Partitionnement triphasé amélioré par ultrasons

• Le partitionnement en trois phases (TPP) est une technique permettant d'extraire, de séparer et de purifier des composants, tels que des lipides, des enzymes, des polysaccharides et d'autres biomolécules, à partir de matériel biologique.
• La séparation triphasique assistée par ultrasons surpasse la séparation triphasique conventionnelle par un rendement plus élevé, une pureté améliorée et une rapidité exceptionnelle.
• La séparation triphasée par ultrasons est applicable aux petits et grands volumes et peut être facilement adaptée à la production industrielle.

Partitonnement triphasé par ultrasons

Partitionnement triphasé

Le partage en trois phases (TPP) est un processus simple et efficace en une seule étape pour la séparation, la purification et la concentration de biomolécules telles que les enzymes, les lipides, les polysaccharides, etc. à partir de mélanges complexes.
La PPT est réalisée par l'addition séquentielle d'une quantité suffisante de sel (typiquement du sulfate d'ammonium) et d'un solvant organique (principalement de l'acide sulfurique). t-butanol/tert-butanol). Des sels tels que le sulfate d'ammonium sont utilisés à une certaine saturation pour précipiter la protéine. Un solvant organique tel que le t-Le butanol est ajouté pour former des couches triphasées et pour éliminer les composés de faible poids moléculaire tels que les lipides, les substances phénoliques et certains détergents. Depuis le t-Le butanol a un point d'ébullition élevé, mais il est moins inflammable que l'éthanol et le méthanol, t-Le butanol est le solvant préféré pour le TPP.
Après le traitement de l'extrait brut et la décantation, le mélange se sépare en trois phases distinctes : le solvant supérieur (t-butanol) contient des composés non polaires, qui sont séparés de la phase aqueuse inférieure (contenant des composés polaires) par un précipité interfacial de protéines. Les protéines souhaitées sont sélectivement réparties dans une phase et les autres protéines contaminantes dans l'autre phase. Cela entraîne une purification et une concentration partielles de la protéine. Le processus d'extraction est un amalgame de kosmotropie, de salage, de cosolvant isotonique et de précipitation osmolytique des protéines.

Partitionnement triphasé amélioré par ultrasons

La sonication intensifie considérablement le processus de TPP. La séparation triphasique assistée par ultrasons est appliquée avec succès à la séparation et à la purification des biomolécules. Une large gamme de biomolécules a été isolée plus efficacement et en moins de temps. Par exemple, les enzymes des plantes (broméline, papaïne, invertase, polyphénol oxydase et inhibiteurs de la trypsine), des animaux (trypsine, α-chymotrypsine, chymosine, pepsine et luciférase) et des microbes (lipase, α-ammonium, phosphore, etc.) ont été isolées plus efficacement et plus rapidement.lipase, α-amylase, α-galactosidase, serratiopeptidase, cyclodextrine glycosyltransférase et enzymes fibrinolytiques). Un autre avantage de la séparation triphasique ultrasonique est l'amélioration de l'activité de diverses enzymes, ce qui se traduit par des rendements apparemment plus élevés (d'environ 100 %) puisque l'enzyme ou la protéine ciblée précipite dans la couche intermédiaire entre la phase organique et la phase aqueuse.
La séparation triphasique par ultrasons peut être utilisée efficacement avec des échantillons bruts et peut être facilement mise à l'échelle.

Exemples de séparation triphasée par ultrasons (US-TPP)

TPP ultrasonique pour l'extraction de l'astaxanthine

Pour l'extraction de l'astaxanthine (AX), le traitement combiné du TPP et de la sonication avec le sonicateur Hielscher UP400S est non seulement une technique simple et facilement applicable, mais aussi très efficace pour isoler l'AX de la biomasse bactérienne de Paracoccus NBRC 101723. Les variables de fonctionnement de la sonication peuvent être optimisées pour obtenir des résultats d'extraction optimaux. Les paramètres de traitement ultrasonique tels que l'amplitude, la durée, la température et le récipient d'extraction (taille, forme), ainsi que la taille des particules de la biomasse, affectent de manière significative la libération ultrasonique de l'AX à partir de la biomasse. L'ultrasonication de la biomasse humide donne de meilleurs résultats que la TPP ultrasonique de la biomasse séchée pour une extraction rapide et efficace de l'AX. La PPT ultrasonique permet de récupérer 37 % d'AX en plus que l'extraction conventionnelle par solvant. (cf. Chougle et al. 2013)

PPT ultrasonique pour la séparation de l'andrographolide d'Andrographis paniculata

L'andrographolide est un labdane diterpénoïde apprécié pour ses effets anti-inflammatoires, antioxydants, hépatoprotecteurs, anticancérigènes et antidiabétiques. Des études comparatives montrent que la PPT ultrasonique augmente non seulement le rendement de l'andrographolide, mais améliore également l'activité antioxydante par rapport à la PPT conventionnelle.

Sonicateurs haute performance pour la séparation triphasée

Hielscher Ultrasonics est spécialisé dans la conception et la fabrication de systèmes ultrasoniques de haute puissance pour l'extraction ainsi que pour de nombreux autres processus.
Notre gamme de produits comprend des sonicateurs de laboratoire petits et puissants, des homogénéisateurs de table robustes et des systèmes à ultrasons industriels à haute performance. Les accessoires du collecteur permettent d'adapter parfaitement le système à ultrasons aux exigences spécifiques de votre processus. Tous les sonicateurs Hielscher sont conçus pour fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 à pleine charge.
Notre longue expérience dans le domaine du traitement par ultrasons nous permet de conseiller nos clients depuis leurs premiers essais avec les ultrasons jusqu'aux étapes d'optimisation du processus et de mise en œuvre à l'échelle industrielle.
Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous pour nous parler de votre procédé ! Nous nous ferons un plaisir de vous conseiller sur les possibilités et les avantages de la sonication pour votre application.

Littérature/références

• Chougle, J.A : et al (2013) : Ultrasound assisted three phase partitioning (UATPP) : Une nouvelle technique développée pour l'extraction de l'astaxanthine de Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Conférence annuelle Université de Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 juillet 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. et al. (2017) : Extraction améliorée de l'oléorésine de la poudre de rhizome de gingembre (Zingiber officinale) à l'aide d'un partitionnement triphasé assisté par enzyme. Food Chemistry 216, 2017. 27-36.
• Yan J.-K. et al. (2018) : Ultrasons en synergie avec le partitionnement en trois phases pour l'extraction et la séparation des polysaccharides de Corbicula fluminea et mécanismes pertinents possibles. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, Part A, 2018. 128-134.