અત્યંત શુદ્ધ સ્કિઝોફિલાન બીટા-ગ્લુકાન્સનું અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પાદન

સ્કિઝોફિલાન એ રોગપ્રતિકારક તંત્રનું નિયમન કરનારા ગુણધર્મો ધરાવતું ફૂગજન્ય β-ગ્લુકાન છે. અત્યંત સક્રિય ઔષધીય અસરો માટે, સુધારેલી જૈવઉપલબ્ધતા દર્શાવવા સ્કિઝોફિલાનનું આણ્વિક વજન ઓછું હોવું આવશ્યક છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન સ્કિઝોફિલાનનું આણ્વિક વજન ઘટાડે છે તે સાબિત થયું છે. વિશ્વસનીય અને અસરકારક પદ્ધતિ તરીકે, ઓછા આણ્વિક વજનવાળા સ્કિઝોફિલાનના ઉત્પાદન માટે સોનિકેશન સરળતાથી લાગુ કરી શકાય છે.

સ્કિઝોફિલમ મશરૂમ અને અલ્ટ્રાસોનિક બીટા-ગ્લુકાન નિષ્કર્ષણ

સ્કિઝોફિલમ મશરૂમની પ્રજાતિઓ કુદરતમાં વરસાદની ઋતુઓ પછી સડી રહેલાં વૃક્ષો પર ઊગે છે. ત્યારપછીની સૂકી ઋતુમાં તેના ફળકાય એકત્રિત કરવામાં આવે છે. સ્કિઝોફિલમની પ્રજાતિઓ ગ્લુકાન્સ જેવાં જૈવરાસાયણિક સંયોજનોથી સમૃદ્ધ હોય છે અને તેથી ખાસ કરીને ઉષ્ણકટિબંધીય દેશોમાં ખોરાક અને ઔષધ તરીકે તેમનું સેવન કરવામાં આવે છે. રોગપ્રતિકારક તંત્રનું નિયમન કરનારા, ફૂગપ્રતિરોધી, અર્બુદવિરોધી અને વિષાણુવિરોધી ગુણધર્મોને કારણે, સ્પ્લિટગિલ મશરૂમ તરીકે પણ ઓળખાતા સ્કિઝોફિલમ કમ્યુનેએ જૈવપ્રૌદ્યોગિકી અને ઔષધ નિર્માણ કંપનીઓનું ધ્યાન આકર્ષ્યું છે.
સિઝોફિરાન, સોનિફિલાન અથવા સિઝોફિલાન તરીકે પણ ઓળખાતું પોલિસેકેરાઇડ સ્કિઝોફિલાન એ સ્કિઝોફિલમ મશરૂમમાં જોવા મળતું મુખ્ય β-ગ્લુકાન છે; આ મશરૂમ અત્યંત અસરકારક જૈવસક્રિય β-ગ્લુકાન સ્કિઝોફિલાન પૂરું પાડે છે.
સ્કિઝોફિલમ કમ્યુને મશરૂમ કુદરતમાં વૃક્ષો પર ઊગે છે; તેના માઇસેલિયમનું સંવર્ધન આથવણના પ્રવાહી માધ્યમમાં પણ કરી શકાય છે. ઔષધીય અને સૌંદર્યપ્રસાધન ઉપયોગો માટે, ઓછા આણ્વિક વજનવાળું સ્કિઝોફિલાન ઊંચા આણ્વિક વજનવાળા સ્કિઝોફિલાન કરતાં ઘણું વધુ અસરકારક હોય છે. તેનું કારણ એ છે કે ઓછા આણ્વિક વજનવાળું સ્કિઝોફિલાન નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારી જૈવઉપલબ્ધતા અને શોષણ દર દર્શાવે છે. વધુમાં, ઊંચા આણ્વિક વજનવાળું સ્કિઝોફિલાન ઉપયોગોમાં ઘણી વાર સમસ્યારૂપ બને છે, કારણ કે તેના જલીય દ્રાવણોની શ્યાનતા ઊંચી હોય છે.
સ્કિઝોફિલાનનું આણ્વિક વજન ઘટાડવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક કદ ઘટાડો એ અત્યંત અસરકારક અને વિશ્વસનીય તકનીક છે, જેનાથી β-ગ્લુકાન અણુની ગુણવત્તા વધે છે.

ઓછા આણ્વિક વજનવાળા સ્કિઝોફિલાનના ઉત્પાદન માટેની કાર્યપદ્ધતિ

આણ્વિક વજન ધરાવતું સ્કિઝોફિલાન અત્યંત વધુ સારી જૈવઉપલબ્ધતા અને ઉપયોગલક્ષી ગુણધર્મો દર્શાવતું હોવાથી, Smirnouની સંશોધન ટીમે β-ગ્લુકાન અણુ સ્કિઝોફિલાનના વિખંડન અને કદ ઘટાડા માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો અભ્યાસ કર્યો હતો.

સ્કિઝોફિલાનનું અલ્ટ્રાસોનિકેશન

સબસ્ટ્રેટ તરીકે સુક્રોઝનો ઉપયોગ કરીને બાયોરિએક્ટરમાં S. commune ફૂગના નિમજ્જિત સંવર્ધન દ્વારા β-1.3(1.6)-ગ્લુકાન સ્કિઝોફિલાન (SPG)નું ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું હતું.
સંવર્ધન પૂર્ણ થયા પછી, ખનિજરહિત પાણી વડે સંવર્ધનના પ્રવાહી માધ્યમને મંદ કરીને તેમાં સ્કિઝોફિલાનની સાંદ્રતા 2 g/L કરવામાં આવી હતી અને તેના અલ્ટ્રાસોનિકેશન માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, જર્મની)નો ઉપયોગ રિસાઇકલ મોડમાં નીચેના પરિમાણો અને પરિસ્થિતિઓ હેઠળ કરવામાં આવ્યો હતો: માધ્યમનો પ્રવાહ 50 mL/s, આવૃત્તિ 20 kHz, આઉટપુટ 2000 W, સોનોટ્રોડનો પ્રકાર BS2d22, બૂસ્ટરનો પ્રકાર B2-1.4 અને કંપનવિસ્તાર 100%. સોનિકેશનની શરૂઆતમાં સંવર્ધનના પ્રવાહી માધ્યમનું તાપમાન 25°C હતું. અલ્ટ્રાસોનિકેશન કરેલા સંવર્ધનના પ્રવાહી માધ્યમને (વિશિષ્ટ ઊર્જા નિવેશ 100 Ws/mL) 40°C પર 1.5 bar દબાણ હેઠળ Seitz HS800 ડેપ્થ ફિલ્ટરમાંથી ગાળવામાં આવ્યું હતું. રાસાયણિક લક્ષણનિર્ધારણ માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન કરેલા સ્કિઝોફિલાન (uSPG)ને પ્રયોગશાળાના તાપમાને ગાળણમાં ત્રણ ગણા જથ્થામાં આઇસોપ્રોપાઇલ આલ્કોહોલ ઉમેરીને અવક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું અને 60°C પર 12h સુધી સૂકવવામાં આવ્યું હતું. રોગપ્રતિકારક તંત્ર સંબંધિત અભ્યાસો માટે uSPGનાં દ્રાવણો નીચે મુજબ તૈયાર કરવામાં આવ્યાં હતાં: (1) અલ્ટ્રાસોનિકેશન કરેલા સંવર્ધનના પ્રવાહી માધ્યમના ગાળણને 0.8 bar પર 0.1m2 Pall Centramate T-series PES કેસેટ (100 kDa કટ-ઓફ)માંથી પસાર કરીને ડાયાફિલ્ટ્રેશન કરવામાં આવ્યું હતું અને પ્રતિધારિત દ્રાવણની વિદ્યુતવાહકતા 20 μS/cm થાય ત્યાં સુધી ડાયાફિલ્ટ્રેશન ચાલુ રાખવામાં આવ્યું હતું; (2) ડાયાફિલ્ટ્રેશન દ્વારા દ્રાવણને સાંદ્ર કરીને તેમાં uSPGની સાંદ્રતા 1 g/L કરવામાં આવી હતી અને 120°C/20 min પર ઓટોક્લેવિંગ દ્વારા નિર્જંતુ કરવામાં આવ્યું હતું. વિકૃત uSPG પણ સમાન રીતે તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ તેમાં સંવર્ધનના પ્રવાહી માધ્યમના ગાળણમાં 0.2 M સાંદ્રતામાં NaOH ઉમેરવામાં આવ્યું હતું અને ડાયાફિલ્ટ્રેશન પહેલાં આ ક્ષારીય બનાવેલા દ્રાવણને પ્રયોગશાળાના તાપમાને 30 min સુધી ઇન્ક્યુબેટ કરવામાં આવ્યું હતું.

વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિઓ

માઇસેલિયમની ઉપજનું અનુમાન ભારમિતીય પદ્ધતિથી કરવામાં આવ્યું હતું: સંવર્ધન સૂપને પાણી સાથે 1:4 ના ગુણોત્તરમાં પાતળો કરવામાં આવ્યો હતો, 25°C પર 20 min માટે 10,000 × g પર અપકેન્દ્રિત કરવામાં આવ્યો હતો, અવક્ષેપને ત્રણ ગણા પાણીથી ધોઈને 60°C પર સૂકવવામાં આવ્યો હતો અને તેનું વજન કરવામાં આવ્યું હતું. ઉપરના સ્વચ્છ પ્રવાહીમાંથી ત્રણ ગણા આઇસોપ્રોપાઇલ આલ્કોહોલ વડે શિઝોફિલાનનું અવક્ષેપણ કરવામાં આવ્યું હતું, તેને 60°C પર 24h માટે સૂકવવામાં આવ્યું હતું અને તેની ઉપજ ભારમિતીય પદ્ધતિથી નક્કી કરવામાં આવી હતી. સંવર્ધન સૂપમાં pO2 ને પ્રકાશીય પ્રોબ Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડ) વડે માપવામાં આવ્યું હતું.
સંવર્ધન સૂપની ગતિશીલ શ્યાનતા HAAKE Visco Tester 6L પર 1L અને 2L સ્પિન્ડલ વડે 4°C પર અને 30 rpm ની પરિભ્રમણ ઝડપે માપવામાં આવી હતી. 1.5 bar દબાણ અને 40°C પર 200 × 200 mm Seitz HS800 (Pall, USA) ડેપ્થ ફિલ્ટરમાંથી 500 mL સંવર્ધન સૂપને ગાળવામાં લાગેલા સમય પરથી ગાળણની ઝડપની ગણતરી કરવામાં આવી હતી.
uSPG નો અણુભાર શ્રેણીમાં જોડાયેલા PL aquagel OH60 અને PL aquagel OH40 કૉલમ ધરાવતી HPLC સિસ્ટમ Alliance (Waters) પર SEC-MALLS વડે માપવામાં આવ્યો હતો, અને ડિટેક્ટર miniDAWN TREOS (Wyatt) ને ડાયાફિલ્ટ્રેશન દ્વારા uSPG ની સાંદ્રતા 1 g/L થાય ત્યાં સુધી સાંદ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું અને 120°C/20 min પર ઑટોક્લેવ કરીને નિર્જંતુક કરવામાં આવ્યું હતું. વિકૃત uSPG સમાન રીતે તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું, સિવાય કે સંવર્ધન સૂપના ગાળિતમાં 0.2 M ની સાંદ્રતામાં NaOH ઉમેરવામાં આવ્યું હતું અને ક્ષારીય બનાવેલા દ્રાવણને ડાયાફિલ્ટ્રેશન પહેલાં પ્રયોગશાળાના તાપમાને 30 min માટે ઇન્ક્યુબેટ કરવામાં આવ્યું હતું.

પરિણામો:
SPG ના અનુવર્તી પ્રોસેસિંગને સરળ બનાવવા માટે માઇસેલિયમ ધરાવતા S. commune ના 144-h સંવર્ધન સૂપ પર સીધી અલ્ટ્રાસોનિકેશન સારવાર લાગુ કરવામાં આવી હતી.
 
સોનિકેશન કરેલા શિઝોફિલાનની લાક્ષણિકતાઓ: અલ્ટ્રાસોનિકેશન કરેલા શિઝોફિલાન (uSPG) ને સંવર્ધન સૂપના ગાળિતમાંથી આલ્કોહોલ વડે અવક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું અને તેની લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરવામાં આવી હતી. SEC-MALLS દ્વારા uSPG નો Mw આશરે 1 MDa હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રવાહી આથવણમાંથી મળતા શિઝોફિલાનનો સરેરાશ અણુભાર આશરે 5 MDa હોય છે, જ્યારે ઘન અવસ્થાના સંવર્ધનમાં તે 10 MDa સુધી પહોંચી શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન કરેલા શિઝોફિલાનના અણુભારની મૂળ, સારવાર ન કરેલા શિઝોફિલાનના અણુભારો સાથે સરખામણી કરતાં, અલ્ટ્રાસોનિકેશનને કારણે અણુભારમાં 5 થી 10 ગણો ઘટાડો જોવા મળી શકે છે.
સોનિકેશન કરેલા પોલિસેકેરાઇડ uSPG માં 0.7%w/w પ્રોટીન અને પ્રજ્વલન પછી 1.0%w/w અવશેષ હતો. uSPG ના હાઇડ્રોલાઇસેટમાં 99% કરતાં વધુ ગ્લુકોઝ હતો. વિશ્લેષણાત્મક પરિણામો સૂચવે છે કે સોનિકેશન β-ગ્લુકાનની મુખ્ય શૃંખલાને યદૃચ્છ રીતે તોડે છે અને બાજુની શાખાઓ અખંડ રહે છે, જેના દ્વારા શિઝોફિલાનનું કદ અને અણુભાર ઘટે છે. પ્રોટીન અને એન્ડોટોક્સિનથી લગભગ મુક્ત uSPG પરના રોગપ્રતિકારકશાસ્ત્રીય અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું હતું કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન કરેલું ઓછા Mw વાળું શિઝોફિલાન નોંધપાત્ર રોગપ્રતિકારક નિયામક સક્રિયતા ધરાવે છે.

 
ઘટેલી શ્યાનતા: અલ્ટ્રાસોનિકેશનના પરિણામે સંવર્ધન સૂપની શ્યાનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો હતો. અલ્ટ્રાસોનિકેશન દરમિયાન સંવર્ધન સૂપની શ્યાનતા અરેખીય રીતે બદલાઈ હતી: અલ્ટ્રાસોનિકેશનની શરૂઆતમાં શ્યાનતામાં ઝડપથી ઘટાડો થયો હતો, પરંતુ પછીથી આ ઘટાડો ધીમો પડ્યો હતો. 100 Ws/mL નો વિશિષ્ટ ઊર્જા ઇનપુટ સંવર્ધન સૂપની શ્યાનતા લગભગ 7 ગણી ઘટાડવા માટે પૂરતો હતો.

સુધારેલું ગાળણ: અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી ઉપચારિત સંવર્ધન દ્રવ, ઊંચા અણુભારવાળા SPG ધરાવતા અનુપચારિત સંવર્ધન દ્રવ (વિશિષ્ટ ઊર્જા નિવેશ 0 Ws/mL) કરતાં ફિલ્ટરમાંથી વધુ ઝડપથી પસાર થયો. ઉપરાંત, અલ્ટ્રાસોનિકેશને ગાળણ દરમિયાન ઉત્પાદનનું નુકસાન નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડ્યું. ઊંચા અણુભારવાળા SPG ધરાવતા અનુપચારિત સંવર્ધન દ્રવના ગાળિતમાં (વિશિષ્ટ ઊર્જા નિવેશ 0 Ws/mL) 0.3 ± 0.07 g/L SPG હતું, જ્યારે ઊંડાણ ગાળણ પહેલાં SPG ની સાંદ્રતા 2 g/L હતી. તેની સરખામણીમાં, 100 Ws/mL ઊર્જાથી અલ્ટ્રાસોનિકેશન કરાયેલા સંવર્ધન દ્રવના ગાળિતમાં SPG ની સાંદ્રતા 2.2 ± 0.2 g/L હતી, જે ઉત્પાદનનું લગભગ શૂન્ય નુકસાન સૂચવે છે.

નિષ્કર્ષ: સંશોધક ટીમ પોતાના નિષ્કર્ષમાં જણાવે છે કે ઓછા અણુભારવાળા શિઝોફિલાનના ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા એક કાર્યક્ષમ ટેકનોલોજી છે, અને ત્યારબાદ આ શિઝોફિલાનનો ઉપયોગ સૌંદર્યપ્રસાધનો અને દવાઓમાં કરી શકાય છે. માયસેલિયમ સહિતના સમગ્ર સંવર્ધન દ્રવ પર અલ્ટ્રાસોનિકેશન લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે શિઝોફિલાનના ઉત્પાદનને અમુક લાભો મળે છે. તે અનુવર્તી પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પાદનનું નુકસાન ઘટાડે છે અને અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશનના કાર્યક્ષમ ઉપયોગને કારણે અત્યંત શુદ્ધ પોલિસેકેરાઇડનું ઉત્પાદન શક્ય બનાવે છે.
વધુમાં, સંશોધકોએ શોધ્યું કે શિઝોફિલાનની અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાને સરળતાથી મોટા પાયે લઈ જઈ શકાય છે. પાયલોટ પ્લાન્ટના અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટક UIP2000hdT ના એક એકમે પ્રવાહ મોડમાં 110 s માં 1 લિટર સંવર્ધન દ્રવ પર પ્રક્રિયા કરી હતી. વધારાના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એકમોને ક્રમબદ્ધ રીતે જોડવાથી પ્રણાલીની ઉત્પાદકતા સરળતાથી વધારી શકાય છે.

 
મશરૂમ નિષ્કર્ષણને સરળતાથી મોટા પાયે લઈ જવા વિશે વધુ વાંચો!
 

ફૂગના ગ્લુકાનની પ્રક્રિયા માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો

ગ્લુકાન જેવા પોલિસેકેરાઇડ તેમજ કાઇટિન અને કાઇટોસાન જેવા અન્ય જૈવસક્રિય સંયોજનોનું ખંડન Hielscher નાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોથી વિશ્વસનીય રીતે કરી શકાય છે. અમારાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરો ઊંચા કંપનવિસ્તાર પ્રદાન કરી શકે છે, પ્રક્રિયાનાં પરિમાણો પર ચોક્કસ નિયંત્રણ આપે છે અને ભારે ભાર હેઠળ તથા કઠિન પરિસ્થિતિઓમાં 24/7 ચલાવી શકાય છે. Hielscher Ultrasonics ની ઉપકરણ શ્રેણી આ જરૂરિયાતોને વિશ્વસનીય રીતે પૂર્ણ કરે છે. ઉત્કૃષ્ટ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કાર્યક્ષમતા ઉપરાંત, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટરો ઊંચી ઊર્જા કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે, જે નોંધપાત્ર આર્થિક લાભ છે – ખાસ કરીને વ્યાવસાયિક ધોરણે મોટા પાયે ઉત્પાદનમાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે.
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટરો ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળી પ્રણાલીઓ છે, જેને તમારી પ્રક્રિયાની જરૂરિયાતો સાથે શ્રેષ્ઠ રીતે સુસંગત બનાવવા માટે સોનોટ્રોડ, બૂસ્ટર, રિએક્ટર અથવા ફ્લો સેલ જેવી સહાયક સામગ્રીથી સજ્જ કરી શકાય છે.
ડિજિટલ રંગીન ડિસ્પ્લે, સોનિકેશનનાં પ્રક્રિયાચક્રો અગાઉથી સેટ કરવાનો વિકલ્પ, એકીકૃત SD કાર્ડ પર સ્વચાલિત ડેટા નોંધણી, બ્રાઉઝર દ્વારા દૂરસ્થ નિયંત્રણ અને અન્ય ઘણી સુવિધાઓ સાથે, પ્રક્રિયા પર સર્વોચ્ચ નિયંત્રણ અને ઉપયોગમાં સર્વોચ્ચ સરળતા સુનિશ્ચિત થાય છે. મજબૂતાઈ અને ભારે ભાર સહન કરવાની ક્ષમતા ધરાવતી Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓ ઉત્પાદનમાં તમારું વિશ્વસનીય કાર્યસાધન છે.
શિઝોફિલાન જેવા β-ગ્લુકાનનો અણુભાર ઘટાડવા માટે શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જરૂરી છે, જેથી લક્ષિત વિચ્છેદન અને ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળું અંતિમ શિઝોફિલાન ઉત્પાદન મેળવી શકાય, જેનો ઉપયોગ ઔષધીય કાર્યોમાં કરી શકાય છે.
 
મશરૂમમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી બીટા-ગ્લુકાનના નિષ્કર્ષણ વિશે પગલાવાર સૂચનાઓ સહિતની વધુ માહિતી અહીં મેળવો!
 
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે: