Ултразвуково подобрено трифазно разделяне

• Трифазното разделяне (TPP) е техника за извличане, разделяне и пречистване на компоненти, например липиди, ензими, полизахариди и други биомолекули, от биологичен материал.
• Ултразвуковото трифазно разделяне превъзхожда конвенционалното трифазно разделяне с по-висок добив, подобрена чистота и изключителна скорост.
• Ултразвуковото трифазно разделяне е приложимо за малки и големи обеми и може лесно да се мащабира за промишлено производство.

Ултразвуково трифазно партитониране

Трифазно разделяне

Трифазното разделяне (ТЕЦ) е прост и ефективен едноетапен процес за разделяне, пречистване и концентриране на биомолекули като ензими, липиди, полизахариди и др. от сложни смеси.
ТЕЦ се извършва чрез последователно добавяне на достатъчно количество сол (обикновено амониев сулфат) и органичен разтворител (главно t-бутанол/tert-бутанол). Соли като амониев сулфат се използват при определено насищане за утаяване на протеина. Органичен разтворител като t-бутанол се добавя за образуване на трифазни слоеве и за отстраняване на съединения с ниско молекулно тегло като липиди, феноли и някои детергенти. Тъй като t-бутанол има висока точка на кипене, но по-малко запалим от етанола и метанола, t-бутанол е предпочитаният разтворител за TPP.
След обработката на суровия екстракт и декантирането сместа се разделя на три отделни фази: горният разтворител (t-бутанол) фаза съдържа неполярни съединения, които са отделени от долната водна фаза (съдържаща полярни съединения) чрез междуфазова протеинова утайка. Желаните протеини се разделят селективно на едната фаза, а други замърсители на другата фаза. Това води до частично пречистване и концентрация на протеина. Процесът на екстракция представлява смесване на космотропно, осоляващо, изотонично съразтворител и осмолитично утаяване на протеини.

Ултразвуково подобрено трифазно разделяне

Уникирането значително засилва процеса на ТЕЦ. Ултразвуково подпомаганото трифазно разделяне се прилага успешно за разделяне и пречистване на биомолекули. Широк спектър от биомоелкули са изолирани по-ефективно за по-кратко време. Например ензими от растения (напр. бромелаин, папаин, инвертаза, полифенолоксидаза и инхибитори на трипсин), животни (напр. трипсин, α-химотрипсин, химозин, пепсин и луцифераза) и микроби (напр. липаза, α-амилаза, α-галактозидаза, серациопептидаза, циклодекстрин гликозилтрансфераза и фибринолитични ензими) са пречистени чрез ултразвуков TPP. Допълнително предимство на ултразвуковото трифазно разделяне е повишената активност на различни ензими, което води до видимо по-високи добиви (с приблизително 100%), тъй като целевият ензим или протеин се утаява в средния слой между органичната и водната фази.
Ултразвуковото трифазно разделяне може да се използва ефективно с груби проби и може лесно да се мащабира.

Примери за ултразвуково трифазно разделяне (US-TPP)

Ултразвукова ТЕЦ за извличане на астаксантин

За извличането на астаксантин (AX) комбинираното третиране на ТЕЦ и ултразвука с ултразвука на Hielscher UP400S е не само проста и лесно приложима, но и много ефективна техника за изолиране на AX от бактериалната биомаса на Paracoccus NBRC 101723. Работните променливи на ултразвука могат да бъдат оптимизирани, за да се получат оптимални резултати от извличането. Параметрите на ултразвуковата обработка като амплитуда, време, температура и екстракционен съд (размер, форма), както и размерът на частиците на биомасата, влияят значително върху ултразвуковото освобождаване на AX от биомасата. Ултразвукът на мокра биомаса дава по-добри резултати от ултразвуковия ТЕЦ на изсушена биомаса за бързо и ефективно извличане на AX. Ултразвуковият TPP води до 37% по-високо възстановяване на AX от конвенционалната екстракция с разтворител. (срв. Chougle et al. 2013)

Ултразвуков ТЕЦ за отделяне на андрографолид от Andrographis paniculata

Андрографолид е лабдан дитерпеноид, който е ценен заради силните си противовъзпалителни, антиоксидантни, хепатопротективни, антиканцерогенни и антидиабетни ефекти. Сравнителните проучвания показват, че ултразвуковият ТЕЦ не само увеличава добива на андрографолид, но и подобрява антиоксидантната активност в сравнение с конвенционалните ТЕЦ.

Високопроизводителни соникатори за трифазно разделяне

Hielscher Ultrasonics е специализирана в проектирането и производството на високомощни ултразвукови системи за екстракция, както и много други процеси.
Нашата продуктова гама обхваща малък, мощен лабораторен ултразвук, здрави настолни хомогенизатори и индустриални високоефективни ултразвукови системи. Аксесоарите на колектора позволяват идеалното адаптиране на ултразвуковата система към вашите специфични изисквания към процеса. Всички ултразвукови уреди Hielscher са създадени за работа 24/7 при пълно натоварване.
Дългогодишният ни опит в ултразвуковата обработка ни позволява да консултираме нашите клиенти от първите им тестове с ултразвук през стъпките на оптимизация и внедряване на процеса в индустриален мащаб.
Моля, използвайте формата по-долу, за да ни кажете за вашия процес! Радваме се да ви препоръчаме да обсъдите възможностите и ползите от ултразвука за вашето приложение.

Литература/Препратки

• (2013): Ултразвуково подпомагано трифазно разделяне (UATPP): Нова техника, разработена за екстракция на астаксантин от Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Годишна конференция Университет на Саскачеван, Саскатун, 7-10 юли 2013 г.
• Ketnawa, S. et al (2017): Фазово разделяне за разделяне на ензими: Преглед и скорошни приложения. Международно списание за изследване на храните 24(1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Подобрена екстракция на олеорезин от коренището на прах от джинджифил (Zingiber officinale) с помощта на трифазно разделяне с помощта на ензими. Химия на храните 216, 2017. 27–36.
• Ян Дж.-К. (2018): Ултразвук, синергичен с трифазно разделяне за екстракция и отделяне на полизахариди Corbicula fluminea и възможни подходящи механизми. Ултразвукова сонохимия том 40, част А, 2018. 128-134.