Partitionnement triphasé ultrasonore amélioré
- La séparation en trois phases (TPP) est une technique permettant d'extraire, de séparer et de purifier des composants, par exemple des lipides, des enzymes, des polysaccharides et d'autres biomolécules, à partir de matériel biologique.
- Le partitionnement triphasé assisté par ultrasons excelle le TPP conventionnel par un rendement plus élevé, une pureté améliorée et une vitesse exceptionnelle.
- Le TPP à ultrasons est applicable aux petits et grands volumes et peut facilement être adapté à la production industrielle.
Partitonnement ultrasonique triphasé
Partitionnement triphasé
La séparation en trois phases (TPP) est un procédé simple et efficace en une étape pour la séparation, la purification et la concentration de biomolécules telles que des enzymes, des lipides, des polysaccharides, etc. à partir de mélanges complexes.
La TPP est réalisée par l'addition séquentielle d'une quantité suffisante de sel (typiquement du sulfate d'ammonium) et d'un solvant organique (principalement 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 t-butanol est ajouté pour former des couches en trois phases et pour éliminer les composés de faible poids moléculaire tels que les lipides, les composés phénoliques et certains détergents. Depuis t-butanol a un point d'ébullition élevé, mais moins inflammable que l'éthanol et le méthanol, tle butanol est le solvant préféré pour le TPP.
Après le traitement de l'extrait brut et de 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 protéique interfacial. Les protéines désirées sont sélectivement séparées en une phase et d'autres protéines contaminantes à l'autre phase. Cela provoque une purification partielle et une concentration de la protéine. Le processus d'extraction est une amalgamation de kosmotropique, de relargage, de co-solvant isotonique et de précipitation osmolytique de protéines.
TPP ultrasonore amélioré
La sonication intensifie considérablement le processus TPP. Le TPP assisté par ultrasons est appliqué avec succès pour la séparation et la purification de biomolécules. Un large éventail de biomolécules ont été isolées plus efficacement en un temps plus court. Par exemple, des enzymes provenant de plantes (par exemple la bromélaïne, la papaïne, l'invertase, les inhibiteurs de polyphénol oxydase et de trypsine), d'animaux (par exemple la trypsine, α-chymotrypsine, chymosine, pepsine et luciférase) et de microbes (e.lipase, α-amylase, α-galactosidase, serratiopeptidase, cyclodextrine glycosyltransférase, et enzymes fibrinolytiques) ont été purifiés par le biais de TPP ultrasonique. Un avantage supplémentaire du TPP ultrasonique est l'activité accrue de diverses enzymes, ce qui se traduit par des rendements apparemment plus élevés (>100 %), car l'enzyme ou la protéine ciblée précipite dans la couche intermédiaire entre les phases organique et aqueuse.
Le TPP ultrasonique peut être utilisé efficacement avec des échantillons bruts et peut être facilement mis à l'échelle.
La sonication améliore considérablement le partitionnement en trois phases et permet d'obtenir un rendement et une pureté supérieurs dans des temps de traitement considérablement plus courts.
- rendements plus élevés
- récupération rapide
- haute pureté
- gain de temps
- peu coûteux
- facile à exécuter
- respectueux de la nature
- pour le laboratoire et l'industrie
Exemples pour 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 Hielscher UP400S est non seulement simple et facilement applicable, mais aussi une technique très efficace pour isoler 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 par ultrasons tels que l'amplitude, le temps, la température et le récipient d'extraction (taille, forme) ainsi que la taille des particules de la biomasse affectent significativement la libération ultrasonore d'AX à partir de la biomasse. L'ultrasonication de la biomasse humide donne de meilleurs résultats que le TPP ultrasonique de la biomasse séchée pour une extraction rapide et efficace de l'AX. Le TPP ultrasonique résulte en une récupération AX 37% plus élevée que l'extraction par solvant classique. (cf Chougle et al., 2013)
TPP ultrasonique pour la séparation de l'andrographolide de Andrographis paniculata
Andrographolide est un diterpénoïde labdane, qui est apprécié pour ses effets anti-inflammatoires, antioxydants, hépatoprotecteurs, anti-cancérigènes et anti-diabétiques. Des études comparatives montrent que le TPP ultrasonique augmente non seulement le rendement de l'andrographolide, mais améliore également l'activité antioxydante par rapport au TPP conventionnel.
