Ultrazvučno poboljšano trofazno razdjeljivanje

• Trofazno razdjeljivanje (TPP) tehnika je ekstrakcije, odvajanja i pročišćavanja sastavnica, npr. lipida, enzima, polisaharida i drugih biomolekula, iz biološkog materijala.
• Trofazno razdjeljivanje potpomognuto ultrazvukom nadmašuje konvencionalno trofazno razdjeljivanje većim prinosom, poboljšanom čistoćom i iznimnom brzinom.
• Ultrazvučno trofazno razdjeljivanje primjenjivo je na male i velike volumene te se lako može prilagoditi industrijskoj proizvodnji.

Ultrazvučno trofazno razdjeljivanje

Trofazno razdjeljivanje

Trofazno razdjeljivanje (TPP) jednostavan je i učinkovit postupak u jednom koraku za odvajanje, pročišćavanje i koncentriranje biomolekula poput enzima, lipida, polisaharida itd. iz složenih smjesa.
TPP se provodi uzastopnim dodavanjem dovoljne količine soli (obično amonijeva sulfata) i organskog otapala (uglavnom t-butanola/tert-butanola). Soli poput amonijeva sulfata upotrebljavaju se pri određenom stupnju zasićenja za taloženje proteina. Organsko otapalo poput t-butanola dodaje se radi stvaranja triju faznih slojeva i uklanjanja spojeva male molekulske mase poput lipida, fenolnih spojeva i nekih deterdženata. Budući da 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 razdvaja u tri zasebne faze: gornja faza otapala (t-butanol) sadržava nepolarne spojeve, koji su od donje vodene faze (koja sadržava polarne spojeve) odvojeni proteinskim talogom na međufaznoj granici. Željeni proteini selektivno se raspodjeljuju u jednu fazu, a ostali kontaminirajući proteini u drugu fazu. To dovodi do djelomičnog pročišćavanja i koncentriranja proteina. Postupak ekstrakcije kombinacija je kozmotropnog taloženja proteina, njihova isoljavanja, taloženja izotoničnim suotapalom i osmolitičkog taloženja.

Ultrazvučno poboljšano trofazno razdjeljivanje

Sonikacija znatno intenzivira postupak TPP-a. Trofazno razdjeljivanje potpomognuto ultrazvukom uspješno se primjenjuje za odvajanje i pročišćavanje biomolekula. Širok raspon biomolekula izoliran je učinkovitije i u kraćem vremenu. Primjerice, enzimi iz biljaka (npr. bromelain, papain, invertaza, polifenol-oksidaza i inhibitori tripsina), životinja (npr. tripsin, α-kimotripsin, kimozin, pepsin i luciferaza) i mikroorganizama (npr. lipaza, α-amilaza, α-galaktozidaza, seratiopeptidaza, ciklodekstrin-glikoziltransferaza i fibrinolitički enzimi) pročišćeni su ultrazvučnim TPP-om. Dodatna prednost ultrazvučnog trofaznog razdjeljivanja jest povećana aktivnost različitih enzima, što rezultira prividno većim prinosima (za približno 100%) jer se ciljani enzim ili protein taloži u srednjem sloju između organske i vodene faze.
Ultrazvučno trofazno razdjeljivanje može se učinkovito primjenjivati na sirove uzorke te se lako može prenijeti na veće mjerilo.

Primjeri ultrazvučnog trofaznog razdjeljivanja (US-TPP)

Ultrazvučni TPP za ekstrakciju astaksantina

Za ekstrakciju astaksantina (AX), kombinirana obrada TPP-om i sonikacijom Hielscher sonikatorom UP400S nije samo jednostavna i lako primjenjiva nego je i vrlo učinkovita tehnika izolacije AX-a iz bakterijske biomase Paracoccus NBRC 101723. Radne varijable sonikacije mogu se optimirati kako bi se postigli optimalni rezultati ekstrakcije. Parametri ultrazvučne obrade poput amplitude, vremena, temperature i ekstrakcijske posude (veličine, oblika), kao i veličina čestica biomase, znatno utječu na ultrazvučno oslobađanje AX-a iz biomase. Za brzu i učinkovitu ekstrakciju AX-a sonikacija vlažne biomase daje bolje rezultate od ultrazvučnog TPP-a osušene biomase. Ultrazvučni TPP rezultira 37% većim iskorištenjem AX-a od konvencionalne ekstrakcije otapalom. (usp. Chougle et al. 2013)

Ultrazvučni TPP za odvajanje andrografolida iz biljke Andrographis paniculata

Andrografolid je labdanski diterpenoid koji se cijeni zbog svojih snažnih protuupalnih, antioksidacijskih, hepatoprotektivnih, antikancerogenih i antidijabetičkih učinaka. Usporedna istraživanja pokazuju da ultrazvučni TPP nije samo povećao prinos andrografolida nego i poboljšava antioksidacijsku aktivnost u usporedbi s konvencionalnim TPP-om.

Sonikatori visokih performansi za trofazno razdjeljivanje

Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za projektiranje i proizvodnju ultrazvučnih sustava velike snage za ekstrakciju, kao i za mnoge druge procese.
Naš asortiman obuhvaća male, snažne laboratorijske sonikatore, robusne stolne homogenizatore i industrijske ultrazvučne sustave visokih performansi. Raznovrsna dodatna oprema omogućuje idealnu prilagodbu ultrazvučnog sustava specifičnim zahtjevima vašeg procesa. Svi Hielscher sonikatori izrađeni su za rad 24/7 pod punim opterećenjem.
Naše dugogodišnje iskustvo u ultrazvučnoj obradi omogućuje nam savjetovanje klijenata od njihovih prvih ispitivanja ultrazvukom, preko koraka optimiranja procesa, do primjene u industrijskom mjerilu.
Upotrijebite obrazac u nastavku kako biste nam opisali svoj proces! Rado ćemo vam dati preporuke i razgovarati o mogućnostima i prednostima sonikacije za vašu primjenu.

Literatura/Reference

• Chougle, J.A: et al. (2013): Trofazno razdjeljivanje potpomognuto ultrazvukom (UATPP): Nova tehnika razvijena za ekstrakciju astaksantina iz Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – godišnja konferencija Sveučilišta Saskatchewan, Saskatoon, 7-10th July 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Fazno razdjeljivanje za odvajanje enzima: Pregled i novije primjene. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1–24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Poboljšana ekstrakcija oleorezina iz praha rizoma đumbira (Zingiber officinale) trofaznim razdjeljivanjem potpomognutim enzimima. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Sinergijsko djelovanje ultrazvuka i trofaznog razdjeljivanja pri ekstrakciji i odvajanju polisaharida iz Corbicula fluminea te mogući povezani mehanizmi. Ultrasonics Sonochemistry sv. 40, dio A, 2018. 128–134.