• Die Drei-Phasen-Partitionierung (TPP) ist eine Technik, um Komponenten, z. B. Lipide, Enzyme, Polysaccharide und andere Biomoleküle, aus biologischem Material zu extrahieren, zu trennen und zu reinigen.
• Die ultraschallunterstützte Dreiphasen-Verteilung übertrifft das herkömmliche TPP durch höhere Ausbeute, verbesserte Reinheit und außergewöhnliche Geschwindigkeit.
• Ultraschall-TPP ist für kleine und große Volumina anwendbar und kann leicht für die industrielle Produktion skaliert werden.

Ultraschall-Dreiphasen-Partitoning

Drei-Phasen-Partitionierung

Die Drei-Phasen-Partitionierung (TPP) ist ein einfaches und effizientes Einschrittverfahren zur Trennung, Reinigung und Konzentration von Biomolekülen wie Enzymen, Lipiden, Polysacchariden usw. aus komplexen Gemischen.
TPP wird durch die aufeinanderfolgende Zugabe einer ausreichenden Menge Salz (typischerweise Ammoniumsulfat) und eines organischen Lösungsmittels (hauptsächlich t-Butanol /tert-Butanol). Salze wie Ammoniumsulfat werden in einer bestimmten Sättigung verwendet, um das Protein auszufällen. Ein organisches Lösungsmittel wie z t-Butanol wird zugegeben, um dreiphasige Schichten zu bilden und niedermolekulare Verbindungen wie Lipide, Phenole und einige Detergentien zu entfernen. Schon seit t-Butanol hat einen hohen Siedepunkt, ist aber weniger brennbar als Ethanol und Methanol, t-Butanol ist das bevorzugte Lösungsmittel für TPP.
Nach der Behandlung des Rohextrakts und der Dekantierung trennt sich das Gemisch in drei verschiedene Phasen: das obere Lösungsmittel (t-Butanol) enthält unpolare Verbindungen, die durch einen Grenzflächenproteinniederschlag von der unteren wässrigen Phase (die polare Verbindungen enthält) getrennt sind. Die gewünschten Proteine ​​werden selektiv in eine Phase und andere Verunreinigungsproteine ​​in die andere Phase aufgeteilt. Dies bewirkt eine teilweise Reinigung und Konzentration des Proteins. Das Extraktionsverfahren ist eine Verschmelzung von kosmotropen, ausgesalzenen, isotonischen Co-Lösungsmitteln und osmolytischen Ausfällungen von Proteinen.

Ultraschallverstärkte TPP

Die Sonikation intensiviert den TPP-Prozess erheblich. Die ultraschallunterstützte TPP wird erfolgreich für die Trennung und Reinigung von Biomolekülen eingesetzt. Eine breite Palette von Biomolekülen konnte in kürzerer Zeit effizienter isoliert werden. Zum Beispiel Enzyme aus Pflanzen (z.B. Bromelain, Papain, Invertase, Polyphenoloxidase und Trypsininhibitoren), Tieren (z.B. Trypsin, α-Chymotrypsin, Chymosin, Pepsin und Luciferase) und Mikroben (e.g. Lipase, α-Amylase, α-Galaktosidase, Serratiopeptidase, Cyclodextrin-Glykosyltransferase und fibrinolytische Enzyme) wurden mittels Ultraschall-TPP gereinigt. Ein zusätzlicher Vorteil des Ultraschall-TPP ist die erhöhte Aktivität verschiedener Enzyme, was zu scheinbar höheren Ausbeuten führt (>100%), da das angestrebte Enzym oder Protein in der mittleren Schicht zwischen der organischen und der wässrigen Phase ausfällt.
Ultraschall-TPP kann effektiv mit rohen Proben verwendet werden und kann leicht hochskaliert werden.

Beispiele für US-TPP

Ultraschall TPP für die Extraktion von Astaxanthin

Für die Extraktion von Astaxanthin (AX), die kombinierte Behandlung von TPP und Ultraschall mit Hielscher UP400S ist nicht nur einfach und leicht anwendbar, sondern auch eine sehr effiziente Technik, um AX von der bakteriellen Biomasse von Paracoccus NBRC 101723 zu isolieren. Die Betriebsvariablen der Ultraschallbehandlung können optimiert werden, um optimale Extraktionsergebnisse zu erhalten. Ultraschallverarbeitungsparameter wie Amplitude, Zeit, Temperatur und Extraktionsgefäße (Größe, Form) sowie die Partikelgröße von Biomasse beeinflussen die Freisetzung von AX aus Biomasse signifikant. Die Ultraschallbehandlung von feuchter Biomasse ergibt bessere Ergebnisse als die Ultraschall-TPP von getrockneter Biomasse zur schnellen und effizienten Extraktion von AX. Das Ultraschall-TPP führt zu einer 37% höheren AX-Rückgewinnung als die herkömmliche Lösungsmittelextraktion. (vgl. Chougle et al. 2013)

Ultraschall-TPP zur Abtrennung von Andrographolid aus Andrographis paniculata

Andrographolid ist ein Labdan-Diterpenoid, das wegen seiner hohen entzündungshemmenden, antioxidativen, hepatoprotektiven, antikarzinogenen und antidiabetischen Wirkung geschätzt wird. Vergleichende Studien zeigen, dass Ultraschall-TPP nicht nur die Ausbeute an Andrographolid erhöht, sondern auch die antioxidative Aktivität im Vergleich zu konventionellem TPP verbessert.

Hochleistungs-Ultraschall-Prozessoren

Hielscher Ultrasonics ist spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung von Hochleistungs-Ultraschallsystemen für die Extraktion und viele andere Prozesse.
Unsere Produktpalette umfasst kleine, leistungsfähige Laborgeräte, robuste Tisch-Ultraschallgeräte und industrielle Hochleistungssysteme. Die Mannigfaltigkeit Zubehör ermöglichen die ideale Anpassung des Ultraschallsystems an Ihre spezifischen Prozessanforderungen. Alle Hielscher Ultraschallgeräte sind für den Dauerbetrieb unter Volllast ausgelegt.
Unsere langjährige Erfahrung in der Ultraschallverarbeitung ermöglicht es uns, unsere Kunden von ihren ersten Tests mit Ultraschall durch die Schritte der Prozessoptimierung und Implementierung im industriellen Maßstab zu beraten.
Bitte benutzen Sie das folgende Formular, um uns über Ihren Prozess zu informieren! Wir empfehlen Ihnen, die Möglichkeiten und Vorteile von Ultraschall für Ihre Anwendung zu besprechen.