배경기술
해초 다당류는 다성분 혼합물의 한 유형입니다. 다양한 추출 방법에 따라 다양한 해조류에서 얻은 다당류의 구성과 활성은 크게 다릅니다. 해초 다당류는 많은 수산기를 함유하고 물에 쉽게 용해되는 극성 고분자 화합물입니다. 현재 국내외의 해조류 조다당체 추출은 주로 묽은 알칼리, 묽은 산, 열수 추출 방법을 채택하고 있다. 공정이 간단하고 조작이 편리하며 비용이 저렴한 것이 장점이지만 추출률이 낮고 활성 손실이 크며 여과 및 정제가 어렵다는 단점도 있어 해조류 다당류의 대규모 산업 생산이 크게 제한됩니다.
해초 다당류를 추출하는 전통적인 방법은 주로 산 추출, 알칼리 추출, 효소 추출 등입니다. 산 추출은 묽은 산성 수용액에 용해되는 다당류를 추출하는 데 사용되며 pH 값이 낮을수록 알지네이트의 용해를 피할 수 있습니다. 알칼리 추출은 알칼리 가용성 다당류와 알긴산 나트륨을 추출하는 데 자주 사용됩니다. 효소 추출 조건은 온화하여 해조류 다당류의 자연성을 효과적으로 유지할 수 있습니다. 그러나 위의 모든 추출 방법에는 특정 결함이 있습니다. 산 추출 방법은 다당류 가수분해를 쉽게 일으키고, 알칼리 추출 방법은 다당류 생물학적 활성을 쉽게 감소시키며, 효소 추출 방법은 시간이 많이 걸리고, 산업 생산에는 다량의 효소가 필요하며 비용이 높습니다.
중국 특허 CN102850410A에는 폐맥주 효모로부터 해조류 다당류를 추출하는 방법이 개시되어 있으며 이는 생명공학 분야에 속합니다. 이 방법은 폐맥주효모를 원료로 사용하여 해조류 다당류를 제조하는 방법이다. 주요 공정은 폐맥주효모를 전처리하여 불순물을 제거한 후 건조 및 효소를 불활성화시킨 후 속슬렛 추출법을 이용하여 해조 다당류 추출물을 얻고, 추가로 활성탄으로 탈색하고, 알칼리 금속염으로 침전 및 탈단백화하고, 이온 교환으로 불순물을 제거하고, 농축하고, 결정화 및 건조하여 해조 다당류를 얻는다. 순도는 98.5% 이상으로 의약, 화장품, 식품 분야에 사용할 수 있습니다. 본 발명은 원료이용률이 높고 비용이 저렴하며 공정이 간단하고 방법이 용이하며 조작이 안전하고 제품순도가 높으며 산업화가 용이한 특징을 갖고 있다. 그러나 전체 공정에 소요되는 시간은 여전히 상대적으로 길고, 시간과 노동력이 많이 소요되는 등의 결점이 있다.
발명내용
선행 기술의 단점을 극복하기 위해, 본 발명은 해초 다당류의 초음파를 이용한 추출 장치 및 방법을 제공한다.
해초 다당류의 초음파 보조 추출을 위한 장치는 추출 반응기, 초음파 발생기 및 온도 제어 장치를 포함하고, 추출 반응기에는 추출물을 배치하기 위한 추출 튜브가 제공되고, 추출 튜브의 튜브 벽에는 복수의 관통 구멍이 제공되고, 초음파 발생기의 수는 2개 이상이며, 각 초음파 발생기는 해당 초음파 프로브를 통해 추출 반응기의 내부 공동에 연결되고, 초음파 프로브는 추출 반응기 내부 및 추출 튜브 외부에 고르게 배열됩니다. 온도 제어 장치는 온도 컨트롤러, 온도 감지 프로브 및 가열 튜브를 포함하고, 온도 감지 프로브 및 가열 튜브는 각각 온도 컨트롤러에 연결되고, 온도 감지 프로브 및 가열 튜브는 추출 튜브에 배열됩니다. 추출 반응기의 내부 공동 바닥은 펌프에 연결됩니다.
본 발명의 관통홀의 설계는 추출액이 추출액에 침투하여 효과적인 추출을 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 추출액의 잔해물이 추출액에 섞이는 것을 방지하여 다음 단계의 처리에 편리하다. 또한 추출 튜브의 액체와 추출 반응기의 액체가 순환 교대를 실현하도록 돕습니다. 추출관 내의 액체 농도가 높으면 추출관 외부의 추출 반응기로 흘러 들어가기 시작합니다. 동시에 추출 튜브 외부의 추출 반응기의 액체는 추출 튜브로 유입되어 추출 효율성에 대한 높은 점도의 영향을 피합니다. 추출이 완료된 후 추출 반응기의 내부 공동 바닥에 연결된 펌프로 추출물을 펌핑할 수 있어 자동화에 더욱 유리합니다.
