu'un faible taux d'extraction, une perte d'activité importante et des difficultés de filtration et de purification, ce qui limite considérablement la production industrielle à grande échelle de polysaccharides d'algues.
Les méthodes traditionnelles d'extraction des polysaccharides d'algues sont principalement l'extraction acide, l'extraction alcaline, l'extraction enzymatique, etc. L'extraction acide est utilisée pour extraire les polysaccharides solubles dans une solution aqueuse acide diluée, et une valeur de pH plus faible peut éviter la dissolution de l'alginate ; l'extraction alcaline est souvent utilisée pour extraire les polysaccharides solubles dans les alcalis et l'alginate de sodium ; les conditions d'extraction enzymatiques sont douces et peuvent maintenir efficacement le caractère naturel des polysaccharides d'algues. Cependant, toutes les méthodes d'extraction ci-dessus présentent certains défauts : la méthode d'extraction acide provoque facilement l'hydrolyse des polysaccharides, la méthode d'extraction alcaline entraîne facilement une diminution de l'activité biologique des polysaccharides, la méthode d'extraction enzymatique prend du temps, la production industrielle nécessite une grande quantité d'enzyme et le coût est élevé.
Le brevet chinois CN102850410A divulgue une méthode d'extraction de polysaccharides d'algues à partir de déchets de levure de bière, qui appartient à la catégorie de la biotechnologie. Cette méthode utilise des déchets de levure de bière comme matière première pour préparer des polysaccharides d'algues. Le processus principal consiste à prétraiter les déchets de levure de bière pour éliminer les impuretés, puis à sécher et à inactiver l'enzyme, puis à utiliser l'extraction au Soxhlet pour obtenir un extrait de polysaccharide d'algues, puis à décolorer davantage avec du charbon actif, à précipiter et à déprotéiner avec des sels de métaux alcalins, à éliminer les impuretés par échange d'ions, à concentrer, à cristalliser et à sécher pour obtenir des polysaccharides d'algues. La pureté atteint plus de 98,5 %, ce qui peut être utilisé dans les domaines médical, cosmétique et alimentaire. La présente invention présente les caractéristiques d'une utilisation élevée de matières premières, d'un faible coût, d'un processus simple, d'un procédé facile, d'un fonctionnement sûr et d'une pureté de produit élevée, et est facile à industrialiser. Cependant, le temps requis pour l'ensemble du processus est encore relativement long et il existe des défauts tels que le temps et la main-d'œuvre.
Contenu de l'invention
Afin de surmonter les inconvénients de l'art antérieur, la présente invention propose un dispositif et un procédé d'extraction assistée par ultrasons de polysaccharides d'algues.
Dispositif d'extraction assistée par ultrasons de polysaccharides d'algues, le dispositif comprenant un réacteur d'extraction, un générateur d'ultrasons et un dispositif de régulation de température, le réacteur d'extraction est pourvu d'un tube d'extraction pour placer l'extrait, la paroi du tube d'extraction est dotée d'une pluralité de trous traversants, le nombre de générateurs d'ultrasons est supérieur à un, chaque générateur d'ultrasons est connecté à la cavité interne du réacteur d'extraction par l'intermédiaire d'une sonde à ultrasons correspondante, la sonde à ultrasons est disposée uniformément dans le réacteur d'extraction et à l'extérieur du tube d'extraction ; le dispositif de régulation de température comprend un régulateur de température, une sonde de détection de température et un tube chauffant, la sonde de détection de température et le tube chauffant sont respectivement connectés au régulateur de température, la sonde de détection de température et le tube chauffant sont disposés dans le tube d'extraction ; le fond de la cavité interne du réacteur d'extraction est relié à une pompe.
La conception du trou traversant de la présente invention permet au liquide d'extraction non seulement de s'infiltrer dans le liquide d'extraction pour obtenir une extraction efficace, mais également d'empêcher les débris du liquide d'extraction d'être mélangés dans le liquide d'extraction, ce qui est pratique pour l'étape suivante du traitement. De plus, cela aide le liquide dans le tube d'extraction et le liquide dans le réacteur d'extraction à réaliser l'alternance de circulation. Lorsque la concentration du liquide dans le tube d'extraction est élevée, il commence à s'écouler dans le réacteur d'extraction à l'extérieur du tube d'extraction. En même temps, le liquide dans le réacteur d'extraction à l'extérieur du tube d'extraction pénètre dans le tube d'extraction, évitant ainsi l'influence d'une viscosité élevée sur l'efficacité de l'extraction. Une fois l'extraction terminée, l'extrait peut être pompé par une pompe reliée au fond de la cavité interne du réacteur d'extraction, ce qui est plus propice à l'automatisation.
