עקרון העבודה והיתרונות של טכנולוגיית חילוץ אולטרסאונד

טכנולוגיית מיצוי אולטרסאונד היא הטכניקה המועדפת לבידוד תרכובות ביו-אקטיביות מצמחים. אולטרסאונד מתייחס לאותם גלי קול מכאניים עם תדרים מעל 20 קילו-הרץ אך פחות מ-10 מגה-הרץ. מיצוי אולטרסאונד משתמש בדרך כלל בטווח תדרים קטן יותר (16 קילו-הרץ-100 קילו-הרץ), שכן תדרים גבוהים יותר עלולים להוביל לאנרגיה עודפת, מה שעלול להוביל לפירוק של רכיבים פעילים במבני צמחים.

Sonication מאפשר מיצוי מלא, וכתוצאה מכך תשואות מיצוי גבוהות בזמני מיצוי קצרים מאוד. כשיטת מיצוי יעילה, מיצוי קולי חוסך הן בעלויות והן בזמן תוך הפקת תמציות- באיכות גבוהה לשימוש במזון, תוספי מזון ותרופות.

01

עקרון העבודה

חילוץ אולטראסוני מבוסס על עקרון העבודה של חילוץ אולטראסוני והוא טיפול מכני גרידא. בדומה למערבלי גזירה גבוהה, סונוטרודים מייצרים כוחות גזירה מכניים רק במדיום התהליך. מיצוי אולטרסאונד עצמו הוא טכניקת מיצוי לא-תרמית, כימית-ללא תשלום.

קוויטציה אולטראסונית היא קוויטציה קולית או אולטראסונית המתרחשת בהספק גבוה, על סמך מחזורי לחץ גבוהים ונמוכים- חוזרים ונשנים. מחזורי לחץ גבוהים ונמוכים- מתחלפים של 20,000 פעמים בשנייה יוצרים כוחות גזירה עזים וסילוני נוזלים. הלחץ הקיצוני הזה מתגבר על הסלקטיביות של הממברנה, מחורר ומשבש את דופן התא, וגורם להובלה- באיכות גבוהה בין התא הפנימי לממס שמסביב. עם מיצוי קולי, ניתן להשיג תפוקות גבוהות יותר וזמני מיצוי קצרים יותר. מכיוון שחילוץ קולי הוא תהליך שניתן לחזור עליו, ניתן לחזור על תוצאות המיצוי לקבלת איכות מיצוי סטנדרטית.

קוויטציה אולטראסונית יכולה להוביל מקומית לתנאים קיצוניים כגון לחצים דיפרנציאליים גבוהים מאוד וכוחות גזירה גבוהים. כאשר בועות קוויטציה מתפוצצות על פני השטח של מוצקים (כגון חלקיקים, תאי צמחים, רקמות וכו'), מיקרו-ג'ט והתנגשויות בין-חלקיקים עלולים לייצר השפעות כגון קרע חלקיקים, סונופורציה (ניקוב של דפנות תאים וממברנות), וסלולריות. יתר על כן, התפוצצות של בועות קוויטציה במדיה נוזלית יוצרת מערבולות וערבול, מה שמקל על העברת מסה בין פנים התא לממס שמסביב. קרינה אולטראסונית היא דרך יעילה לשפר תהליכי העברת מסה, שכן אולטרסאונד גורם לקוויטציה והמנגנונים הנלווים לה, כגון תנועה מיקרו-תנועה הנגרמת על ידי סילוני נוזלים, דחיסה ופירוק בחומרים, והפרעות דופן התא לאחר מכן.

02

יתרון

מיצוי אולטרסאונד יכול להפחית את כמות הממס ולהפוך את כמות הממס עדינה יותר. המשמעות היא שחילוץ קולי מגדיל את תפוקת המיצוי ומביא לתמציות בריאות יותר. זאת בשל המאפיין שלו לפעול בטמפרטורה נמוכה, מה שיכול לא רק להפחית את איבוד החום עקב גורמי טמפרטורה אלא גם למנוע אידוי של חומרים עקב נקודות רתיחה נמוכות ולשמור על חומרים פעילים ביולוגית. חילוץ אולטראסוני הוא יישום פשוט, בטוח ומבוקר במדויק. כשיטת מיצוי לא-תרמית, ניתן לבצע קולי קול בטמפרטורות נמוכות, ובכך למנוע את השפלה של חומרים רגישים תרמית ולא יציבים תרמית. מיצוי אולטרסאונד מסוגל גם לצמצם מאוד את זמן הייצור, שכן הגלים הקוליים הנוסעים משבשים את דפנות התא, ובכך מפחיתים את זמן ההעברה של החומר הפעיל מהחומר הצמחי לממס.

03

השפעות של מיצוי אולטרסאונד

שיבוש תאים אולטרסאונד והעברת מסה מוגברת אולטרסאונד יכול לסייע בתהליך החילוץ על ידי שיבוש תאים והעברת מסה משופרת בשכבת הגבול סביב המטריצה ​​המוצקה. בתור ניקוב של קירות תאים וממברנות, אולטרסאונד יכול לשפר את החדירות של קירות תאים וממברנות, לעתים קרובות שלב ביניים לפני שהתאים נהרסים לחלוטין באולטרסאונד.

השפעות מכניות של קוויטציה המושרה באולטרסאונד, כגון הפרשי חום ולחץ, גלי הלם, כוחות גזירה, סילוני נוזלים ומיקרו-נוזלים, משפרות את חדירת הממס אל פנים התאים ומשפרות את העברת המסה בין תאים לממסים, ומאפשרות את חומר בין תאי שיועבר לממס.

04

לְסַכֵּם

טכנולוגיית מיצוי אולטרסאונד משתמשת בקוויטציה המופקת על ידי גלים אולטרסאונדים כדי לחלץ חומרים פעילים מצמחים. בהשוואה לשיטות חילוץ קונבנציונליות, שיטות חילוץ בסיוע אולטרסאונד הופכות לאטרקטיביות יותר בשל היתרונות השונים שלהן, כגון צריכת אנרגיה נמוכה, זמני מיצוי קצרים, פחות הרס של תרכובות פעילות ותפוקות חילוץ גבוהות.