Υπερήχων ενισχυμένη τριφασική διαμέριση

• Ο τριφασικός διαχωρισμός (TPP) είναι μια τεχνική για την εκχύλιση, τον διαχωρισμό και τον καθαρισμό συστατικών, π.χ. λιπιδίων, ενζύμων, πολυσακχαριτών και άλλων βιομορίων, από βιολογικό υλικό.
• Υπερήχων υποβοηθούμενη τριφασική διαμέριση υπερέχει της συμβατικής τριφασικής κατάτμησης με υψηλότερη απόδοση, βελτιωμένη καθαρότητα και εξαιρετική ταχύτητα.
• Υπερήχων τριφασική κατάτμηση ισχύει για μικρούς και μεγάλους όγκους και μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί στη βιομηχανική παραγωγή.

Υπερήχων τριφασική partitoning

Τριφασική διαμέριση

Ο τριφασικός διαχωρισμός (TPP) είναι μια απλή και αποτελεσματική διαδικασία ενός βήματος για τον διαχωρισμό, τον καθαρισμό και τη συγκέντρωση βιομορίων όπως ένζυμα, λιπίδια, πολυσακχαρίτες κ.λπ. από πολύπλοκα μείγματα.
Η TPP πραγματοποιείται με τη διαδοχική προσθήκη επαρκούς ποσότητας άλατος (συνήθως θειικού αμμωνίου) και οργανικού διαλύτη (κυρίως t-βουτανόλη/Τερτ-βουτανόλη). Άλατα όπως το θειικό αμμώνιο χρησιμοποιούνται σε ορισμένο κορεσμό για την καθίζηση της πρωτεΐνης. Ένας οργανικός διαλύτης όπως t-Η βουτανόλη προστίθεται για να σχηματίσει τριφασικές στιβάδες και να απομακρύνει ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους όπως λιπίδια, φαινολικά και ορισμένα απορρυπαντικά. Επειδή t-η βουτανόλη έχει υψηλό σημείο βρασμού, αλλά λιγότερο εύφλεκτη από την αιθανόλη και τη μεθανόλη, t-η βουτανόλη είναι ο προτιμώμενος διαλύτης για την TPP.
Μετά την κατεργασία του ακατέργαστου εκχυλίσματος και την απόχυση, το μείγμα διαχωρίζεται σε τρεις διακριτές φάσεις: τον ανώτερο διαλύτη (t-βουτανόλη) περιέχει μη πολικές ενώσεις, οι οποίες διαχωρίζονται από την κατώτερη υδατική φάση (που περιέχει πολικές ενώσεις) με ένα διεπιφανειακό ίζημα πρωτεΐνης. Οι επιθυμητές πρωτεΐνες κατανέμονται επιλεκτικά στη μία φάση και άλλες μολυσματικές πρωτεΐνες στην άλλη φάση. Αυτό προκαλεί μερικό καθαρισμό και συγκέντρωση της πρωτεΐνης. Η διαδικασία εκχύλισης είναι μια συγχώνευση κοσμοτροπικών, αλάτισης, ισοτονικού συνδιαλύτη και οσμολυτικής καθίζησης πρωτεϊνών.

Υπερήχων ενισχυμένη τριφασική διαμέριση

Κατεργασία με υπερήχους εντείνει σημαντικά τη διαδικασία TPP. Υπερήχων υποβοηθούμενη τριφασική κατανομή εφαρμόζεται με επιτυχία για το διαχωρισμό και τον καθαρισμό των βιομορίων. Ένα ευρύ φάσμα biomoelcules έχουν απομονωθεί πιο αποτελεσματικά σε μικρότερο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, ένζυμα από φυτά (π.χ. βρομελίνη, παπαΐνη, ιμβερτάση, οξειδάση πολυφαινόλης και αναστολείς θρυψίνης), ζώα (π.χ. θρυψίνη, α-χυμοθρυψίνη, χυμοσίνη, πεψίνη και λουσιφεράση) και μικρόβια (π.χ. λιπάση, α-αμυλάση, α-γαλακτοσιδάση, σερratioπεπτιδάση, γλυκοζυλοτρανσφεράση κυκλοδεξτρίνης και ινωδολυτικά ένζυμα) καθαρίστηκαν μέσω υπερήχων TPP. Ένα επιπλέον όφελος της υπερηχητικής τριφασικής κατανομής είναι η ενισχυμένη δραστηριότητα διαφόρων ενζύμων, με αποτέλεσμα εμφανείς υψηλότερες αποδόσεις (κατά περίπου 100%), καθώς το στοχευόμενο ένζυμο ή πρωτεΐνη καθιζάνει στο μεσαίο στρώμα μεταξύ των οργανικών και υδατικών φάσεων.
Υπερήχων τριφασική διαμέριση μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά με ακατέργαστα δείγματα και μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί.

