Шизофиалан е гъбичен β-глюкан с имуномодулиращи свойства. За високоактивни лекарствени ефекти шизофиланът трябва да има ниско молекулно тегло, за да покаже подобрена бионаличност. Доказано е, че ultrasonication намалява молекулното тегло на шизофилан. Като надежден и ефикасен метод, ултразвук може лесно да се прилага за производството на шизофилан с ниско молекулно тегло.

Schizophyllum гъби и ултразвукова бета-глюкан екстракция

Видове от гъбата Шизофилум растат в природата на разложени дървета след дъждовни сезони. Плодовите тела се събират през следващия сух сезон. Шизофилните видове са богати на биохимични съединения като глюканите и следователно се консумират особено в тропическите страни като храна и медицина. Поради своите имуномодулиращи, противогъбични, антинеопластични и антивирусни свойства, Шизофилум комуна, известна още като Splitgill гъба, е привлякла биотехнологични и фармацевтични компании.
Полизахаридът шизофиллан, известен също като сизофиран, sonifilan, или сизофилан, е основната β-глюкан намерени в Schizophyllum гъби, които предлагат високоефективните биоактивни β-глюкан шизофиллан.
Шизофилум комунните гъби растат в природата на дървета, мицелиумът също може да бъде култивиран в ферментация бульон. За фармацевтични и козметични приложения, ниско молекулно тегло шизофилан е начин по-ефикасен от високо молекулно тегло шизофилан. Това се дължи на факта, че шизофилан с ниско молекулно тегло показва значително по-добри нива на бионаличност и абсорбция. Освен това, високо молекулно тегло шизофилан често е проблематично в приложения, тъй като тя води до висок вискозитет на неговите воден решения.
Ултразвуковото намаляване на размера е високо ефективна и надеждна техника за понижаване на молекулното тегло на шизофилан, като по този начин се повишава качеството на β-глюканова молекула.

Протокол за производство на нискомолекулно тегло Шизофилан

Тъй като шизофиланът на молекулното тегло демонстрира драстично по-добра бионаличност и свойства на приложението, изследователският екип на Smirnou разследва ултразвук за разцепване и намаляване на размера на β-глюканова молекула шизофилан.

Ultrasonication на Шизофилан

β-1.3(1.6)-Глюкан шизофилан (SPG) е произведен чрез потопено отглеждане на S. комунна гъбички в биореактор, използвайки захароза като субстрат.
След края на отглеждането, култура бульон се разрежда с деминерализирана вода до шизофилан концентрация 2 g / L и ултразвукова с Ултразвуков процесор UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Германия) в режим на рециклиране при следните параметри и условия: среден поток 50 mL / сек, честота 20 kHz, изход 2000 W, тип сонотрод BS2d22, бустер тип B2-1.4 и амплитуда 100%. Култура бульон температура в началото на ултразвук е 25°C. Ултразвуковият културен бульон (специфичен енергиен вход 100 Ws / mL) беше филтриран през дълбиен филтър Seitz HS800 под 1.5 бар налягане при 40°C. Ултразвуковият шизофиллан (uSPG) за химично характеризиране беше утаен от филтрата с тройно количество изопропилов алкохол при лабораторна температура, и изсушен при 60°C за 12h uSPG разтвори за имунологични изследвания бяха приготвени като Следва: (1) ултразвукова култура бульон филтрат е диафилтриран чрез 0.1m2 Pall Centramate Т-серия PES касета (100 kDa отсече) в 0.8 бар и диафилтриране продължи, докато ретент проводимост е 20 μS / cm; (2) разтворът е бил концентриран чрез диафилтрация до концентрация на USPG 1 g/L и стерилизиран чрез автоклавиране при 120°C/20 min. Денатурирани uSPG е приготвен по подобен начин, с изключение на това, че NaOH е добавен към културата бульон филтрат в концентрация 0.2 M и алкализираният разтвор е инкубиран за 30 мин при лабораторна температура преди диафилтриране.

Аналитични методи

Добивът на мицел е оценен гравиметрично: култура бульон е разреден с вода 1:4, центрофугиран 10000 × g при 25°C за 20 мин, утайката е измита с тройно количество вода, изсушена при 60°C и претеглена. Шизофиллан е утаен от супернатант с тройно количество изопропилов алкохол, изсушен при 60°C за 24h и добивът му се определя гравиметрично. pO2 в бульона на културата е измерена чрез оптична сонда Хамилтън-Visiferm DO 120 (Хамилтън, Швейцария).
Култура бульон динамичен вискозитет е измерена на HAAKE Visco Tester 6L с вретено 1L и 2L при 4°C и скорост на въртене от 30 об/мин. Скоростта на филтриране е изчислена от времето за филтриране на 500 mL култура бульон през 200 × 200 мм Seitz HS800 (Pall, САЩ) дълбочина филтър при 1.5 бар налягане и 40°C.
uSPG молекулно тегло е измерено от SEC-MALLS на HPLC система Alliance (Води) със серия свързани PL аквагел OH60 и PL аквагел OH40 колони, и детектор miniDAWN TREOS (Wyatt) е концентриран от диафилтрация до концентрация uSPG 1 g/L и стерилизиран чрез автоклавиране при 120°C/20 мин. Денатурирани uSPG е приготвен по подобен начин, с изключение на това, че NaOH е добавен към културата бульон филтрат в концентрация 0.2 M и алкализираният разтвор е инкубиран за 30 мин при лабораторна температура преди диафилтриране.

