Ultraheliga tõhustatud kolmefaasiline jaotus

• Kolmefaasiline jaotus (TPP) on meetod komponentide, nt lipiidide, ensüümide, polüsahhariidide ja muude biomolekulide ekstraheerimiseks, eraldamiseks ja puhastamiseks bioloogilisest materjalist.
• Ultraheli abil teostatav kolmefaasiline jaotus ületab tavapärase kolmefaasilise jaotuse suurema saagise, parema puhtuse ja erakordse kiiruse poolest.
• Ultraheliga kolmefaasiline jaotus sobib nii väikeste kui ka suurte mahtude jaoks ning seda saab hõlpsasti skaleerida tööstuslikuks tootmiseks.

Ultraheliga kolmefaasiline jaotus

Kolmefaasiline jaotus

Kolmefaasiline jaotus (TPP) on lihtne ja tõhus üheetapiline protsess biomolekulide, nagu ensüümide, lipiidide, polüsahhariidide jms, eraldamiseks, puhastamiseks ja kontsentreerimiseks keerukatest segudest.
TPP tehakse, lisades järjestikku piisava koguse soola (tavaliselt ammooniumsulfaati) ja orgaanilist lahustit (peamiselt t-butanool/tert-butanool). Soolasid, nagu ammooniumsulfaat, kasutatakse kindlal küllastusastmel valgu sadestamiseks. Orgaanilist lahustit, näiteks t-butanooli, lisatakse kolmefaasiliste kihtide moodustamiseks ning väikese molekulmassiga ühendite, nagu lipiidide, fenoolide ja mõnede detergentide, eemaldamiseks. Kuna t-butanoolil on kõrge keemistemperatuur, kuid see on vähem tuleohtlik kui etanool ja metanool, on t-butanool TPP jaoks eelistatud lahusti.
Pärast toorekstrakti töötlemist ja dekanteerimist eraldub segu kolmeks selgeks faasiks: ülemine lahustifaas (t-butanool) sisaldab mittepolaarseid ühendeid, mis on eraldatud alumisest vesifaasist (mis sisaldab polaarseid ühendeid) valgusetete faasidevahelise kihiga. Soovitud valgud jaotuvad selektiivselt ühte faasi ja teised saastavad valgud teise faasi. See toob kaasa valgu osalise puhastamise ja kontsentreerimise. Ekstraheerimisprotsess on valkude kosmotroopse, väljasoolamise, isotoonilise kaaslahusti ja osmolüütilise sadestamise segu.

Ultraheliga tõhustatud kolmefaasiline jaotus

Ultraheli töötlus (sonikeerimine) intensiivistab TPP protsessi oluliselt. Ultraheli abil teostatavat kolmefaasilist jaotust kasutatakse edukalt biomolekulide eraldamiseks ja puhastamiseks. Paljusid biomolekule on isoleeritud tõhusamalt ja lühema ajaga. Näiteks puhastati ultraheliga TPP abil ensüüme taimedest (nt bromelaiin, papaiin, invertaas, polüfenooloksüdaas ja trüpsiini inhibiitorid), loomadest (nt trüpsiin, α-kümotrüpsiin, kümosiin, pepsiin ja lutsiferaas) ning mikroobidest (nt lipaas, α-amülaas, α-galaktosidaas, serratiopeptidaas, tsüklodekstriini glükosüültransferaas ja fibrinolüütilised ensüümid). Ultraheliga kolmefaasilise jaotuse täiendav eelis on mitmete ensüümide suurenenud aktiivsus, mille tulemuseks on näiline suurem saagis (ligikaudu 100%), kuna sihtensüüm või -valk sadestub välja orgaanilise ja vesifaasi vahelises keskmises kihis.
Ultraheliga kolmefaasilist jaotust saab tõhusalt kasutada toorproovidega ning seda saab hõlpsasti skaleerida.

Näiteid ultraheliga kolmefaasilise jaotuse (US-TPP) kohta

Ultraheli TPP astaksantiini ekstraheerimiseks

Astaksantiini (AX) ekstraheerimiseks on TPP ja Hielscheri sonikaatoriga UP400S teostatava ultraheli töötluse (sonikeerimise) kombineeritud käsitlus mitte ainult lihtne ja hõlpsasti rakendatav, vaid ka väga tõhus meetod AX isoleerimiseks Paracoccus NBRC 101723 bakteribiomassist. Ultraheli töötluse (sonikeerimise) töömuutujaid saab optimeerida parimate ekstraheerimistulemuste saavutamiseks. Ultraheli töötluse parameetrid, nagu amplituud, aeg, temperatuur ja ekstraheerimisanum (suurus, kuju), samuti biomassi osakeste suurus mõjutavad AX ultraheliga vabastamist biomassist oluliselt. Märja biomassi ultraheli töötlus annab AX kiireks ja tõhusaks ekstraheerimiseks paremaid tulemusi kui kuivatatud biomassi ultraheli TPP. Ultraheli TPP annab 37% suurema AX saagise kui tavapärane lahustiga ekstraheerimine. (vrd Chougle et al. 2013)

Ultraheli TPP andrograofoliidi eraldamiseks liigist Andrographis paniculata

Andrograofoliid on labdaani tüüpi diterpenoid, mida hinnatakse selle tugevate põletikuvastaste, antioksüdatiivsete, maksakaitsvate, kartsinogeneesivastaste ja diabeedivastaste toimete tõttu. Võrdlevad uuringud näitavad, et ultraheli TPP mitte ainult ei suurendanud andrograofoliidi saagist, vaid parandab ka antioksüdatiivset aktiivsust võrreldes tavapärase TPP-ga.

Suure jõudlusega sonikaatorid kolmefaasiliseks jaotuseks

Hielscher Ultrasonics on spetsialiseerunud suure võimsusega ultraheli süsteemide projekteerimisele ja tootmisele ekstraheerimiseks ning paljudeks muudeks protsessideks.
Meie tootevalik hõlmab väikseid, võimsaid laborisonikaatoreid, vastupidavaid lauaseadmena kasutatavaid homogenisaatoreid ja tööstuslikke suure jõudlusega ultrahelisüsteeme. Mitmekesised lisatarvikud võimaldavad ultrahelisüsteemi ideaalset kohandamist teie konkreetsetele protsessinõuetele. Kõik Hielscheri sonikaatorid on ehitatud 24/7 tööks täiskoormusel.
Meie pikaajaline kogemus ultraheli töötluses võimaldab meil nõustada oma kliente alates nende esimestest ultrahelikatsetest kuni protsessi optimeerimise ja tööstusliku mastaabiga rakendamise etappideni.
Palun kasutage allolevat vormi, et rääkida meile oma protsessist! Soovitame ja arutame hea meelega ultraheli töötluse (sonikeerimise) võimalusi ja eeliseid teie rakenduse jaoks.

Kirjandus/viited

• Chougle, J.A: et al. (2013): Ultrasound assisted three phase partitioning (UATPP): A novel technique developed for extraction of astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Annual Conference University of Saskatchewan, Saskatoon, 7–10th July 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Phase partitioning for enzyme separation: An overview and recent applications. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1–24.
• Varakumar, S. jt (2017): Õlivaigu täiustatud ekstraheerimine ingveri (Zingiber officinale) risoomipulbrist, kasutades ensüümi abil kolmefaasilist eraldamist. Toidukeemia 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrasound synergized with three-phase partitioning for extraction and separation of Corbicula fluminea polysaccharides and possible relevant mechanisms. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, Part A, 2018. 128–134.