Παραδείγματα για υπερηχητική τριφασική διαμέριση (US-TPP)

Υπερήχων TPP για την εκχύλιση της ασταξανθίνης

Για την εκχύλιση της ασταξανθίνης (AX), η συνδυασμένη επεξεργασία της TPP και υπερήχων με τον υπερήχων Hielscher UP400S δεν είναι μόνο απλή και εύκολα εφαρμόσιμη, αλλά και πολύ αποτελεσματική τεχνική για την απομόνωση του AX από τη βακτηριακή βιομάζα του Paracoccus NBRC 101723. Οι λειτουργικές μεταβλητές της υπερήχησης μπορούν να βελτιστοποιηθούν για να έχουν τα βέλτιστα αποτελέσματα εκχύλισης. Οι παράμετροι επεξεργασίας υπερήχων auch ως πλάτος, χρόνος, θερμοκρασία και δοχείο εκχύλισης (μέγεθος, σχήμα) καθώς και το μέγεθος σωματιδίων της βιομάζας, επηρεάζουν σημαντικά την απελευθέρωση υπερήχων του AX από βιομάζα. Υπερήχους της υγρής βιομάζας δίνει καλύτερα αποτελέσματα από το υπερήχων TPP της αποξηραμένης βιομάζας για ταχεία και αποτελεσματική εκχύλιση του AX. Το υπερηχητικό TPP οδηγεί σε 37% υψηλότερη ανάκτηση AX από τη συμβατική εκχύλιση με διαλύτη. (πρβλ. Chougle et al. 2013)

Υπερήχων TPP για το διαχωρισμό της ανδρογραφολίδης από Andrographis paniculata

Το Andrographolide είναι ένα διτερπενοειδές labdane, το οποίο αποτιμάται για τα υψηλά αντιφλεγμονώδη, αντιοξειδωτικά, ηπατοπροστατευτικά, αντι-καρκινογόνα και αντιδιαβητικά αποτελέσματά του. Συγκριτικές μελέτες δείχνουν ότι η υπερηχητική TPP όχι μόνο αύξησε την απόδοση της ανδρογραφολίδης, αλλά επίσης βελτιώνει την αντιοξειδωτική δράση σε σύγκριση με τη συμβατική TPP.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για τριφασική διαμέριση

Hielscher Υπέρηχοι ειδικεύεται στο σχεδιασμό και την κατασκευή υψηλής ισχύος υπερήχων συστήματα για εκχύλιση, καθώς και πολλές άλλες διαδικασίες.
Η γκάμα των προϊόντων μας καλύπτει μικρούς, ισχυρούς εργαστηριακούς υπερήχους, ισχυρούς ομογενοποιητές πάγκου και βιομηχανικά συστήματα υπερήχων υψηλής απόδοσης. Τα εξαρτήματα πολλαπλής επιτρέπουν την ιδανική προσαρμογή του συστήματος υπερήχων στις συγκεκριμένες απαιτήσεις της διαδικασίας σας. Όλοι οι υπερήχων Hielscher είναι κατασκευασμένοι για 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό πλήρες φορτίο.
Η μακρόχρονη εμπειρία μας στην επεξεργασία υπερήχων μας επιτρέπει να συμβουλεύουμε τους πελάτες μας από τις πρώτες δοκιμές τους με υπερήχους μέσω των βημάτων βελτιστοποίησης και εφαρμογής της διαδικασίας σε βιομηχανική κλίμακα.
Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να μας πείτε για τη διαδικασία σας! Είμαστε στην ευχάριστη θέση να προτείνουμε να συζητήσουμε τις ευκαιρίες και τα οφέλη της υπερήχησης για την εφαρμογή σας.

Βιβλιογραφία/Αναφορές

• Chougle, J.A: et al. (2013): Υπερηχογράφημα υποβοηθούμενη τριφασική διαμέριση (UATPP): Μια νέα τεχνική που αναπτύχθηκε για την εκχύλιση της ασταξανθίνης από Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Ετήσιο Συνέδριο Πανεπιστήμιο του Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 Ιουλίου 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Κατανομή φάσης για διαχωρισμό ενζύμων: Μια επισκόπηση και πρόσφατες εφαρμογές. Διεθνές περιοδικό έρευνας τροφίμων 24 (1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Ενισχυμένη εκχύλιση ελαιορητίνης από σκόνη ριζώματος τζίντζερ (Zingiber officinale) χρησιμοποιώντας τριφασική κατανομή υποβοηθούμενη από ένζυμα. Χημεία Τροφίμων 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-Κ. et al. (2018): Υπερηχογράφημα συνεργάστηκε με τριφασικό διαχωρισμό για εκχύλιση και διαχωρισμό πολυσακχαριτών Corbicula fluminea και πιθανών σχετικών μηχανισμών. Υπερήχων Sonochemistry Vol. 40, Μέρος Α, 2018. 128-134.