Резултати:
Лечението с ултразвук е приложено директно към S. commune 144-h култура бульон с мицел, за да се улесни SPG надолу по веригата обработка.
 
Характеристики на Sonicated Шизофиллан: Ултразвукова шизофилан (uSPG) се утаи от култура бульон филтрат от алкохол и характеризира. SEC-MALLS изчисли Mw на USPG да бъде около 1 MDa. Средното молекулно тегло на шизофилан от течна ферментация е приблизително 5 MDa, докато в твърдо състояние отглеждане може да достигне до 10 MDa. Сравнявайки молекулното тегло на ултразвукова шизофилан с молекулните тегла на родния нелекуван шизофилан, може да се наблюдава 5- до 10-кратно намалено молекулно тегло поради ултразвук.
Ултразвуковият полизахарид uSPG съдържаше 0,7%масови количества протеин и 1,0%масови количества остатък след запалване. uSPG хидролизат се състои от глюкоза с повече от 99%. Аналитичните резултати показват, че ултразвукът изцепва произволно β-глюканния гръбнак и страничните клони остават непокътнати, като по този начин намаляват размера и молекулното тегло на шизофилан. Имунологични изследвания върху по същество протеин- и ендотоксин свободен uSPG показа, че ултразвукова ниско-Mw шизофиллан е изразен имуномодулаторна активност.

 
Намален вискозитет: Ultrasonication доведе до значително намаляване на културата бульон вискозитет. По време на ултразвук, култура бульон вискозитет промени нелинейно: намаляване на вискозитета е бързо в началото на ултра- ултразвук, но по-късно тя се забави. Специфичната енергийна мощност 100 Ws /mL беше достатъчна за намаляване на вискозитета на бульона на културата почти 7 пъти.

Подобрена филтрация: Обработеният с ултразвук културен бульон течеше през филтъра по-бързо от необработения културен бульон (специфичен енергиен вход 0 Ws /mL) с високомолекулен SPG. Освен това, ultrasonication значително намалена загуба на продукт по време на филтрация. Филтратът на необработения културен бульон с високомолекулен SPG (специфичен енергиен вход 0 Ws/mL) съдържаше 0,3 ± 0,07 g/L SPG, докато концентрацията на SPG преди филтриране на дълбочината беше 2 g/L. За разлика от това, филтратът на 100 Ws / mL ултразвукова култура и двете съдържаха SPG в концентрация 2.2 ± 0.2 g / L, което съответства на почти нулева загуба на продукт.

Извод: В заключението си изследователският екип възобновява, че ултразвуковата обработка е ефикасна технология за производство на шизофилан с ниско молекулно тегло, която след това може да се използва в козметиката и медицината. Ultrasonication, когато се прилага върху пълна култура бульон с мицел, носи определени предимства на производството на шизофилан. Той намалява загубите на продукти по време на обработката надолу по веригата и прави производството на високо пречистен полизахарид възможно поради ефективно използване на ултрафилтрация.
Освен това изследователите откриха, че ултразвуковата обработка на шизофилан е лесно мащабируема. Една единица на пилотния завод ултразвуков дезинтегратор UIP2000hdT обработва 1 Литър култура бульон в 110 s в режим на поток. Продуктивността на системата може лесно да се увеличи чрез последователно свързване на допълнителни ултразвукови единици.

 
Прочетете повече за простото мащабиране на извличането на гъби!
 

Високопроизводително ултразвуково оборудване за гъбична глюканска обработка

Фрагментирането на полизахариди като глюкани, както и други биоактивни съединения като хитин и хитозан може да бъде надеждно процеси с Hielscher високопроизводителни ултразвуково оборудване. Нашите ultrasonicators могат да доставят високи амплитуди, предлага прецизна управляемост над параметрите на процеса и може да се управлява 24/7 при голямо натоварване и в взискателни среди. Hielscher Ultrasonics оборудване гама отговаря на тези изисквания надеждно. Освен изключителна ултразвукова производителност, Hielscher ultrasonicators могат да се похвалят с висока енергийна ефективност, което е значително икономическо предимство – особено когато са наети на търговско широкомащабно производство.
Ultrasonicators Hielscher са високопроизводителни системи, които могат да бъдат оборудвани с аксесоари като сонотроди, Бустери, реактори или поточни клетки, за да съответстват на вашите нужди от процеси по оптимален начин. С цифров цветен дисплей се гарантира опцията за предварително задаване на sonication писти, автоматично записване на данни на интегрирана SD карта, дистанционно управление на браузъра и много повече функции, най-висок контрол на процеса и удобство за потребителя. Сдвоени със здравина и тежка товароносимост, Hielscher ултразвукови системи са вашата надеждна работа кон в производството. Намаляването на молекулното тегло на β-глюкани като шизофиллан изисква мощен ултразвук, за да се получи целевото разцепване и краен шизофилан продукт от високо качество, който може да се използва за фармацевтични приложения.
 
Намерете повече информация за ултразвукова бета-глюкан екстракция от гъби, включително инструкции стъпка по стъпка тук!
 
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: