क्या आपने कभी समुद्री शैवाल के लिए अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र का उपयोग किया है?

क्या आपने कभी समुद्री शैवाल के लिए अल्ट्रासोनिक समरूपक का इस्तेमाल किया है?

अल्ट्रासोनिक समुद्री शैवाल निष्कर्षण प्रौद्योगिकी का परिचय

I. परिचय

समुद्री शैवाल, मानव जाति को महासागर द्वारा दिए गए एक मूल्यवान संसाधन के रूप में, विभिन्न प्रकार के जैव सक्रिय अवयवों में समृद्ध है, जैसे कि पॉलीसाखराइड्स, प्रोटीन, फैटी एसिड, एल्केलोइड्स, पॉलीफेनोल और रंगद्रव्य।इन अवयवों ने चिकित्सा जैसे कई क्षेत्रों में महान अनुप्रयोग क्षमता दिखाई है।उदाहरण के लिए, शैवाल सल्फेट पॉलीसेकेराइड्स का उपयोग दवा, स्वास्थ्य खाद्य पदार्थों और एंटीवायरल फ़ीड एडिटिव्स में किया जा सकता है।जो लोगों के स्वास्थ्य की रक्षा करने और पशुधन और पोल्ट्री प्रजनन सुरक्षा को बढ़ावा देने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैंहालांकि, इन जैव-सक्रिय अवयवों को कुशलतापूर्वक और पर्यावरण के अनुकूल कैसे निकाला जाए, यह हमेशा वैज्ञानिक शोधकर्ताओं और संबंधित उद्योगों का ध्यान रहा है।पारंपरिक निष्कर्षण विधियाँ, जैसे कि विलायक निष्कर्षण और एसिड-बेस निष्कर्षण, कम निष्कर्षण दक्षता, लंबे समय, उच्च ऊर्जा खपत और सक्रिय अवयवों को बहुत नुकसान जैसी समस्याएं हैं।विज्ञान और प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण तकनीक उभरी है और धीरे-धीरे समुद्री शैवाल सक्रिय घटक निष्कर्षण के क्षेत्र में उभरी है।

II. अल्ट्रासोनिक-सहायित निष्कर्षण का सिद्धांत

अल्ट्रासाउंड एक ध्वनि तरंग है जिसकी आवृत्ति 20kHz से अधिक है। जब यह तरल माध्यम पर कार्य करता है तो यह अद्वितीय भौतिक प्रभावों की एक श्रृंखला का उत्पादन करेगा,जो कुशल समुद्री शैवाल निष्कर्षण प्राप्त करने की कुंजी हैं.

1कैविटेशन प्रभाव: जब अल्ट्रासोनिक तरंगें तरल में फैलती हैं, तो वे आवधिक दबाव परिवर्तन का निर्माण करती हैं। नकारात्मक दबाव चरण में,तरल में छोटे बुलबुले (कैविटेशन नाभिक) तेजी से विस्तार होगाधनात्मक दबाव चरण में, बुलबुले तेजी से ढह जाएंगे। बुलबुले के इस तत्काल ढहने से अत्यधिक उच्च तापमान (500K तक) और दबाव (100MPa से अधिक) उत्पन्न होंगे।मजबूत झटके की लहरें और माइक्रोजेट बनानेये चरम परिस्थितियां समुद्री शैवाल की कोशिका दीवार और कोशिका झिल्ली संरचना को प्रभावी ढंग से नष्ट कर सकती हैं।कोशिकाओं में जैविक रूप से सक्रिय अवयवों को निष्कर्षण विलायक में छोड़ने के लिए आसान बनाने के लिएउदाहरण के लिए, समुद्री शैवाल से पॉलीसेकेराइड निकालने के लिए,cavitation प्रभाव से उत्पन्न प्रभाव बल कोशिका की दीवार की बाधाओं को तोड़ सकते हैं और पॉलीसाकेराइड जल्दी भंग करने के लिए अनुमति देते हैं.

2यांत्रिक कंपन प्रभावः अल्ट्रासोनिक तरंगों के उच्च आवृत्ति कंपन से तरल माध्यम और समुद्री शैवाल कणों के मजबूत यांत्रिक कंपन हो सकते हैं।यह कंपन निष्कर्षण विलायक और समुद्री शैवाल कणों के बीच सापेक्ष गति को तेज करता है, विलायक के समुद्री शैवाल में प्रवेश की दर को बढ़ाता है, और इस प्रकार समुद्री शैवाल से विलायक में सक्रिय तत्वों के प्रसार को बढ़ावा देता है।उदाहरण के तौर पर समुद्री शैवाल से प्रोटीन निकालना, यांत्रिक कंपन प्रोटीन के चारों ओर विलायक को जल्दी से नवीनीकृत करने की अनुमति देता है, प्रोटीन के विघटन की दर को तेज करता है।

