Ultrazvukem vylepšené třífázové dělení

• Třífázové dělení (TPP) je technika extrakce, oddělení a čištění složek, např. lipidů, enzymů, polysacharidů a dalších biomolekul, z biologického materiálu.
• Ultrazvukem asistované třífázové dělení vyniká oproti konvenčnímu třífázovému dělení vyšší výtěžností, zlepšenou čistotou a výjimečnou rychlostí.
• Ultrazvukové třífázové dělení je použitelné pro malé i velké objemy a lze jej snadno škálovat na průmyslovou výrobu.

Ultrazvukové třífázové dělení

Třífázové dělení

Třífázové dělení (TPP) je jednoduchý a účinný jednostupňový proces pro separaci, čištění a koncentraci biomolekul, jako jsou enzymy, lipidy, polysacharidy atd., ze složitých směsí.
TPP se provádí postupným přidáváním dostatečného množství soli (obvykle síranu amonného) a organického rozpouštědla (hlavně t-butylalkohol/To je důvod, proč jsem se-butanol). Soli, jako je síran amonný, se používají při určité nasycení k vysrážení proteinu. Organické rozpouštědlo, jako je t-butanol se přidává za vzniku třífázových vrstev a k odstranění sloučenin s nízkou molekulovou hmotností, jako jsou lipidy, fenolické látky a některé detergenty. Jelikož t-butanol má vysoký bod varu, ale je méně hořlavý než ethanol a methanol, t-butanol je preferovaným rozpouštědlem pro TPP.
Po úpravě surového extraktu a dekantaci se směs rozdělí do tří odlišných fází: horní rozpouštědlo (t-butanol) fáze obsahuje nepolární sloučeniny, které jsou odděleny od spodní vodné fáze (obsahující polární sloučeniny) mezifázovou proteinovou sraženinou. Požadované proteiny jsou selektivně rozděleny do jedné fáze a další kontaminující proteiny do druhé fáze. To způsobí částečné čištění a koncentraci proteinu. Proces extrakce je sloučením kosmotropního, solného, izotonického korozpouštědla a osmolytického srážení proteinů.

Ultrazvukem vylepšené třífázové dělení

Sonikace výrazně zintenzivňuje proces TPP. Ultrazvukem asistované třífázové dělení se úspěšně používá pro separaci a čištění biomolekul. Široká škála biomolekul byla izolována efektivněji a v kratším čase. Například enzymy z rostlin (např. bromelain, papain, invertáza, polyfenoloxidáza a inhibitory trypsinu), zvířat (např. trypsin, α-chymotrypsin, chymosin, pepsin a luciferáza) a mikrobů (např. lipáza, α-amyláza, α-galaktosidáza, serratiopeptidáza, cyklodextrinová glykosyltransferáza a fibrinolytické enzymy) byly purifikovány pomocí ultrazvukového TPP. Další výhodou ultrazvukového třífázového dělení je zvýšená aktivita různých enzymů, což má za následek zdánlivé vyšší výtěžky (přibližně o 100%), protože cílový enzym nebo protein se vysráží ve střední vrstvě mezi organickou a vodnou fází.
Ultrazvukové třífázové dělení lze efektivně použít se surovými vzorky a lze jej snadno škálovat.

Příklady ultrazvukového třífázového dělení (US-TPP)

Ultrazvukový TPP pro extrakci astaxanthinu

Pro extrakci astaxanthinu (AX) je kombinovaná léčba TPP a sonikace s Hielscher sonikátorem UP400S nejen jednoduchá a snadno použitelná, ale také velmi účinná technika k izolaci AX z bakteriální biomasy Paracoccus NBRC 101723. Provozní proměnné sonikace mohou být optimalizovány tak, aby bylo dosaženo optimálních výsledků extrakce. Parametry ultrazvukového zpracování, jako je amplituda, čas, teplota a extrakční nádoba (velikost, tvar), stejně jako velikost částic biomasy, významně ovlivňují ultrazvukové uvolňování AX z biomasy. Ultrazvuku mokré biomasy poskytuje lepší výsledky než ultrazvukový TPP sušené biomasy pro rychlou a účinnou extrakci AX. Ultrazvukový TPP má za následek o 37 % vyšší výtěžnost AX než konvenční extrakce rozpouštědlem. (srov. Chougle et al. 2013)

Ultrazvukový TPP pro oddělení andrographolidu od Andrographis paniculata

Andrographolid je labdánský diterpenoid, který je ceněn pro své vysoké protizánětlivé, antioxidační, hepatoprotektivní, antikarcinogenní a antidiabetické účinky. Srovnávací studie ukazují, že ultrazvukový TPP nejen zvýšil výtěžek andrographolidu, ale také zlepšuje antioxidační aktivitu ve srovnání s konvenčním TPP.

Vysoce výkonné sonikátory pro třífázové dělení

Hielscher Ultrasonics se specializuje na návrh a výrobu vysoce výkonných ultrazvukových systémů pro extrakci, stejně jako mnoho dalších procesů.
Náš sortiment zahrnuje malé, výkonné laboratorní sonikátory, robustní stolní homogenizátory a průmyslové vysoce výkonné ultrazvukové systémy. Rozmanité příslušenství umožňuje ideální přizpůsobení ultrazvukového systému vašim specifickým procesním požadavkům. Všechny sonikátory Hielscher jsou konstruovány pro provoz 24/7 při plném zatížení.
Naše dlouholeté zkušenosti v oblasti ultrazvukového zpracování nám umožňují konzultovat naše klienty od jejich prvních testů s ultrazvukem až po kroky optimalizace procesu a implementace v průmyslovém měřítku.
Použijte prosím níže uvedený formulář a sdělte nám svůj postup! Jsme rádi, že vám můžeme doporučit diskutovat o možnostech a výhodách sonikace pro vaši aplikaci.

Literatura/Odkazy

• Chougle, JA: et al. (2013): Ultrazvukem asistované třífázové dělení (UATPP): Nová technika vyvinutá pro extrakci astaxanthinu z Paracoccus NBRC 101723. ČSBE/SCGAB 2013 – Výroční konference University of Saskatchewan, Saskatoon, 7.-10. července 2013.
• Ketnawa, S. a kol. (2017): Fázové dělení pro separaci enzymů: Přehled a nedávné aplikace. Mezinárodní časopis pro výzkum potravin 24(1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. a kol. (2017): Vylepšená extrakce oleoresinu z prášku oddenku zázvoru (Zingiber officinale) pomocí enzymaticky asistovaného třífázového dělení. Potravinářská chemie 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrazvuk v synergii s třífázovým dělením pro extrakci a separaci polysacharidů Corbicula fluminea a možných relevantních mechanismů. Ultrazvuková sonochemie sv. 40, část A, 2018. 128-134.