Skitsofyallan on sieni-β-glukaani, jolla on immunomoduloivia ominaisuuksia. Erittäin aktiivisten lääkevalmistevaikutusten vuoksi skitsofyllainilla on oltava alhainen molekyylipaino, jotta hyötyosuus on parantunut. Ultrasonication on osoitettu vähentävän skitsofyllainin molekyylipainoa. Luotettavana ja tehokkaana menetelmänä sonikaatiota voidaan helposti soveltaa pienimolekyylipainoisen skitsofyllainin tuotantoon.

Schizophyllum-sienet ja ultraäänibeetaglukaaniuutto

Skitsofyllum-sienen lajit kasvavat luonnossa rappeutuneilla puilla sateisten vuodenaikojen jälkeen. Hedelmärungot kerätään seuraavalla kuivalla kaudella. Skitsofylmilajit sisältävät runsaasti biokemiallisia yhdisteitä, kuten glukaaneja, ja siksi niitä kulutetaan erityisesti trooppisissa maissa elintarvikkeina ja lääkkeinä. Immunomodulatiivisten, sienilääkkeiden, antineoplastisten ja antiviraalisten ominaisuuksiensa vuoksi Skitsofyllumin kunta, joka tunnetaan myös nimellä Splitgill-sieni, on houkutellut bioteknologia- ja lääkeyrityksiä.
Polysakkaridi skitsofyllaani, joka tunnetaan myös nimellä sizofiran, sonifilaani tai sizofilaani, on suurin skitsofyllumisienissä esiintyvä β glukaani, joka tarjoaa erittäin tehokkaan bioaktiivisen β-glukaani-skitsofyllainin.
Skitsofyllum-kommunikaatiosienet kasvavat luonnossa puissa, mycelliumia voidaan viljellä myös käymisliemessä. Farmaseuttisissa ja kosmeettisissa sovelluksissa pienimolekyylipainoinen skitsofyllan on paljon tehokkaampi kuin suurimolekyylipainoinen skitsofyllan. Tämä johtuu siitä, että pienimolekyylipainoinen skitsofyllan osoittaa huomattavasti parempaa biologista hyötyosuutta ja imeytymisnopeuksia. Aditionaalisesti suurimolekyylipainoinen skitsofyllan on usein ongelmallista sovelluksissa, koska se johtaa sen vesiliuosten korkeaan viskositeettiin.
Ultraäänikoon pienentäminen on erittäin tehokas ja luotettava tekniikka schitsofyllainin molekyylipainon alentamiseksi, mikä lisää β-glukaanimolekyylin laatua.

Pienimolekyylipainoisen skitsofyllainin tuotantoprotokolla

Koska molekyylipaino schizophyllan osoittaa huomattavasti paremman hyötyosuuden ja sovellusominaisuudet, Smirnuun tutkimusryhmä tutki ultraäänen pilkkomista ja β-glukaanimolekyylin schitsophyllain koon pienentämistä.

Schizophyllanin ultrasonication

β-1.3(1.6)-Glukaani-skitsofyllaani (SPG) tuotettiin viljelyllä S. commune -sieniä bioreaktorissa käyttäen sakkaroosia substraattina.
Viljelyn päätyttyä viljelyliemi laimennettiin demineraloidulla vedellä skitsofyllanin pitoisuuteksi 2 g / l ja ultraäänellä Ultra ääni prosessori UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Saksa) kierrätystilassa seuraavissa parametreissa ja olosuhteissa: keskivirtaus 50 ml / s, taajuus 20 kHz, lähtö 2000 W, sonotrodityyppi BS2d22, boosteri tyyppi B2-1.4 ja amplitudi 100%. Viljelmäliemen lämpötila sonikoinnin alussa oli 25 °C. Ultraääniviljelmäliemi (spesifinen energiansyöttö 100 Ws / ml) suodatettiin Seitz HS800 -syvyyssuodattimen läpi alle 1,5 baarin paineessa 40 ° C: ssa. Kemialliseen karakterisointiin tarkoitettu ultraäänisaksifyllaani (uSPG) saostettiin suodosta kolminkertaisella määrällä isopropyylialkoholia laboratoriolämpötilassa ja kuivattiin 60 ° C: ssa 12 tunnin uSPG-liuoksille immunologisiin tutkimuksiin seuraavasti: (1) ultraääniviljelty liemi suodos diafiltroitu 0,1 m2 Pall Centramate T-sarjan PES-kasetin (100 kDa cut-off) kautta 0,8 baarin lämpötilassa ja diafiltraatio jatkui, kunnes tistaatin johtavuus oli 20 μS / cm; (2) liuos tiivistettiin suodattamalla uSPG-pitoisuuteen 1 g/l ja steriloitiin autoklaavissa 120 °C/20 minuutissa. Denaturoitu uSPG valmistettiin samalla tavalla, paitsi että NaOH lisättiin viljelmäliemen suodokseen pitoisuutena 0, 2 M ja alkalisoitua liuosta inkuboitu 30 minuutin ajan laboratoriolämpötilassa ennen diasuodatusta.

Analyysimenetelmiä

Myseelin saanto arvioitiin gravimetrisesti: viljelty liemi laimennettiin vedellä 1:4, sentrifugoitiin 10000 × g 25 °C: ssa 20 minuutin ajan, sakka pestiin kolminkertaisella määrällä vettä, kuivattiin 60 ° C: ssa ja painotettiin. Skitsofyllaanin saostuminen supernatantista kolminkertaisella määrällä isopropyylialkoholia kuivattiin 60 °C: ssa 24 t: n ajan ja sen saanto määritettiin gravimetrisesti. pO2 kulttuuriliemessä mitattiin optisella koettimella Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Sveitsi).
Viljelmäliemen dynaaminen viskositeetti mitattiin HAAKE Visco Tester 6L :llä karalla 1L ja 2L 4 °C:ssa ja pyörimisnopeudella 30 rpm. Suodatusnopeus laskettiin 500 ml:n viljelmäliemen suodatusajasta 200 × 200 mm:n Seitz HS800 (Pall, USA) syvyyssuodattimeen 1,5 baarin paineessa ja 40 °C:ssa.
SEC-MALLS mittasi uSPG-molekyylipainon HPLC-järjestelmän Alliancessa (Waters), jossa oli sarjaan kytketyt PL aquagel OH60- ja PL-aquagel OH40 -pylväät, ja ilmaisin miniDAWN TREOS (Wyatt) keskittyi suodattamalla uSPG-pitoisuuteen 1 g/ l ja steriloitiin autoklaavissa 120 ° C / 20 minuutissa. Denaturoitu uSPG valmistettiin samalla tavalla, paitsi että NaOH lisättiin viljelmäliemen suodokseen pitoisuutena 0, 2 M ja alkalisoitua liuosta inkuboitu 30 minuutin ajan laboratoriolämpötilassa ennen diasuodatusta.

tulokset:
Ultraäänikäsittelyä käytettiin suoraan S. commune 144-h viljelemään liemeen myseelillä SPG: n jatkokäsittelyn helpottamiseksi.
 
Sonikoitujen schitsofyllainin ominaisuudet: Ultraäänellä schitsofyllan (uSPG) saostettiin viljelmäliemestä, joka oli peräisin alkoholilla, ja sille oli ominaista. SEC-MALLS arvioi, että USPG: n Mw on noin 1 MDa. Nestemäisestä käymisestä peräisin olevan skitsofyllaanin keskimääräinen molekyylipaino on noin 5 MDa, kun taas kiinteän tilan viljelyssä se voi nousta jopa 10 MDa: iin. Vertaamalla ultraäänellä sokifyllaanin molekyylipainoa alkuperäisen käsittelemättömän skitsofyllain molekyylipainoihin voidaan havaita ultraäänen vuoksi 5-10-kertainen pienempi molekyylipaino.
Sonikoitu polysakkaridi uSPG sisälsi 0,7%w/w proteiinia ja 1,0%w/w jäännöstä sytytyksen jälkeen. uSPG-hydrolysaatti koostui glukoosista, jonka osuus oli yli 99%. Analyysitulokset osoittavat, että sonikaatio halkaisee β-glukaani-selkärankaa satunnaisesti ja sivuhaarat pysyvät ehjinä, mikä vähentää skitsofyllaanin kokoa ja molekyylipainoa. Immunologiset tutkimukset olennaisesti proteiini- ja endotoksiinivapaasta uSPG: stä osoittivat, että ultraäänellä mw- skitsofyllaanilla on voimakas immunomodulatorinen aktiivisuus.

