חלוקה לשלוש פאזות המשופרת באמצעות אולטרסאונד

• חלוקה לשלוש פאזות (TPP) היא טכניקה למיצוי, להפרדה ולטיהור של רכיבים, כגון ליפידים, אנזימים, רב־סוכרים וביומולקולות אחרות, מחומר ביולוגי.
• חלוקה לשלוש פאזות בסיוע אולטרסאונד עולה על החלוקה הקונבנציונלית לשלוש פאזות בזכות תפוקה גבוהה יותר, טוהר משופר ומהירות יוצאת דופן.
• חלוקה אולטרסונית לשלוש פאזות מתאימה לנפחים קטנים וגדולים, וניתן להגדיל בקלות את קנה המידה שלה לייצור תעשייתי.

חלוקה אולטרסונית לשלוש פאזות

חלוקה לשלוש פאזות

חלוקה לשלוש פאזות (TPP) היא תהליך פשוט ויעיל בשלב אחד להפרדה, לטיהור ולריכוז של ביומולקולות כגון אנזימים, ליפידים, רב־סוכרים וכדומה מתערובות מורכבות.
TPP מתבצעת באמצעות הוספה עוקבת של כמות מספקת של מלח (בדרך כלל אמוניום סולפט) ושל ממס אורגני (בעיקר t-בוטנול/tert-בוטנול). מלחים כגון אמוניום סולפט משמשים ברמת רוויה מסוימת לשיקוע החלבון. ממס אורגני כגון t-בוטנול מוסף ליצירת שכבות של שלוש פאזות ולהסרת תרכובות בעלות משקל מולקולרי נמוך, כגון ליפידים, תרכובות פנוליות וחלק מהדטרגנטים. מאחר של־ t-בוטנול נקודת רתיחה גבוהה, אך הוא דליק פחות מאתנול וממתנול, t-בוטנול הוא הממס המועדף ל־TPP.
לאחר הטיפול במיצוי הגולמי והדקנטציה, התערובת נפרדת לשלוש פאזות מובחנות: פאזת הממס העליונה (t-בוטנול) מכילה תרכובות לא־קוטביות, המופרדות מהפאזה המימית התחתונה (המכילה תרכובות קוטביות) באמצעות משקע חלבוני בממשק שבין הפאזות. החלבונים הרצויים מתחלקים באופן בררני לפאזה אחת, וחלבונים מזהמים אחרים לפאזה האחרת. הדבר גורם לטיהור חלקי ולריכוז של החלבון. תהליך המיצוי משלב שיקוע חלבונים קוסמוטרופי, שיקוע באמצעות המלחה, שיקוע באמצעות ממס מסייע איזוטוני ושיקוע אוסמוליטי.

חלוקה לשלוש פאזות המשופרת באמצעות אולטרסאונד

סוניקציה מגבירה משמעותית את תהליך ה־TPP. חלוקה לשלוש פאזות בסיוע אולטרסאונד מיושמת בהצלחה להפרדה ולטיהור של ביומולקולות. מגוון רחב של ביומולקולות בודדו ביעילות רבה יותר ובזמן קצר יותר. לדוגמה, אנזימים מצמחים (כגון ברומלאין, פפאין, אינוורטאז, פוליפנול אוקסידאז ומעכבי טריפסין), מבעלי חיים (כגון טריפסין, α-כימוטריפסין, כימוזין, פפסין ולוציפראז) וממיקרואורגניזמים (כגון ליפאז, α-עמילאז, α-גלקטוזידאז, סראטיופפטידאז, ציקלודקסטרין גליקוזילטרנספראז ואנזימים פיברינוליטיים) טוהרו באמצעות TPP אולטרסונית. יתרון נוסף של החלוקה האולטרסונית לשלוש פאזות הוא הפעילות המוגברת של אנזימים שונים, המביאה לתפוקות גבוהות יותר לכאורה (בכ־100%), שכן אנזים המטרה או חלבון המטרה שוקע בשכבה האמצעית שבין הפאזה האורגנית לפאזה המימית.
ניתן להשתמש בחלוקה אולטרסונית לשלוש פאזות ביעילות עם דגימות גולמיות, וניתן להגדיל בקלות את קנה המידה שלה.

דוגמאות לחלוקה אולטרסונית לשלוש פאזות (US-TPP)

TPP אולטרסונית למיצוי אסטקסנטין

למיצוי אסטקסנטין (AX), הטיפול המשולב של TPP וסוניקציה באמצעות מכשיר הסוניקציה UP400S של Hielscher הוא לא רק פשוט וקל ליישום, אלא גם טכניקה יעילה מאוד לבידוד AX מהביומסה החיידקית של Paracoccus NBRC 101723. ניתן למטב את משתני ההפעלה של הסוניקציה כדי לקבל תוצאות מיצוי מיטביות. פרמטרים של עיבוד אולטרסוני, כגון משרעת, זמן, טמפרטורה וכלי המיצוי (גודל, צורה), וכן גודל חלקיקי הביומסה, משפיעים משמעותית על השחרור האולטרסוני של AX מהביומסה. טיפול אולטרסוני בביומסה רטובה מספק תוצאות טובות יותר מ־TPP אולטרסונית של ביומסה מיובשת לצורך מיצוי מהיר ויעיל של AX. ה־TPP האולטרסונית מביאה להשבת AX הגבוהה ב־37% מזו המתקבלת במיצוי קונבנציונלי בממס. (ראו Chougle ואח׳, 2013)

TPP אולטרסונית להפרדת אנדרוגרפוליד מ־Andrographis paniculata

אנדרוגרפוליד הוא דיטרפנואיד מסוג לבדן, המוערך בזכות השפעותיו החזקות נוגדות הדלקת, נוגדות החמצון, המגינות על הכבד, נוגדות הסרטן ונוגדות הסוכרת. מחקרים השוואתיים מראים ש־TPP אולטרסונית לא רק הגדילה את תפוקת האנדרוגרפוליד, אלא גם משפרת את הפעילות נוגדת החמצון בהשוואה ל־TPP קונבנציונלית.

מכשירי סוניקציה בעלי ביצועים גבוהים לחלוקה לשלוש פאזות

Hielscher Ultrasonics מתמחה בתכנון ובייצור של מערכות אולטרסוניות בהספק גבוה למיצוי ולתהליכים רבים נוספים.
מגוון המוצרים שלנו כולל מכשירי סוניקציה מעבדתיים קטנים ועוצמתיים, הומוגנייזרים שולחניים עמידים ומערכות אולטרסאונד תעשייתיות בעלות ביצועים גבוהים. האביזרים הרבים מאפשרים התאמה מיטבית של המערכת האולטרסונית לדרישות התהליך הספציפיות שלכם. כל מכשירי הסוניקציה של Hielscher בנויים לפעולה 24/7 בעומס מלא.
הניסיון רב השנים שלנו בעיבוד אולטרסוני מאפשר לנו לייעץ ללקוחותינו החל מהניסויים הראשונים שלהם באולטרסאונד ועד לשלבי מיטוב התהליך והיישום בקנה מידה תעשייתי.
השתמשו בטופס שלהלן כדי לספר לנו על התהליך שלכם! נשמח להציע המלצות ולדון בהזדמנויות וביתרונות של סוניקציה עבור היישום שלכם.

ספרות/מקורות

• Chougle, J.A: ואח׳ (2013): חלוקה לשלוש פאזות בסיוע אולטרסאונד (UATPP): טכניקה חדשנית שפותחה למיצוי אסטקסנטין מ־Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – הכנס השנתי, University of Saskatchewan, Saskatoon, 7–10th July 2013.
• Ketnawa, S. ואח׳ (2017): חלוקה בין פאזות להפרדת אנזימים: סקירה כללית ויישומים עדכניים. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1–24.
• Varakumar, S. ואח׳ (2017): מיצוי מוגבר של אולאורזין מאבקת קנה שורש של זנגביל (Zingiber officinale) באמצעות חלוקה לשלוש פאזות בסיוע אנזימים. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. ואח׳ (2018): שילוב סינרגטי של אולטרסאונד עם חלוקה לשלוש פאזות למיצוי ולהפרדה של רב־סוכרים מ־Corbicula fluminea ומנגנונים אפשריים הקשורים לכך. Ultrasonics Sonochemistry כרך 40, חלק A, 2018. 128–134.