Processeurs ultrasoniques haute performance
Hielscher Ultrasonics est spécialisée dans la conception et la fabrication de systèmes ultrasoniques de haute puissance pour l'extraction ainsi que dans de nombreux autres procédés.
Notre gamme de produits couvre les petites, dispositifs de laboratoire puissants, ultra-puissants de paillasse et systèmes industriels à haute performance. Le collecteur Accessoires permettre l'adaptation idéale du système à ultrasons à vos exigences de processus spécifiques. Tous les ultrasonores Hielscher sont construits pour un fonctionnement 24/7 à pleine charge.
Notre expérience de longue date dans le traitement par ultrasons nous permet de consulter nos clients depuis leurs premiers tests avec ultrasons à travers les étapes d'optimisation des processus et de mise en œuvre à l'échelle industrielle.
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Équipement à ultrasons puissant et fiable du laboratoire à l'échelle industrielle.
Littérature / Références
- Chougle, J.A : et autres (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 la Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 juillet 2013.
- Ketnawa, S. et al (2017): Séparation de phase pour la séparation d'enzymes: Un aperçu et des applications récentes. 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) en utilisant un partitionnement en trois phases assisté par une enzyme. Chimie alimentaire 216, 2017. 27-36.
- Yan J.-K. et al. (2018): Échographie synergisée avec séparation en trois phases pour l'extraction et la séparation des polysaccharides de Corbicula fluminea et des mécanismes pertinents possibles. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, partie A, 2018. 128-134.
Qu'il faut savoir
Partitionnement triphasé (TPP)
La TPP est une technique de bioséparation, basée sur le partage des constituants polaires, des protéines et des constituants hydrophobes dans trois phases comprenant de l'eau, du sulfate d'ammonium et du t-butanol.
Des enzymes thérapeutiques et industrielles importantes (par exemple l'α-galactocidase, les inhibiteurs de l'α-amylase et la protéase) et des composés naturels (par exemple les diterpènes tels que la forskoline et l'andrographolide) sont purifiés par séparation en trois phases. Tandis que les pigments, les lipides et les inhibiteurs enzymatiques s'accumulent dans la phase supérieure du solvant, qui est séparée de la phase aqueuse inférieure, où des composants polaires tels que les saccharides s'accumulent, par une couche intermédiaire de protéine précipitée. Depuis t-butanol se lie aux protéines précipitées par TPP, qui se produisent sous forme de coprécipités de protéine-t-butanol, il flotte entre la couche organique et aqueuse et peut être facilement séparé et purifié. En général, les biomolécules sont récupérées sous forme purifiée à l'interphase, tandis que les contaminants se répartissent principalement t-butanol (phase supérieure) et à la phase aqueuse (phase inférieure).
Astaxanthine
L'astaxanthine (3, 3'-dihydroxy-ß, ß-carotène 4, 4'-dione) est un céto-caroténoïde qui appartient à la classe des terpènes. En tant que tétraterpénoïde, il est constitué de cinq précurseurs de carbone, le diphosphate d'isopentényle et le diphosphate de diméthylallyle. L'astaxanthine est un pigment végétal jaune-orange et est donc classée dans la catégorie des xanthophylles. L'astaxanthine est principalement présente dans les microalgues, les levures, les salmonoïdes, la truite, le krill, les crevettes, les écrevisses et les crustacés. En tant que piégeur de radicaux libres très puissant, protecteur de la peau, anticancérigène et renforçateur du système immunitaire, l'astaxanthine est utilisée comme complément et additif dans les aliments, les produits pharmaceutiques et les cosmétiques. Le TPP ultrasonique améliore le processus d'extraction et de séparation de l'astaxanthine de sources naturelles et rend sa production économique applicable au niveau industriel.
UIP1000hdT – Ultrasonateur industriel 1kW