Háttér technológia
A tengeri moszat poliszacharidjai egyfajta többkomponensű keverék. A különböző hínárokból, különböző extrakciós módszerekkel nyert poliszacharidok összetétele és aktivitása nagyon eltérő. A tengeri alga poliszacharidok poláris makromolekuláris vegyületek, amelyek nagyszámú hidroxilcsoportot tartalmaznak, és vízben könnyen oldódnak. Jelenleg a tengeri moszat nyers poliszacharidok kinyerése itthon és külföldön elsősorban a híg lúg, híg sav és forró vizes extrakció módszerét alkalmazza. Előnye az egyszerű eljárás, a kényelmes működés és az alacsony költség, de vannak olyan hátrányai is, mint az alacsony extrakciós sebesség, nagy aktivitásveszteség, valamint a szűrés és tisztítás nehézségei, ami nagymértékben korlátozza a tengeri moszat poliszacharidok nagyüzemi ipari előállítását.
A tengeri moszat poliszacharidok extrakciójának hagyományos módszerei elsősorban a savas extrakció, lúgos extrakció, enzimextrakció stb. A savas extrakciót híg savas vizes oldatban oldódó poliszacharidok extrakciójára használják, és alacsonyabb pH-értékkel elkerülhető az alginát feloldódása; lúgos extrakciót gyakran alkalmaznak lúgban oldódó poliszacharidok és nátrium-alginát extrahálására; Az enzim extrakciós körülményei enyhék, és hatékonyan megőrzik a tengeri moszat poliszacharidok természetességét. A fenti extrakciós módszerek mindegyike azonban rendelkezik bizonyos hibákkal: a savas extrakciós módszer könnyen okoz poliszacharid hidrolízist, a lúgos extrakciós módszer könnyen csökkenti a poliszacharid biológiai aktivitását, az enzimes extrakciós módszer időigényes, az ipari termelés nagy mennyiségű enzimet igényel, és a költségek magasak.
A CN 102850410A számú kínai szabadalom eljárást ismertet tengeri moszat poliszacharidok kinyerésére hulladék sörélesztőből, amely a biotechnológia kategóriájába tartozik. Ez a módszer hulladék sörélesztőt használ nyersanyagként a hínár poliszacharidok előállításához. A fő folyamat a hulladék sörélesztő előkezelése a szennyeződések eltávolítására, majd szárítása és inaktiválása az enzim, majd Soxhlet extrakcióval alga poliszacharid kivonat előállítására, majd további színtelenítés aktív szénnel, kicsapás és fehérjementesítés alkálifémsókkal, a szennyeződések eltávolítása ioncserével, töményítés és szárítás a tengeri moszat kristályosodásához és szárításához. Tisztasága eléri a 98,5%-ot, amely felhasználható az orvostudomány, a kozmetika és az élelmiszeripar területén. A jelen találmány jellemzői a magas nyersanyag-felhasználás, az alacsony költség, az egyszerű eljárás, az egyszerű eljárás, a biztonságos működés és a nagy terméktisztaság, és könnyen iparosítható. A teljes folyamat időigénye azonban még mindig viszonylag hosszú, és vannak olyan hibák, mint az idő- és munkaigényesség.
Találmányi tartalom
A technika állása szerinti hiányosságok kiküszöbölése érdekében a jelen találmány eszközt és eljárást kínál tengeri moszat poliszacharidok ultrahangos extrahálására.
Hínár poliszacharidok ultrahanggal segített extrahálására szolgáló készülék, amely extrakciós reaktorból, ultrahangos generátorból és hőmérséklet-szabályozó berendezésből áll, az extrakciós reaktor extrakciós csővel van ellátva az extraktum elhelyezésére, az extrakciós cső csőfala több átmenő furattal van ellátva, az ultrahangos generátorok száma egynél több ultrahangos generátorhoz van csatlakoztatva az extrakciós reaktor egy megfelelő ultrahangos szondán keresztül, az ultrahangos szonda egyenletesen van elhelyezve az extrakciós reaktorban és az extrakciós csövön kívül; a hőmérséklet-szabályozó készülék egy hőmérséklet-szabályozóból, egy hőmérséklet-érzékelő szondából és egy fűtőcsőből áll, a hőmérséklet-érzékelő szonda és a fűtőcső rendre a hőmérséklet-szabályozóhoz van csatlakoztatva, a hőmérséklet-érzékelő szonda és a fűtőcső az elszívócsőben van elhelyezve; az extrakciós reaktor belső üregének alja szivattyúhoz van csatlakoztatva.
A jelen találmány szerinti átmenőlyuk kialakítása lehetővé teszi, hogy az extrahálófolyadék ne csak beszivárogjon az extrahálófolyadékba a hatékony extrakció elérése érdekében, hanem megakadályozza, hogy az extrahálófolyadék törmeléke belekeveredjen az extraháló folyadékba, ami kényelmes a feldolgozás következő lépésében. Ezenkívül segíti az extrakciós csőben lévő folyadékot és az extrakciós reaktorban lévő folyadékot a keringési váltakozás megvalósításában. Ha az extrakciós csőben a folyadék koncentrációja magas, az extrakciós csövön kívül elkezd folyni az extrakciós reaktorba. Ugyanakkor az extrakciós reaktorban az extrakciós csövön kívül lévő folyadék belép az extrakciós csőbe, elkerülve a magas viszkozitás hatását az extrakciós hatékonyságra. Az extrakció befejezése után az extrakciós reaktor belső üregének aljára csatlakoztatott szivattyú segítségével a kivonat kiszivattyúzható, ami jobban elősegíti az automatizálást.
A jelen találmány szerint egynél több ultrahangos szonda egyenletesen van elrendezve az extrakciós reaktorban, így az ultrahang hatás egyenletes és az extrakciós hatás jobb. A hőmérséklet-érzékelő szonda és a fűtőcső az elszívócsőben van elrendezve, amely hatékonyabban tudja szabályozni a hőmérsékletet.
Előnyösen az eszköz tartalmaz egy keverőberendezést is, a keverőberendezés tartalmaz egy keverőt és egy keverőlapátot, a keverőlapát a keverőhöz csatlakozik, a keverőlapát pedig az extrakciós reaktor tetejétől nyúlik ki, és az extrakciós csőben helyezkedik el. Tovább javítja az extrakciós hatékonyságot.
Előnyösen az extrakciós cső felső és alsó vége külön van elválasztva az extrakciós reaktor felső és alsó végétől. Annak érdekében, hogy a kezelendő kivonat ultrahangos energiáját egyenletesen és zökkenőmentesen lehessen végrehajtani, és az extrakció hatékonysága javuljon.
Az extrakciós cső előnyösen koncentrikusan van elhelyezve az extrakciós reaktorban.
A tengeri moszat poliszacharidok ultrahangos extrakciójának módszere a következő lépéseket tartalmazza:
(1) a moszat, a hijiki vagy a wakame zúzása, átszitálása 60 mesh-es szitán, és a moszat szűrőpapír zacskóba vagy gézbe helyezése kivonat előállításához;
(2) az extraktumot egy extrakciós csőbe helyezzük, bizonyos térfogatú vizet adunk egy extrakciós reaktorhoz, és ultrahangos aprítással extraháljuk egy ideig, hogy kivonatot kapjunk; ahol az extrakciós reaktorban a különböző körülmények a következők szerint vannak szabályozva: anyag-folyadék tömegarány 1:32-46, ultrahang frekvencia 20-100 kHz, ultrahang teljesítmény 120-200 W, extrakciós hőmérséklet 25-55 °C és extrakciós idő 22-28 perc;
(3) az extraktumot tovább centrifugáljuk, betöményítjük, etanollal kicsapjuk és szűrjük, így nyers tengeri moszat poliszacharidokat kapunk;
(4) a nyers hínár poliszacharidok tisztítása DEAE cellulóz oszlopkromatográfiával, végül porlasztva szárítás vagy fagyasztva szárítás tiszta tengeri moszat poliszacharidok előállítására.
Előnyösen a (2) lépésben az anyag-folyadék tömegarány 1:35-38, az ultrahang frekvencia 35-60 kHz, az ultrahang teljesítmény 145-167 W, az extrakciós hőmérséklet 30-40 °C, és az extrakciós idő 23-26 perc.
Előnyösen a (3) lépésben a centrifugálás után a kivonatot az eredeti térfogat 1/5-1/7-ére koncentráljuk, és a koncentrátum etanolhoz viszonyított térfogataránya 1:3,2-3,7.
Előnyösen a (4) lépésben az eluens pH=7,2, 0,01 mol/l NaH2PO4-NaHPO4 puffer.
A jelen találmány (2) lépése a tényleges körülményeknek megfelelően többszörösen extrahálható. Ha a (4) lépésben DEAE cellulóz oszlopkromatográfiát használunk a tisztításhoz, az elúciós sebesség a tényleges körülményeknek megfelelően beállítható.
A jelen találmány alkalmas ipari termelésre, és a nagyított gyártása továbbra is fenntartja a jó extrakciós hatást, ami nemcsak az extrakciós hőmérsékletet csökkenti és javítja az extrakciós sebességet, hanem nagymértékben lerövidíti az extrakciós időt is.
Az ultrahanggal segített extrakció az ultrahang nagyfrekvenciás oszcillációja által generált kavitációs, mechanikai és termikus hatásokat felhasználva helyi magas hőmérsékletű és nagynyomású környezetet hoz létre az objektumon belül, deformációt és repedést okozva a növényi és állati sejtszövetekben, valamint elősegíti a hatékony összetevők feloldódását a sejtekben. Előnye a kevesebb hatóanyagveszteség és a magas extrakciós hatékonyság.
Ha egy tárgyra azonos energiájú, de eltérő frekvenciájú ultrahang hat, az eredmények eltérőek lehetnek. Természetesen az azonos frekvenciájú, de eltérő teljesítményű, azaz eltérő energiájú ultrahang eredményei is eltérőek.
A találmány szerint extrahált hínár poliszacharidok italokká, orális folyadékokká, kapszulákká és egyéb termékekké fejleszthetők.
A jelen találmány szerinti eljárás egyszerű és könnyen kezelhető. A találmány szerinti eljárással extrahált hínár poliszacharidok rövid ideig tartóak és nagy tisztaságúak, amelyek elérhetik a 98%-ot; nemcsak költségeket takaríthat meg, csökkenti az energiafogyasztást és megkönnyíti az automatizálást, hanem javítja a kitermelési hatékonyságot is.
