Ultralydsforbedret trefaset partitionering

• Trefasepartitionering (TPP) er en teknik til at udvinde, adskille og rense komponenter, f.eks. lipider, enzymer, polysaccharider og andre biomolekyler, fra biologisk materiale.
• Ultralydsassisteret trefaset partitionering udmærker sig ved den konventionelle trefasede partitionering ved højere udbytte, forbedret renhed og enestående hastighed.
• Ultralyd trefaset partitionering kan anvendes til små og store mængder og kan let skaleres til industriel produktion.

Ultralyd trefaset partitoning

Trefaset partitionering

Trefaset partitionering (TPP) er en enkel og effektiv et-trins proces til separation, oprensning og koncentration af biomolekyler såsom enzymer, lipider, polysaccharider osv. fra komplekse blandinger.
TPP udføres ved sekventiel tilsætning af en tilstrækkelig mængde salt (typisk ammoniumsulfat) og et organisk opløsningsmiddel (hovedsageligt t-Butanol/tert-butanol). Salte såsom ammoniumsulfat bruges ved en vis mætning til at udfælde proteinet. Et organisk opløsningsmiddel som f.eks. t-butanol tilsættes for at danne trefaselag og for at fjerne lavmolekylære forbindelser såsom lipider, phenoler og nogle rengøringsmidler. Siden t-butanol har et højt kogepunkt, men er mindre brandfarligt end ethanol og methanol t-butanol er det foretrukne opløsningsmiddel til TPP.
Efter behandlingen af råekstraktet og dekanteringen adskilles blandingen i tre forskellige faser: det øverste opløsningsmiddel (t-butanol) fase indeholder ikke-polære forbindelser, som er adskilt fra den nedre vandige fase (indeholdende polære forbindelser) ved et grænsefladeproteinbundfald. De ønskede proteiner opdeles selektivt til den ene fase og andre forurenende proteiner til den anden fase. Dette forårsager delvis oprensning og koncentration af proteinet. Ekstraktionsprocessen er en sammensmeltning af kosmotropisk, udsaltning, isotonisk cosolvent og osmolytisk udfældning af proteiner.

Ultralydsforbedret trefaset partitionering

Sonikering intensiverer TPP-processen betydeligt. Ultralydassisteret trefaset partitionering anvendes med succes til adskillelse og oprensning af biomolekyler. En lang række biomoelcules er blevet isoleret mere effektivt på kortere tid. For eksempel blev enzymer fra planter (f.eks. Bromelain, papain, invertase, polyphenoloxidase og trypsinhæmmere), dyr (f.eks. Trypsin, α-chymotrypsin, chymosin, pepsin og luciferase) og mikrober (f.eks. lipase, α-amylase, α-galactosidase, serratiopeptidase, cyclodextringlycosyltransferase og fibrinolytiske enzymer) oprenset via ultralyd TPP. En yderligere fordel ved ultralyd trefasepartitionering er den øgede aktivitet af forskellige enzymer, hvilket resulterer i tilsyneladende højere udbytter (med ca. 100%), da det målrettede enzym eller protein udfældes i mellemlaget mellem de organiske og vandige faser.
Ultralyd trefaset partitionering kan bruges effektivt med råprøver og kan let skaleres op.

Eksempler på ultralyd trefaset partitionering (US-TPP)

Ultralyd TPP til ekstraktion af astaxanthin

Til ekstraktion af astaxanthin (AX) er den kombinerede behandling af TPP og sonikering med Hielscher sonicator UP400S ikke kun enkel og let anvendelig, men også meget effektiv teknik til at isolere AX fra den bakterielle biomasse af Paracoccus NBRC 101723. Driftsvariablerne for sonikering kan optimeres for at få optimale ekstraktionsresultater. Ultralydsbehandlingsparametre auch som amplitude, tid, temperatur og ekstraktionsbeholder (størrelse, form) samt partikelstørrelsen af biomasse, påvirker ultralydsfrigivelsen af AX fra biomasse betydeligt. Ultralydbehandling af våd biomasse giver bedre resultater end ultralyd TPP af tørret biomasse til hurtig og effektiv ekstraktion af AX. Ultralyd TPP resulterer i en 37% højere AX-genvinding end den konventionelle opløsningsmiddelekstraktion. (jf. Chougle et al. 2013)

Ultralyd TPP til adskillelse af andrographolid fra Andrographis paniculata

Andrographolide er en labdane diterpenoid, som er værdsat for sine høje antiinflammatoriske, antioxidante, hepatobeskyttende, anti-kræftfremkaldende og anti-diabetiske virkninger. Sammenlignende undersøgelser viser, at ultralyd TPP ikke kun øgede udbyttet af andrographolid, men også forbedrer den antioxidative aktivitet sammenlignet med konventionel TPP.

Højtydende sonikere til trefaset partitionering

Hielscher Ultrasonics er specialiseret i design og fremstilling af ultralydssystemer med høj effekt til ekstraktion samt mange andre processer.
Vores produktsortiment dækker små, kraftfulde laboratoriesonikere, robuste homogenisatorer og industrielle højtydende ultralydssystemer. Manifoldtilbehøret giver mulighed for den ideelle tilpasning af ultralydssystemet til dine specifikke proceskrav. Alle Hielscher sonicators er bygget til 24/7 drift under fuld belastning.
Vores mangeårige erfaring inden for ultralydsbehandling giver os mulighed for at konsultere vores kunder fra deres første test med ultralyd gennem trinene til procesoptimering og implementering i industriel skala.
Brug venligst formularen nedenfor til at fortælle os om din proces! Vi er glade for at anbefale at diskutere mulighederne og fordelene ved sonikering til din applikation.

Litteratur/Referencer

• Chougle, JA: et al. (2013): Ultralydsassisteret trefasepartitionering (UATPP): En ny teknik udviklet til ekstraktion af astaxanthin fra Paracoccus NBRC-101723. CSBE/SCGAB 2013 – Årlig konference University of Saskatchewan, Saskatoon, 7.-10. juli 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Fasepartitionering til enzymseparation: En oversigt og nylige applikationer. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Forbedret ekstraktion af oleoresin fra ingefær (Zingiber officinale) rhizompulver ved hjælp af enzymassisteret trefasepartitionering. Fødevarekemi 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultralyd synergiseret med trefaset partitionering til ekstraktion og adskillelse af Corbicula fluminea-polysaccharider og mulige relevante mekanismer. Ultralyd Sonochemistry Vol. 40, del A, 2018. 128-134.