Ултразвукова екстракция и съхранение

Разпадането на клетъчните структури (лизис) чрез ултразвук се използва за извличане на вътреклетъчни съединения или за микробно инактивиране.

Заден план

В микробиологията ултразвукът е свързан преди всичко с разрушаване на клетките (лизис) или дезинтеграция (Allinger 1975). При обработка с ултразвук на течности с висока интензивност, звуковите вълни, които се разпространяват в течната среда, водят до редуване на цикли с високо налягане (компресия) и ниско налягане (разреждане), като скоростите зависят от честотата. По време на цикъла с ниско налягане ултразвуковите вълни с висока интензивност създават малки вакуумни мехурчета или кухини в течността. Когато мехурчетата достигнат обем, при който вече не могат да поемат енергия, те се срутват силно по време на цикъл с високо налягане. Това явление се нарича кавитация. По време на имплозията на местно ниво се достигат много високи температури (приблизително 5000K) и налягания (около 2000atm). Имплозията на кавитационния балон също води до струи течност със скорост до 280m / s. Получените срязващи сили разрушават механично обвивката на клетката и подобряват преноса на материал. Ултразвукът може да има или разрушителни, или конструктивни ефекти върху клетките в зависимост от използваните параметри на ултразвук.

Клетъчна дезинтеграция

При интензивна обработка с ултразвук ензимите или протеините могат да бъдат освободени от клетките или субклетъчните органели в резултат на клетъчното разпадане. В този случай съединението, което трябва да се разтвори в разтворител, е затворено в неразтворима структура. За да го извлече, клетъчната мембрана трябва да бъде разрушена. Разрушаването на клетките е чувствителен процес, тъй като способността на клетъчната стена да издържа на високо осмотично налягане вътре. Необходим е добър контрол върху клетъчното разрушаване, за да се избегне безпрепятствено освобождаване на всички вътреклетъчни продукти, включително клетъчни остатъци и нуклеинови киселини, или денатурация на продукта. Ултразвукът служи като добре контролируемо средство за дезинтеграция на клетките. За това механичните ефекти на ултразвука осигуряват по-бързо и по-пълно проникване на разтворителя в клетъчните материали и подобряват масовия трансфер. Ултразвукът постига по-голямо проникване на разтворител в растителната тъкан и подобрява преноса на маса. Ултразвуковите вълни, генериращи кавитация, нарушават клетъчните стени и улесняват освобождаването на матричния комп