 
Vähentynyt viskositeetti: Ultrasonication johti kulttuuriliemen viskositeetin merkittävään vähenemiseen. Ultrasonication aikana kulttuuriliemi viskositeetti muuttui epälineaarisesti: viskositeetin lasku oli nopeaa ultra-sonikoinnin alussa, mutta myöhemmin se hidastui. Ominaisenergian syöttö 100 Ws/ml riitti vähentämään viljelmäliemen viskositeettia lähes 7 kertaa.

Parannettu suodatus: Ultraäänellä käsitelty viljelmäliemi virtasi suodattimen läpi nopeammin kuin käsittelemätön viljelmäliemi (spesifinen energiansyöttö 0 Ws/ml) suurimolekyylisellä SPG:llä. Lisäksi ultrasonication vähensi merkittävästi tuotteen menetystä suodatuksen aikana. Käsittelemättömän viljelmäliemen suodos, jossa oli suurimolekyylinen SPG (ominaisenergian syöttö 0 Ws/ml), sisälsi 0,3 ± 0,07 g/l SPG:stä, kun taas SPG-pitoisuus ennen syvyyssuodatusta oli 2 g/l. Sitä vastoin 100 Ws / ml: n ultraääniviljelmän suodos sisälsi spg: n pitoisuutena 2,2 ± 0,2 g / l, mikä vastaa lähes nollaa tuotteen menetystä.

Johtopäätös: Lopuksi tutkimusryhmä jatkaa, että ultraäänikäsittely on tehokas tekniikka pienimolekyylisen schitsofyllanin valmistukseen, jota voidaan sitten käyttää kosmetiikassa ja lääketieteessä. Ultrasonication, kun sitä käytetään täydelliseen kulttuuriliemeen myseelillä, tuo tiettyjä etuja skitsofyllaanin tuotantoon. Se vähentää tuotehäviöitä jatkojalostuksen aikana ja mahdollistaa erittäin puhdistetun polysakkariidin tuotannon ultrasuodatuksen tehokkaan käytön ansiosta.
Lisäksi tutkijat havaitsivat, että skitsofyllaanin ultraäänikäsittely on helposti skaalautuvaa. Yksi pilottilaitoksen ultraääni hajottimen YKSIKKÖ UIP2000hdT käsitteli 1 litran viljelmäliemeä 110 s virtaustilassa. Järjestelmän tuottavuutta voidaan helposti lisätä lisäämällä ylimääräisiä ultraääniyksiköitä peräkkäin.

 
Lue lisää sienten uuttamisen yksinkertaisesta laajentamisesta!
 

Korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet sieniglukaanien käsittelyyn

Polysakkaridien, kuten glukaanien, sekä muiden bioaktiivisten yhdisteiden, kuten kitiinin ja kitosaanin, pirstoutuminen voidaan käsitellä luotettavasti Hielscherin korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteilla. Ultraäänilaitteemme voivat tuottaa suuria amplitudit, tarjoavat tarkan hallittavuuden prosessiparametreihin ja niitä voidaan käyttää 24/7 raskaalla kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä. Hielscher Ultrasonics -laitevalikoima täyttää nämä vaatimukset luotettavasti. Erinomaisen ultraäänisuorituskyvyn lisäksi Hielscher-ultraäänilaitteilla on korkea energiatehokkuus, mikä on merkittävä taloudellinen etu – erityisesti kaupallisessa laajamittaisessa tuotannossa.
Hielscherin ultraäänilaitteet ovat korkean suorituskyvyn järjestelmiä, jotka voidaan varustaa lisävarusteilla, kuten sonotrodeilla, vahvistimilla, reaktoreilla tai virtaussoluilla, jotta prosessitarpeesi vastaisivat optimaalisesti. Digitaalisella värinäytöllä varmistetaan mahdollisuus esiasettaa sonikaatioajoja, automaattinen tietojen tallennus integroidulle SD-kortille, kaukosäädin ja monet muut ominaisuudet, korkein prosessinohjaus ja käyttäjäystävällisyys. Yhdessä kestävyyden ja raskaan kantavuuden kanssa Hielscherin ultraäänijärjestelmät ovat luotettava työhevonen tuotannossa. Β-glukaanien, kuten skitsofyllaanin, molekyylipainon vähentäminen vaatii voimakasta ultraääntä kohdennetun pilkkomisen ja lopullisen korkealaatuisen skitsofyllanin tuotteen saamiseksi, jota voidaan käyttää farmaseuttisiin sovelluksiin.
 
Löydä lisätietoja ultraäänibeetaglukaanin uuttamisesta sienistä, mukaan lukien vaiheittaiset ohjeet täältä!
 
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: