Schizophyallan je gljivični β-glukan s imunomodulirajućim svojstvima. Za vrlo aktivne ljekovite učinke, shizofilan mora imati malu molekularnu težinu kako bi pokazao poboljšanu bioraspoloživost. Ultrazvuka je dokazano smanjiti molekularnu težinu shizofilana. Kao pouzdana i učinkovita metoda, ultrazvukom se može lako primijeniti za proizvodnju niske molekularne težine shizophyllan.

Shizofilum gljive i ultrazvučna ekstrakcija beta-glukana

Vrste gljiva Schizophyllum rastu u prirodi na propadajućim stablima nakon kišnih sezona. Voćna tijela skupljaju se u sljedećoj sušnoj sezoni. Vrste shizofiluma bogate su biokemijskim spojevima kao što su glukani i stoga se konzumiraju posebno u tropskim zemljama kao hrana i lijekovi. Zbog svojih imunomodulatornih, antifungalnih, antineoplastičnih i antivirusnih svojstava, Schizophyllum komuna, poznata i kao Splitgill gljiva, privukla je biotehnološke i farmaceutske tvrtke.
Polisaharidni schizophyllan, također poznat kao sizofiran, sonifilan ili sizofilan, glavni je β-glukan koji se nalazi u Shizophyllum gljivama, koje nude vrlo učinkovit bioaktivni β-glukan shizofilan.
Shizophyllum commune gljive rastu u prirodi na drveću, micelij se također može uzgajati u fermentacijskoj juhi. Za farmaceutske i kozmetičke primjene, niske molekularne težine shizophyllan je način više učinkovit od visoke molekularne težine schizophyllan. To je zbog činjenice da shizofilan niske molekularne težine pokazuje znatno bolju bioraspoloživost i stope apsorpcije. Adicionalno, shizofilan visoke molekularne težine često je problematičan u primjenama jer rezultira visokom viskoznošću svojih akvastičkih otopina.
Ultrazvučna redukcija veličine je vrlo učinkovita i pouzdana tehnika za smanjenje molekularne težine shizofilana, čime se povećava kvaliteta molekule β-glukana.

Protokol za proizvodnju shizofilana male molekularne težine

Budući da molekularna težina shizophyllan pokazuje drastično bolju bioraspoloživost i svojstva primjene, istraživački tim Smirnou istraživao ultrazvuka za dekolte i smanjenje veličine β-glukan molekule schizophyllan.

Ultrazvuk Schizophyllan

β-1,3(1,6)-Glucan schizophyllan (SPG) proizveden je potopljenim uzgojem S. komune u bioreaktoru koristeći saharozu kao supstrat.
Nakon završetka uzgoja, kulturna juha razrijeđena je demineraliziranom vodom do koncentracije shizofilana 2 g/L i ultrazvukom s Ultrazvučni procesor UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Njemačka) u načinu recikliranja na sljedećim parametrima i uvjetima: srednji protok 50 mL / s, frekvencija 20 kHz, izlaz 2000 W, sonotrode tip BS2d22, pojačivač tipa B2-1,4 i amplituda 100%. Temperatura juhe u kulturi na početku ultrazvukom bila je 25°C. Ultrazvučna kultura juha (specifičan unos energije 100 Ws / mL) je filtriran kroz Seitz HS800 dubinski filtar pod 1,5 bar tlak na 40 ° C. Ultrazvučni shizofilan (uSPG) za kemijsku karakterizaciju taložen je iz filtrata s trostrukom količinom izopropilnog alkohola na laboratorijskoj temperaturi i osušen na 60 ° C za 12h uSPG otopine za imunološke studije pripremljene su na sljedeći način: (1) ultrazvučni filtrat juhe kulture dijafiltriran je kroz 0,1m2 Pall Centramate T-serija PES kaseta (100 kDa cut-off) na 0,8 bara i dijafiltracija se nastavila sve dok ponovna vodljivost nije bila 20 μS / cm; (2) otopina je bila koncentrirana diafiltracijom na koncentraciju uSPG 1 g/L i sterilizirana autoklaviranjem na 120°C/20 min. Denaturirani uSPG pripremljen je na sličan način, osim što je NaOH dodan filtratu juhe kulture u koncentraciji 0,2 M, a alkalizirana otopina inkubirana je 30 minuta na laboratorijskoj temperaturi prije dijafiltracije.

Analitičke metode

Prinos micelija procijenjen je gravimetrijski: juha od kulture razrijeđena je vodom 1:4, centrifugirana 10000 × g na 25 °C tijekom 20 minuta, talog je opran trostrukom količinom vode, osušen na 60 °C i ponderiran. Schizophyllan je taložen od supernatanta s trostrukom količinom izopropilnog alkohola, sušen na 60 °C tijekom 24h i njegov prinos je određen gravimetrijski. pO2 u kulturnoj juhi izmjeren je optičkom sondom Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Švicarska).
Dinamička viskoznost juhe kulture izmjerena je na HAAKE Visco Tester 6L s vretenima 1L i 2L pri 4 °C i brzinom vrtnje od 30 okretaja u minuti. Brzina filtracije izračunata je od vremena filtracije juhe kulture od 500 ml do 200 × filtra dubine Seitz HS800 (Pall, SAD) pri tlaku od 1,5 bara i 40 °C.
molekularnu težinu uSPG-a izmjerio je SEC-MALLS na HPLC sustavu Alliance (Waters) sa serijskim stupcima PL aquagel OH60 i PL aquagel OH40, a detektor miniDAWN TREOS (Wyatt) bio je koncentriran diafiltracijom na koncentraciju uSPG 1 g/L i steriliziran autoklaviranjem pri 120 °C / 20 min. Denaturirani uSPG pripremljen je na sličan način, osim što je NaOH dodan filtratu juhe kulture u koncentraciji 0,2 M, a alkalizirana otopina inkubirana je 30 minuta na laboratorijskoj temperaturi prije dijafiltracije.

Rezultati:
Ultrazvučni tretman primijenjen je izravno na juhu kulture S. commune 144-h s micelijem kako bi se olakšala SPG nizvodna obrada.
 
Karakteristike soniranog Schizophyllana: Ultrazvučni shizofilan (uSPG) taložen je iz filtrata juhe kulture alkoholom i karakteriziran. SEC-MALLS procjenjuje Mw uSPG-a na oko 1 MDa. Prosječna molekularna težina shizofilana iz tekuće fermentacije je oko 5 MDa, dok u uzgoju u čvrstom stanju može doseći i do 10 MDa. Uspoređujući molekularnu težinu ultrazvučnog shizofilana s molekularnim težinama izvornih neliječenih shizofilana, zbog ultrazvuka se može uočiti 5- do 10 puta smanjena molekularna težina.
Sonični polisaharid uSPG sadržavao je 0,7%w/w proteina i 1,0%w/w ostatka nakon paljenja. uSPG hidrolizat se sastojao od glukoze s više od 99%. Analitički rezultati pokazuju da ultrazvukom cijepa β-glukan kičmu nasumično i bočne grane ostaju netaknute čime se smanjuje veličina i molekularna težina shizofilana. Imunološke studije o uSPG-u bez proteina i endotoksina pokazale su da ultrazvučni shizofilan niskog Mw ima izraženu imunomodulatornu aktivnost.

 
Smanjena viskoznost: Ultrazvuka rezultirala je značajnim smanjenjem viskoznosti juhe kulture. Tijekom ultrazvuka, kultura juha viskoznost promijenila nelinearno: viskoznost smanjenje je brzo na početku ultra-ultrazvukom, ali kasnije je usporio. Specifičan unos energije 100 Ws/mL bio je dovoljan za smanjenje viskoznosti juhe kulture gotovo 7 puta.

Poboljšana filtracija: Ultrazvučno obrađena kultura juha je tekla kroz filtar brže od neliječene juhe kulture (specifičan unos energije 0 Ws /mL) s visoko-molekularnim SPG-om. Osim toga, ultrazvuka značajno smanjen gubitak proizvoda tijekom filtracije. Filtrat neobrađene juhe kulture s visoko-molekularnim SPG-om (specifični unos energije 0 Ws/mL) sadržavao je 0,3 ± 0,07 g/L SPG-a, dok je koncentracija SPG-a prije filtracije dubine bila 2 g/L. Nasuprot tome, filtrat od 100 Ws / mL ultrazvučne kulture obje su sadržavale SPG u koncentraciji 2,2 ± 0,2 g / L, što odgovara gotovo nultom gubitku proizvoda.

Zaključak: U svom zaključku istraživački tim nastavlja da je ultrazvučna obrada učinkovita tehnologija za proizvodnju shizofilana niske molekularne težine, koji se zatim može koristiti u kozmetici i medicini. Ultrasonication, kada se primjenjuje na potpunu kulturu juha s micelijem, donosi određene prednosti za proizvodnju shizofilana. Smanjuje gubitke proizvoda tijekom nizvodne obrade i omogućuje proizvodnju visoko pročišćenog polisaharida zbog učinkovite uporabe ultrafiltracije.
Osim toga, istraživači su otkrili da je ultrazvučna obrada shizofilana lako skalabilna. Jedna jedinica pilot postrojenja ultrazvučni dezintegrator UIP2000hdT obradila je 1 litru juhe kulture u 110 s u načinu protoka. Produktivnost sustava može se lako povećati sekvencijalnom vezom dodatnih ultrazvučnih jedinica.

 
Pročitajte više o jednostavnom povećanju ekstrakcije gljiva!
 

Ultrazvučna oprema visokih performansi za gljivičnu obradu glukana

Fragmentacija polisaharida kao što su glukani, kao i drugi bioaktivni spojevi kao što su hitin i kitozan mogu se pouzdano procesi s Hielscher ultrazvučnom opremom visokih performansi. Naši ultrasonicators može isporučiti visoke amplitude, nudi preciznu upravljivost nad parametrima procesa i može raditi 24/7 pod velikim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima. Hielscher Ultrasonics asortiman opreme pouzdano ispunjava ove zahtjeve. Osim izvanrednih ultrazvučnih performansi, Hielscher ultrasonicators mogu se pohvaliti visokom energetskom učinkovitošću, što je značajna ekonomska prednost – osobito kada se zapošljavaju u komercijalnoj velikoj proizvodnji.
Hielscher ultrasonicators su sustavi visokih performansi koji mogu biti opremljeni priborom kao što su sonotrode, pojačivači, reaktori ili stanice protoka kako bi na optimalan način odgovarali vašim potrebama procesa. S digitalnim zaslonom u boji osigurana je mogućnost unaprijed postavljenih ultrazvukom, automatsko snimanje podataka na integriranoj SD kartici, daljinsko upravljanje preglednikom i mnoge druge značajke, najviša kontrola procesa i jednostavnost korištenja. Upareni s robusnošću i teškom nosivošću, Hielscher ultrazvučni sustavi su vaš pouzdan radni konj u proizvodnji. Smanjenje molekularne težine β-glukana kao što je shizophyllan zahtijeva snažan ultrazvuk za dobivanje ciljanog dekoltea i konačnog shizofilanskog proizvoda visoke kvalitete, koji se može koristiti za farmaceutske primjene.
 
Više informacija o ultrazvučnoj ekstrakciji beta-glukana iz gljiva, uključujući detaljne upute pronađite ovdje!
 
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja: