Το Schizophyallan είναι ένα μυκητιασικό β-γλυκάνιο με ανοσοτροπικές ιδιότητες. Για εξαιρετικά δραστικές φαρμακευτικές επιδράσεις, το schizophyllan πρέπει να έχει χαμηλό μοριακό βάρος προκειμένου να δείξει βελτιωμένη βιοδιαθεσιμότητα. Υπερήχους έχει αποδειχθεί ότι μειώνει το μοριακό βάρος της σχιζοφυλολάνης. Ως αξιόπιστη και αποτελεσματική μέθοδος, κατεργασία με υπερήχους μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί για την παραγωγή χαμηλού μοριακού βάρους σχιζοφυλολάνη.

Schizophyllum μανιτάρια και υπερήχων βήτα-γλυκάνη εκχύλιση

Τα είδη του μανιταριού Schizophyllum αναπτύσσονται στη φύση σε αποσυντιθέμενα δέντρα μετά από βροχερές εποχές. Τα σώματα φρούτων συλλέγονται κατά την επόμενη ξηρή περίοδο. Τα είδη σχιζοφύλλου είναι πλούσια σε βιοχημικές ενώσεις όπως τα γλυκάνες και επομένως καταναλώνονται ειδικά στις τροπικές χώρες ως τρόφιμα και φάρμακα. Λόγω των ανοσοτροποποιητικών, αντιμυκητιακής, αντινεοπλασματικών και αντιιικών ιδιοτήτων του, η κοινότητα Schizophyllum, επίσης γνωστή ως μανιτάρι Splitgill, έχει προσελκύσει βιοτεχνολογικές και φαρμακευτικές εταιρείες.
Η σχιζοφυλολάνη πολυσακχαρίτη, επίσης γνωστή ως σιζοφιράνη, sonifilan, ή sizofilan, είναι η κύρια β-γλυκάνης που βρίσκεται στα μανιτάρια σχιζοφύλου, τα οποία προσφέρουν την εξαιρετικά αποτελεσματική βιοδραστική β-γλυκανική σχιζοφυλολάνη.
Τα μανιτάρια Schizophyllum αναπτύσσονται στη φύση στα δέντρα, το μυκέλιο μπορεί επίσης να καλλιεργηθεί σε ζωμό ζύμωσης. Για φαρμακευτικές και καλλυντικές εφαρμογές, το σχιζοφυλολάνη χαμηλού μοριακού βάρους είναι πολύ πιο αποτελεσματικό από το υψηλό μοριακό βάρος σχιζοφυλολάνη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το χαμηλό μοριακό βάρος σχιζοφυλολάνης δείχνει σημαντικά καλύτερη βιοδιαθεσιμότητα και ρυθμούς απορρόφησης. Αντίθετα, το υψηλό μοριακό βάρος schizophyllan είναι συχνά προβληματικό στις εφαρμογές δεδομένου ότι οδηγεί σε υψηλό ιξώδες των υδατικών διαλυμάτων του.
Υπερήχων μείωση μεγέθους είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική και αξιόπιστη τεχνική για τη μείωση του μοριακού βάρους της σχιζοφυλολάνης, αυξάνοντας έτσι την ποιότητα του μορίου β-γλυκάνης.

Πρωτόκολλο για την παραγωγή του χαμηλού μοριακού βάρους Schizophyllan

Δεδομένου ότι το μοριακό βάρος σχιζοφύλανα επιδεικνύει δραστικά καλύτερη βιοδιαθεσιμότητα και ιδιότητες εφαρμογής, η ερευνητική ομάδα του Smirnou διερεύνησε υπερήχους για το ντεκολτέ και τη μείωση του μεγέθους του β-γλυκάνιο μόριο σχιζοφύλανα.

Υπερηχητικός του Σχιζοφυλολάν

β-1.3(1.6)-Glucan σχιζοφύλαν (SPG) παρήχθη με βυθισμένη καλλιέργεια μύκητα S. commune σε βιοαναδραστήρα χρησιμοποιώντας σακχαρόζη ως υπόστρωμα.
Μετά το τέλος της καλλιέργειας, ο ζωμός καλλιέργειας αραιώθηκε με απμινθρακωμένο νερό σε συγκέντρωση σχιζοφύλας 2 g/L και υπερήχων με Υπερήχων επεξεργαστή UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Γερμανία) σε λειτουργία ανακύκλωσης στις ακόλουθες παραμέτρους και συνθήκες: μεσαία ροή 50 mL/s, συχνότητα 20 kHz, έξοδος 2000 W, sonotrode τύπου BS2d22, αναμνηστικός τύπος B2-1.4 και πλάτος 100%. Η θερμοκρασία ζωμού καλλιέργειας στην αρχή της κατεργασίας με υπερήχους ήταν 25°C. Ο υπερηχητικός ζωμός καλλιέργειας (ειδική εισροή ενέργειας 100 Ws/mL) φιλτράρεται μέσω του φίλτρου βάθους Seitz HS800 υπό πίεση 1,5 bar στους 40°C. Η υπερηχητική σχιζοφυλλάνη (uSPG) για χημικό χαρακτηρισμό κατακρημνίστηκε από το διήθημα με τριπλή ποσότητα ισοπροπυλικής αλκοόλης σε εργαστηριακή θερμοκρασία και ξηραίνεται στους 60°C για 12h διαλύματα uSPG για ανοσολογικές μελέτες, παρασκευάζονται ως εξής: (1) το διήθημα ζωμού υπερήχων διαχωρίστηκε μέσω 0,1m2 κασέτα PES σειράς Pall Centramate T (100 kDa cut-off) στις 0,8 bar και η δια διήθηση συνεχίστηκε μέχρι την επανεισαγωγή αγωγιμότητας 20 μS/cm. (2) το διάλυμα συγκεντρώθηκε με διήθηση σε συγκέντρωση uSPG 1 g/L και αποστειρώθηκε με αυτόκλειστο στους 120°C/20 λεπτά. Το μετουσιωμένο uSPG παρασκευάστηκε με παρόμοιο τρόπο, εκτός από το γεγονός ότι το NaOH προστέθηκε στο διήθημα του ζωμού καλλιέργειας σε συγκέντρωση 0, 2 M και το αλκαλικό διάλυμα επωάστηκε για 30 λεπτά σε εργαστηριακή θερμοκρασία πριν από τη διήθηση.

Αναλυτικές μέθοδοι

Η απόδοση του μυκήλιου υπολογίστηκε βαρυμετρικά: ο ζωμός καλλιέργειας αραιώθηκε με νερό 1:4, συγκέντρησε 10000 × g στους 25°C για 20 λεπτά, το ίζημα πλέθηκε με τριπλή ποσότητα νερού, ξηραίνεται στους 60°C και σταθμίζεται. Το Schizophyllan κατακρημνίστηκε από υπερκείμενο με τριπλή ποσότητα ισοπροπυλικής αλκοόλης, ξηραίνεται στους 60°C για 24h και η απόδοση του καθορίστηκε βαρυμετρικά. Το pO2 στο ζωμό καλλιέργειας μετρήθηκε με οπτικό καθετήρα Hamilton-Visiferm DO 120 (Χάμιλτον, Ελβετία).
Το δυναμικό ιξώδες του ζωμού καλλιέργειας μετρήθηκε στον ελεγκτή HAAKE Visco Tester 6L με άξονες 1L και 2L στους 4°C και ταχύτητα περιστροφής 30 rpm. Η ταχύτητα διήθησης υπολογίστηκε από το χρόνο διήθησης του ζωμού καλλιέργειας 500 mL έως 200 × φίλτρο βάθους Seitz HS800 (Pall, ΗΠΑ) σε πίεση 1,5 bar και 40°C.
Το μοριακό βάρος uSPG μετρήθηκε από SEC-MALLS στο σύστημα HPLC Συμμαχία (ύδατα) με τις σειρές-συνδεδεμένες στήλες PL aquagel OH60 και PL aquagel OH40, και ο ανιχνευτής miniDAWN TREOS (Wyatt) συγκεντρώθηκε με τη δια διήθηση στη συγκέντρωση uSPG 1 g/L και αποστειρώθηκε με την αυτόκλειση σε 120°C/20 λεπτά. Το μετουσιωμένο uSPG παρασκευάστηκε με παρόμοιο τρόπο, εκτός από το γεγονός ότι το NaOH προστέθηκε στο διήθημα του ζωμού καλλιέργειας σε συγκέντρωση 0, 2 M και το αλκαλικό διάλυμα επωάστηκε για 30 λεπτά σε εργαστηριακή θερμοκρασία πριν από τη διήθηση.

Αποτελέσματα:
Η θεραπεία υπερήχων εφαρμόστηκε απευθείας στο ζωμό καλλιέργειας S. commune 144-h με μυκήλιο για τη διευκόλυνση της κατάντη επεξεργασίας SPG.
 
Χαρακτηριστικά του Sonicated Σχιζοφυλολάνης: Υπερήχων σχιζοφυλολάνη (uSPG) κατακρημνίστηκε από το διηθητικό ζωμό καλλιέργειας από αλκοόλ και χαρακτηρίστηκε. SEC-MALLS εκτιμάται MW του uSPG να είναι περίπου 1 MDa. Το μέσο μοριακό βάρος της σχιζοφύλας από υγρή ζύμωση είναι περίπου 5 MDa, ενώ στην καλλιέργεια στερεάς κατάστασης μπορεί να φτάσει έως και 10 MDa. Συγκρίνοντας το μοριακό βάρος της υπερήχων σχιζοφυλολάνη με τα μοριακά βάρη της μητρικής μη επεξεργασμένης σχιζοφύλας, μπορεί να παρατηρηθεί μειωμένο μοριακό βάρος 5 έως 10 φορές λόγω υπερήχων.
Το uSPG από κατεργασία με υπερήχους περιείχε πρωτεΐνη 0,7% w/w και 1,0% w/w μετά την ανάφλεξη. το υδρολυμένο uSPG αποτελούταν από γλυκόζη με περισσότερο από 99%. Τα αναλυτικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η κατεργασία με υπερήχους περικλείει τυχαία τη ραχοκοκαλιά β-γλυκανών και τα πλευρικά κλαδιά παραμένουν άθικτα μειώνοντας έτσι το μέγεθος και το μοριακό βάρος της σχιζοφυλλάνης. Ανοσολογικές μελέτες σχετικά με ουσιαστικά πρωτεΐνες και ενδοτοξίνη δωρεάν uSPG έδειξε, ότι υπερήχων χαμηλής Mw σχιζοφυλλάνη έχει έντονη ανοσοτροποποιητική δράση.

 
Μειωμένο ιξώδες: Υπερήχους οδήγησε σε σημαντική μείωση του ιξώδους ζωμού καλλιέργειας. Κατά τη διάρκεια υπερήχων, το ιξώδες ζωμού καλλιέργειας άλλαξε μη γραμμικά: η μείωση του ιξώδους ήταν ταχεία στην αρχή της υπερηχητικής κατεργασίας με υπερήχους, αλλά αργότερα επιβραδύνθηκε. Η ειδική εισροή ενέργειας 100 Ws/mL ήταν αρκετή για τη μείωση του ιξώδους του ζωμού καλλιέργειας σχεδόν 7 φορές.

Βελτιωμένη διήθηση: Ο ζωμός καλλιέργειας που έχει υποστεί επεξεργασία με υπερήχους ρέει μέσω του φίλτρου γρηγορότερα από τον μη επεξεργασμένο ζωμό καλλιέργειας (ειδική εισροή ενέργειας 0 WS/mL) με υψηλής μοριακής SPG. Εκτός αυτού, υπερήχους μείωσε σημαντικά την απώλεια προϊόντων κατά τη διάρκεια της διήθησης. Το διήθημα του μη επεξεργασμένου ζωμού καλλιέργειας με υψηλής μοριακής SPG (ειδική εισροή ενέργειας 0 Ws/mL) περιείχε 0,3 ± 0,07 g/L SPG, ενώ η συγκέντρωση SPG πριν από τη διήθηση βάθους ήταν 2 g/L. Αντίθετα, το διήγημα της υπερηχητικής καλλιέργειας 100 Ws/mL περιείχε και τα δύο SPG σε συγκέντρωση 2,2 ± 0,2 g/L, το οποίο αντιστοιχεί σε σχεδόν μηδενική απώλεια προϊόντος.

Συμπέρασμα: Στο συμπέρασμά τους η ερευνητική ομάδα συνεχίζει ότι υπερήχων επεξεργασία είναι μια effcient τεχνολογία για την κατασκευή του χαμηλού μοριακού βάρους σχιζοφύλαν, η οποία μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί σε καλλυντικά και φάρμακα. Υπερήχους, όταν εφαρμόζεται σε πλήρη ζωμό καλλιέργειας με μυκήλιο, φέρνει ορισμένα πλεονεκτήματα στην παραγωγή σχιζοφυλολάνης. Μειώνει τις απώλειες προϊόντων κατά τη διάρκεια της κατάντη επεξεργασίας και καθιστά δυνατή την παραγωγή εξαιρετικά καθαρισμένου πολυσακχαρίτη λόγω της αποτελεσματικής χρήσης της υπερδιήθησης.
Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι υπερήχων επεξεργασία της σχιζοφύλανας είναι εύκολα κλιμακούμενη. Μια μονάδα του πιλοτικού φυτού υπερήχων disintegrator UIP2000hdT επεξεργάστηκε 1 λίτρο ζωμού καλλιέργειας σε λειτουργία ροής 110 s. Η παραγωγικότητα του συστήματος μπορεί εύκολα να αυξηθεί με διαδοχική σύνδεση πρόσθετων μονάδων υπερήχων.

 
Διαβάστε περισσότερα για την απλή κλιμάκωση της εκχύλισης μανιταριών!
 

Υψηλής απόδοσης υπερηχητικός εξοπλισμός για την επεξεργασία γλυκαντικών μυκήτων

Ο κατακερματισμός των πολυσακχαριτών όπως οι γλυκάνες καθώς και άλλες βιοδραστικές ενώσεις όπως η χιτίνη και η χιτοζάνη μπορεί να είναι αξιόπιστα διεργασίες με Hielscher υψηλής απόδοσης υπερηχητικό εξοπλισμό. Οι υπερήχων μας μπορούν να παραδώσουν υψηλά πλάτη, προσφέρουν ακριβή δυνατότητα ελέγχου των παραμέτρων της διαδικασίας και μπορούν να λειτουργήσουν 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα υπό βαρύ φορτίο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Hielscher υπερήχων σειρά εξοπλισμού πληροί αυτές τις απαιτήσεις αξιόπιστα. Εκτός από την εξαιρετική απόδοση υπερήχων, Hielscher υπερήχων διαθέτουν υψηλή ενεργειακή απόδοση, η οποία είναι ένα σημαντικό οικονομικό πλεονέκτημα – ειδικά όταν χρησιμοποιείται σε εμπορική παραγωγή μεγάλης κλίμακας.
Hielscher ultrasonicators είναι συστήματα υψηλής απόδοσης που μπορούν να εξοπλιστούν με αξεσουάρ όπως sonotrodes, ενισχυτές, αντιδραστήρες ή κύτταρα ροής, προκειμένου να ταιριάζουν με τις ανάγκες της διαδικασίας σας με τον βέλτιστο τρόπο. Με την ψηφιακή έγχρωμη οθόνη, η επιλογή να προεπιλεγούν τρεξίματα κατεργασίας με υπερήχους, αυτόματη καταγραφή δεδομένων σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD, απομακρυσμένος έλεγχος του προγράμματος περιήγησης και πολλά άλλα χαρακτηριστικά, υψηλότερο έλεγχο διαδικασίας και φιλικότητα προς το χρήστη εξασφαλίζονται. Σε συνδυασμό με την ευρωστία και τη βαριά φέρουσα ικανότητα, τα υπερηχητικά συστήματα Hielscher είναι το αξιόπιστο άλογο εργασίας σας στην παραγωγή. Η μείωση του μοριακού βάρους των β-γλυκανών όπως η σχιζοφυλολάνη απαιτεί ισχυρό υπέρηχο για να αποκτήσετε το στοχευμένο ντεκολτέ και ένα τελικό προϊόν σχιζοφυλολάνης υψηλής ποιότητας, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για φαρμακευτικές εφαρμογές.
 
Βρείτε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την εκχύλιση υπερήχων βήτα-γλυκάνης από μανιτάρια, συμπεριλαμβανομένων των οδηγιών βήμα προς βήμα εδώ!
 
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας: