Ultrazvučno poboljšana trofazna particija

• Trofazna particija (TPP) tehnika je ekstrakcije, odvajanja i pročišćavanja komponenti, npr. lipida, enzima, polisaharida i drugih biomolekula iz biološkog materijala.
• Ultrazvučno potpomognuta trofazna particija nadmašuje konvencionalnu trofaznu particiju većim prinosom, poboljšanom čistoćom i iznimnom brzinom.
• Ultrazvučna trofazna particija primjenjiva je za male i velike količine i može se lako prilagoditi industrijskoj proizvodnji.

Ultrazvučno trofazno dijeljenje

Trofazno podjeljivanje

Trofazna particija (TPP) je jednostavan i učinkovit proces u jednom koraku za odvajanje, pročišćavanje i koncentraciju biomolekula kao što su enzimi, lipidi, polisaharidi itd. iz složenih smjesa.
TPP se izvodi uzastopnim dodavanjem dovoljne količine soli (obično amonijevog sulfata) i organskog otapala (uglavnom t-butanol/tert-butanol). Soli kao što je amonijev sulfat koriste se pri određenoj zasićenosti za taloženje proteina. Organsko otapalo kao što je t-butanol se dodaje kako bi se formirali trofazni slojevi i kako bi se uklonili spojevi niske molekularne težine kao što su lipidi, fenoli i neki deterdženti. Od t-butanol ima visoko vrelište, ali je manje zapaljiv od etanola i metanola, t-butanol je preferirano otapalo za TPP.
Nakon obrade sirovog ekstrakta i dekantiranja, smjesa se odvaja u tri različite faze: gornje otapalo (t-butanol) faza sadrži nepolarne spojeve, koji su odvojeni od niže vodene faze (koja sadrži polarne spojeve) međupovršinskim talogom proteina. Željeni proteini se selektivno dijele u jednu fazu, a ostali kontaminirani proteini u drugu fazu. To uzrokuje djelomično pročišćavanje i koncentraciju proteina. Proces ekstrakcije je amalgamacija kosmotropskog, isoljavanja, izotoničnog kootapala i osmolitičkog taloženja proteina.

Ultrazvučno poboljšana trofazna particija

Sonikacija značajno intenzivira TPP proces. Ultrazvučno potpomognuta trofazna particija uspješno se primjenjuje za odvajanje i pročišćavanje biomolekula. Širok raspon biomolekula izoliran je učinkovitije u kraćem vremenu. Na primjer, enzimi iz biljaka (npr. bromelain, papain, invertaza, polifenol oksidaza i inhibitori tripsina), životinja (npr. tripsin, α-kimotripsin, kimozin, pepsin i luciferaza) i mikroba (npr. lipaza, α-amilaza, α-galaktozidaza, serratiopeptidaza, ciklodekstrin glikoziltransferaza i fibrinolitički enzimi) pročišćeni su ultrazvučnom TPP. Dodatna prednost ultrazvučne trofazne particije je pojačana aktivnost različitih enzima, što rezultira prividnim većim prinosima (za približno 100%) budući da se ciljani enzim ili protein taloži u srednjem sloju između organske i vodene faze.
Ultrazvučno trofazno dijeljenje može se učinkovito koristiti s sirovim uzorcima i može se lako povećati.

Primjeri za ultrazvučno trofazno dijeljenje (US-TPP)

Ultrazvučni TPP za ekstrakciju astaksantina

Za ekstrakciju astaksantina (AX), kombinirana obrada TPP-a i sonikacije s Hielscher sonikatorom UP400S nije samo jednostavna i lako primjenjiva, već i vrlo učinkovita tehnika za izolaciju AX iz bakterijske biomase Paracoccus NBRC 101723. Operativne varijable ultrazvuk se može optimizirati za postizanje optimalnih rezultata ekstrakcije. Parametri ultrazvučne obrade kao što su amplituda, vrijeme, temperatura i posuda za ekstrakciju (veličina, oblik), kao i veličina čestica biomase, značajno utječu na ultrazvučno otpuštanje AX iz biomase. Ultrazvučna obrada mokre biomase daje bolje rezultate od ultrazvučne TPP sušene biomase za brzu i učinkovitu ekstrakciju AX. Ultrazvučni TPP rezultira 37% većim povratom AX nego konvencionalna ekstrakcija otapalom. (usp. Chougle et al. 2013.)

Ultrazvučni TPP za odvajanje andrografolida iz Andrographis paniculata

Andrografolid je labdanski diterpenoid, koji je cijenjen zbog svojih visokih protuupalnih, antioksidativnih, hepatoprotektivnih, antikancerogenih i antidijabetičkih učinaka. Usporedne studije pokazuju da ultrazvučni TPP ne samo da je povećao prinos andrografolida, već također poboljšava antioksidativno djelovanje u usporedbi s konvencionalnim TPP.

Sonikatori visokih performansi za trofazno razdvajanje

Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za dizajn i proizvodnju ultrazvučnih sustava velike snage za ekstrakciju, kao i mnoge druge procese.
Naš asortiman proizvoda obuhvaća male, snažne laboratorijske sonikatore, robusne stolne homogenizatore i industrijske ultrazvučne sustave visokih performansi. Pribor za razdjelnik omogućuje idealnu prilagodbu ultrazvučnog sustava vašim specifičnim zahtjevima procesa. Svi Hielscher sonikatori napravljeni su za rad 24/7 pod punim opterećenjem.
Naše dugogodišnje iskustvo u ultrazvučnoj obradi omogućuje nam da savjetujemo naše klijente od njihovih prvih testiranja ultrazvukom preko koraka optimizacije procesa i implementacije na industrijskoj razini.
Upotrijebite obrazac u nastavku da nam kažete nešto o svom procesu! Drago nam je što možemo preporučiti raspravu o mogućnostima i prednostima sonikacije za vašu primjenu.

Literatura/Reference

• Chougle, JA: et al. (2013): Ultrazvučno potpomognuta trofazna particija (UATPP): Nova tehnika razvijena za ekstrakciju astaksantina iz Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013. – Godišnja konferencija Sveučilišta u Saskatchewanu, Saskatoon, 7.-10. srpnja 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Fazna particija za odvajanje enzima: Pregled i novije primjene. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Poboljšana ekstrakcija uljne smole iz praha rizoma đumbira (Zingiber officinale) korištenjem trofazne raspodjele uz pomoć enzima. Kemija hrane 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrazvuk u sinergiji s trofaznim dijeljenjem za ekstrakciju i odvajanje polisaharida Corbicula fluminea i mogući relevantni mehanizmi. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, A dio, 2018. 128-134.