3थर्मल प्रभावः अल्ट्रासाउंड के प्रसार के दौरान, ऊर्जा का एक हिस्सा माध्यम द्वारा अवशोषित किया जाएगा और गर्मी ऊर्जा में परिवर्तित किया जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम का तापमान बढ़ेगा।उपयुक्त तापमान वृद्धि निष्कर्षण विलायक की चिपचिपाहट को कम कर सकती है, अणु के प्रसार गुणांक को बढ़ाता है, और निष्कर्षण दक्षता में और सुधार करता है।यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अत्यधिक उच्च तापमान कुछ गर्मी संवेदनशील जैव सक्रिय घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है, इसलिए व्यावहारिक अनुप्रयोगों में अल्ट्रासोनिक परिस्थितियों को उचित रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए।उचित थर्मल प्रभाव उन्हें ऑक्सीकरण और निष्क्रिय होने के बिना उनके विघटन को बढ़ावा दे सकते हैं.

III. समुद्री शैवाल से सक्रिय तत्वों के निष्कर्षण में अल्ट्रासोनिक-सहायित निष्कर्षण के फायदे

पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में, अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण तकनीक में समुद्री शैवाल से सक्रिय तत्वों के निष्कर्षण में कई महत्वपूर्ण फायदे हैं।

1. कुशल और तेज़: कई अध्ययनों से पता चला है कि अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निकासी निकासी समय को काफी कम कर सकती है। उदाहरण के लिए, एल्प सल्फेट पॉलीसेकेराइड निकालने के दौरान,चक्रगत अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का प्रयोग किया जाता हैयह न केवल उत्पादन की दक्षता में काफी सुधार करता है,लेकिन यह भी सक्रिय अवयवों के क्षरण को कम करता है जो दीर्घकालिक निष्कर्षण के कारण हो सकता हैभूरे शैवाल से फुकोइडन निकालने पर, अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निकासी 95% से अधिक की एकल-चरण निकासी दर प्राप्त कर सकती है, जिससे लक्ष्य घटक की निकासी दर में काफी सुधार होता है।

2ऊर्जा की बचत और पर्यावरण संरक्षणः अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण प्रक्रिया के दौरान, संबंधित ऊर्जा की खपत को बहुत कम किया जाता है क्योंकि निष्कर्षण समय छोटा हो जाता है।उसी समयइस तकनीक से कार्बनिक सॉल्वैंट्स के उपयोग को कम किया जा सकता है और कुछ मामलों में पर्यावरण के अनुकूल सॉल्वैंट्स का भी उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि पानी आधारित प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक सॉल्वैंट्स।वाणिज्यिक रूप से उगाए जाने वाले फुकोइडन केप से पॉलीफेनोल निकालने पर, जल युक्त प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक सॉल्वैंट्स (WRNADES) का उपयोग अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निकासी के साथ संयुक्त न केवल निकासी दक्षता में सुधार करता है,लेकिन पर्यावरण के लिए कार्बनिक विलायक के नुकसान को भी कम करता है, और समुद्री शैवाल बायोरेफाइनरी में पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन प्रक्रियाओं के विकास को बढ़ावा देता है।

3उत्पाद की गुणवत्ता में सुधारः अल्ट्रासाउंड का प्रभाव अपेक्षाकृत हल्का होता है और जैव सक्रिय अवयवों को प्रभावी ढंग से निकालने के साथ ही यह उनकी संरचना और गतिविधि को बेहतर ढंग से बनाए रख सकता है।उदाहरण के रूप में फिकोबिलिसोम के निष्कर्षण को लेते हुएरासायनिक और यांत्रिक कुचलने के तरीकों से ड्रैसीना से आदर्श फिकोबिलिसोम प्राप्त करना मुश्किल है।लेकिन पूर्ण phycobilisomes 10-मिनट के लिए 20-50kHz और 60V के एक वोल्टेज के साथ अल्ट्रासोनिक उपचार द्वारा प्राप्त किया जा सकता हैसमुद्री शैवाल से कुछ औषधीय अवयवों को निकालने के समय, अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निकासी से अवयवों की गतिविधि सुनिश्चित हो सकती है और उनके औषधीय मूल्य में सुधार हो सकता है।

4अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखलाः अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण तकनीक विभिन्न प्रकार के समुद्री शैवाल और विभिन्न जैव सक्रिय अवयवों के निष्कर्षण के लिए उपयुक्त है। चाहे वह हरी शैवाल हो,भूरे शैवाल या लाल शैवाल, चाहे यह पॉलीसाखराइड, प्रोटीन, पॉलीफेनोल या रंगद्रव्य हो, अल्ट्रासोनिक परिस्थितियों को अनुकूलित करके कुशल निष्कर्षण प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए,नमकीन शैवाल से β-कारोटीन और स्पाइरुलिना से प्रोटीन के निष्कर्षण ने अच्छे परिणाम दिखाए हैं.