Dans la présente invention, plus d'une sonde ultrasonore est disposée uniformément dans le réacteur d'extraction, de sorte que l'action ultrasonore soit uniforme et que l'effet d'extraction soit meilleur. La sonde de détection de température et le tube chauffant sont disposés dans le tube d'extraction, ce qui permet de contrôler plus efficacement la température.
De préférence, le dispositif comprend également un dispositif d'agitation, le dispositif d'agitation comprend un agitateur et une palette d'agitation, la palette d'agitation est reliée à l'agitateur, et la palette d'agitation s'étend depuis le haut du réacteur d'extraction et est située dans le tube d'extraction. Améliorer encore l'efficacité de l'extraction.
De préférence, l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure du tube d'extraction sont respectivement séparées de l'extrémité supérieure et de l'extrémité inférieure du réacteur d'extraction. De sorte que l'énergie ultrasonique de l'extrait à traiter puisse être réalisée uniformément et en douceur, et que l'efficacité de l'extraction soit améliorée.
De préférence, le tube d'extraction est situé de manière concentrique dans le réacteur d'extraction.
Un procédé d'extraction assistée par ultrasons de polysaccharides d'algues comprend les étapes suivantes :
(1) écraser le varech, le hijiki ou le wakame, passer à travers un tamis de 60 mailles et placer le varech dans un sac en papier filtre ou une gaze pour obtenir un extrait ;
(2) placer l'extrait dans un tube d'extraction, ajouter un certain volume d'eau dans un réacteur d'extraction, et extraire par concassage ultrasonique pendant une période de temps pour obtenir un extrait ; les diverses conditions dans le réacteur d'extraction étant respectivement contrôlées comme suit : un rapport de masse matériau-liquide de 1:32 à 46, une fréquence ultrasonore de 20 à 100 kHz, une puissance ultrasonore de 120 à 200 W, une température d'extraction de 25 à 55 °C et un temps d'extraction de 22 à 28 min ;
(3) l'extrait est ensuite centrifugé, concentré, précipité à l'éthanol et filtré pour obtenir des polysaccharides d'algues bruts ;
(4) purifier les polysaccharides d'algues bruts par chromatographie sur colonne de cellulose DEAE, et enfin sécher par pulvérisation ou lyophiliser pour obtenir des polysaccharides d'algues purs.
De préférence, à l'étape (2), le rapport de masse matériau-liquide est de 1:35 à 38, la fréquence ultrasonore est de 35 à 60 kHz, la puissance ultrasonore est de 145 à 167 W, la température d'extraction est de 30 à 40 °C et la durée d'extraction est de 23 à 26 minutes.
De préférence, à l'étape (3), l'extrait après centrifugation est concentré à 1/5-1/7 du volume d'origine, et le rapport volumique du concentré à l'éthanol est de 1:3,2-3,7.
De préférence, à l'étape (4), l'éluant est un tampon NaH2PO4-NaHPO4 pH 7,2, 0,01 mol/L.
L'étape (2) de la présente invention peut être extraite de manière répétée plus de 2 fois selon les conditions réelles. Lorsque la chromatographie sur colonne de cellulose DEAE est utilisée pour la purification à l'étape (4), le taux d'élution peut être ajusté en fonction des conditions réelles.
La présente invention convient à une production industrielle, et sa production à grande échelle peut toujours maintenir un bon effet d'extraction, ce qui non seulement réduit la température d'extraction et améliore le taux d'extraction, mais raccourcit également considérablement le temps d'extraction.
L'extraction assistée par ultrasons utilise les effets de cavitation, mécaniques et thermiques générés par l'oscillation à haute fréquence des ultrasons pour former un environnement local à haute température et haute pression à l'intérieur de l'objet, provoquant la déformation et la rupture des tissus cellulaires végétaux et animaux et favorisant la dissolution des ingrédients efficaces dans les cellules. Il présente les avantages d’une perte moindre d’ingrédients actifs et d’une efficacité d’extraction élevée.
Lorsqu’un objet est soumis à des ultrasons avec la même énergie mais des fréquences différentes, les résultats peuvent être différents. Bien entendu, les résultats d’ultrasons ayant la même fréquence mais des puissances différentes, c’est-à-dire des énergies différentes, sont également différents.
Les polysaccharides d'algues extraits par la présente invention peuvent être transformés en boissons, liquides oraux, capsules et autres produits.
Le procédé de la présente invention est simple et facile à mettre en œuvre. Les polysaccharides d'algues extraits par le procédé de la présente invention sont de courte durée et d'une pureté élevée, qui peut atteindre plus de 98 % ; cela peut non seulement réduire les coûts, réduire la consommation d’énergie et faciliter l’automatisation, mais également améliorer l’efficacité de l’extraction.