본 발명에서는 추출 반응기 내에 하나 이상의 초음파 탐침을 고르게 배열함으로써 초음파 작용이 균일하고 추출 효과가 더 좋다. 온도 감지 프로브와 가열 튜브가 추출 튜브에 배열되어 온도를 보다 효과적으로 제어할 수 있습니다.
바람직하게는, 장치는 교반 장치도 포함하고, 교반 장치는 교반기와 교반 패들을 포함하며, 교반 패들은 교반기에 연결되고, 교반 패들은 추출 반응기의 상부로부터 연장되어 추출 튜브 내에 위치한다. 추출 효율을 더욱 향상시킵니다.
바람직하게는, 추출관의 상단 및 하단은 각각 추출 반응기의 상단 및 하단과 분리되어 있다. 그래야 처리할 추출물의 초음파 에너지가 고르고 원활하게 전달되어 추출 효율이 향상됩니다.
바람직하게는, 추출 튜브는 추출 반응기 내에서 동심원적으로 위치된다.
해초 다당류의 초음파 보조 추출 방법은 다음 단계로 구성됩니다.
(1) 다시마, 톳, 미역을 분쇄하여 60메쉬의 체에 거른 후 여과지봉투나 거즈에 넣어 추출물을 얻는 단계;
(2) 상기 추출물을 추출관에 넣고, 추출 반응기에 일정량의 물을 첨가한 후 일정 시간 동안 초음파 분쇄하여 추출하여 추출물을 얻는 단계; 상기 추출 반응기 내의 각종 조건은 각각 물질-액체 질량비 1:32~46, 초음파 주파수 20~100kHz, 초음파 출력 120~200W, 추출 온도 25~55℃, 추출 시간 22~28분으로 제어되며;
(3) 추출물을 추가로 원심분리하고, 농축하고, 에탄올을 침전시키고, 여과하여 조해조 다당류를 얻는다;
(4) DEAE 셀룰로오스 컬럼 크로마토그래피로 조해조 다당류를 정제한 후 최종적으로 분무건조 또는 동결건조하여 순수한 해조다당류를 얻는다.
바람직하게는, 단계 (2)에서 물질-액체 질량비는 1:35~38, 초음파 주파수는 35~60kHz, 초음파 출력은 145~167W, 추출 온도는 30~40℃, 추출 시간은 23~26분이다.
바람직하게는, 단계 (3)에서 원심분리 후의 추출물은 원부피의 1/5~1/7로 농축하고, 농축액과 에탄올의 부피비는 1:3.2~3.7이다.
바람직하게는, 단계 (4)에서 용리액은 pH 7.2, 0.01mol/L NaH2PO4-NaHPO4 완충액이다.
본 발명의 (2) 단계는 실제 조건에 따라 2회 이상 반복 추출될 수 있다. (4) 단계의 정제를 위해 DEAE 셀룰로오스 컬럼 크로마토그래피를 사용하는 경우 실제 조건에 따라 용출 속도를 조정할 수 있다.
본 발명은 공업적 생산에 적합하며, 대규모 생산에서도 양호한 추출 효과를 유지할 수 있어 추출 온도를 낮추고 추출 속도를 향상시킬 뿐만 아니라 추출 시간을 크게 단축시킨다.
초음파 보조 추출은 초음파의 고주파 진동에 의해 발생하는 캐비테이션, 기계적, 열적 효과를 이용하여 대상물 내부에 국부적인 고온 고압 환경을 형성하여 식물 및 동물 세포 조직의 변형 및 파열을 일으키고 세포 내 유효성분의 용해를 촉진합니다. 유효성분의 손실이 적고 추출효율이 높은 장점이 있습니다.
동일한 에너지이지만 주파수가 다른 초음파로 물체에 작용하면 결과가 다를 수 있습니다. 물론, 주파수는 같지만 파워, 즉 에너지가 다른 초음파의 결과도 다릅니다.
본 발명에 의해 추출된 해조 다당류는 음료, 내용액제, 캡슐제 및 기타 제품으로 개발될 수 있다.
본 발명의 방법은 간단하고 작동하기 쉽다. 본 발명의 방법으로 추출된 해조 다당류는 시간이 짧고 순도가 높아 98% 이상에 도달할 수 있으며; 비용을 절감하고 에너지 소비를 줄이며 자동화를 촉진할 뿐만 아니라 추출 효율성도 향상시킬 수 있습니다.
