Produksi Ultrasonik Schizophyllan Beta-Glucan yang Sangat Dimurnikan

Schizophyallan adalah β-glukan jamur dengan sifat imunomodulasi. Untuk efek obat yang sangat aktif, skizophyllan harus memiliki berat molekul yang rendah untuk menunjukkan peningkatan ketersediaan hayati. Ultrasonikasi telah terbukti mengurangi berat molekul skizophyllan. Sebagai metode yang andal dan berkhasiat, sonikasi dapat dengan mudah diterapkan untuk produksi skizophyllan dengan berat molekul rendah.

Jamur Schizophyllum dan Ekstraksi Beta-Glukan Ultrasonik

Spesies jamur Schizophyllum tumbuh di alam di pohon yang membusuk setelah musim hujan. Badan buah dikumpulkan pada musim kemarau berikutnya. Spesies skizophyllum kaya akan senyawa biokimia seperti glukan dan oleh karena itu dikonsumsi terutama di negara-negara tropis sebagai makanan dan obat-obatan. Karena sifat imunomodulator, antijamur, antineoplastik dan antivirusnya, komune Schizophyllum, juga dikenal sebagai jamur Splitgill, telah menarik perusahaan bioteknologi dan farmasi.
Schizophyllan polisakarida, juga dikenal sebagai sizofiran, sonifilan, atau sizofilan, adalah β-glukan utama yang ditemukan dalam jamur Schizophyllum, yang menawarkan schizophyllan β-glukan bioaktif yang sangat efektif.
Jamur komune Schizophyllum tumbuh di alam di pohon, miselium juga dapat dibudidayakan dalam kaldu fermentasi. Untuk aplikasi farmasi dan kosmetik, skizofillan dengan berat molekul rendah jauh lebih berkhasiat daripada skizophyllan dengan berat molekul tinggi. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa skizofilan dengan berat molekul rendah menunjukkan tingkat bioavailabilitas dan penyerapan yang jauh lebih baik. Selain itu, skizofillan dengan berat molekul tinggi sering bermasalah dalam aplikasi karena menghasilkan viskositas tinggi dari larutan berairnya.
Pengurangan ukuran ultrasonik adalah teknik yang sangat efektif dan andal untuk menurunkan berat molekul skizofillan, sehingga meningkatkan kualitas molekul β-glukan.

Protokol untuk Produksi Schizophyllan dengan Berat Molekul Rendah

Karena schizophyllan dengan berat molekul menunjukkan ketersediaan hayati dan sifat aplikasi yang lebih baik secara drastis, tim peneliti Smirnou menyelidiki ultrasonication untuk pembelahan dan pengurangan ukuran molekul β-glukan schizophyllan.

Ultrasonikasi Schizophyllan

β-1.3(1.6)-Glucan schizophyllan (SPG) diproduksi dengan budidaya jamur S. commune yang terendam dalam bioreaktor menggunakan sukrosa sebagai substrat.
Setelah akhir budidaya, kaldu kultur diencerkan dengan air demineralisasi hingga konsentrasi skizophyllan 2 g / L dan ultrasonik dengan prosesor ultrasonik UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Jerman) dalam mode daur ulang pada parameter dan kondisi berikut: aliran sedang 50 mL / s, frekuensi 20 kHz, output 2000 W, tipe sonotrode BS2d22, tipe booster B2-1.4 dan amplitudo 100%. Suhu kaldu kultur pada awal sonikasi adalah 25 °C. Kaldu kultur ultrasonik (input energi spesifik 100 Ws / mL) disaring melalui filter kedalaman Seitz HS800 di bawah tekanan 1,5 bar pada 40 °C. Skizofilan ultrasonik (uSPG) untuk karakterisasi kimia diendapkan dari filtrat dengan jumlah tiga kali lipat isopropil alkohol pada suhu laboratorium, dan dikeringkan pada suhu 60 °C selama 12 jam larutan uSPG untuk studi imunologi disiapkan sebagai berikut: (1) filtrat kaldu kultur ultrasonik didifiltrasi melalui kaset PES seri T Pall Centramate 0,1m2 (cut-off 100 kDa) pada 0,8 bar dan diafiltrasi berlanjut hingga konduktivitas retensi 20 μS/cm; (2) larutan dikonsentrasikan dengan difiltrasi hingga konsentrasi uSPG 1 g / L dan disterilkan dengan autoklaf pada suhu 120 °C / 20 menit. uSPG yang didenaturasi disiapkan dengan cara yang sama, kecuali bahwa NaOH ditambahkan ke filtrat kaldu kultur dalam konsentrasi 0,2 M dan larutan alkali diinkubasi selama 30 menit pada suhu laboratorium sebelum difiltrasi.

Metode analitis

Hasil miselium diperkirakan secara gravimetri: kaldu kultur diencerkan dengan air 1:4, disentrifugasi 10000 × g pada suhu 25°C selama 20 menit, endapan dicuci dengan air tiga kali lipat, dikeringkan pada suhu 60°C dan ditimbang. Schizophyllan diendapkan dari supernatan dengan jumlah tiga kali lipat isopropil alkohol, dikeringkan pada suhu 60°C selama 24 jam dan hasilnya ditentukan secara gravimetri. pO2 dalam kaldu kultur diukur dengan probe optik Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Swiss).
Viskositas dinamis kaldu kultur diukur pada HAAKE Visco Tester 6L dengan spindel 1L dan 2L pada 4°C dan kecepatan putaran 30 rpm. Kecepatan filtrasi dihitung dari waktu filtrasi kaldu kultur 500 mL melalui filter kedalaman Seitz HS800 (Pall, USA) 200 × 200 mm pada tekanan 1,5 bar dan 40°C.
Berat molekul uSPG diukur oleh SEC-MALLS pada sistem HPLC Alliance (Waters) dengan kolom PL aquagel OH60 dan PL aquagel OH40 yang terhubung seri, dan detektor miniDAWN TREOS (Wyatt) dikonsentrasikan dengan difiltrasi hingga konsentrasi uSPG 1 g/L dan disterilkan dengan autoklaf pada 120°C/20 menit. uSPG yang didenaturasi disiapkan dengan cara yang sama, kecuali bahwa NaOH ditambahkan ke filtrat kaldu kultur dalam konsentrasi 0,2 M dan larutan alkali diinkubasi selama 30 menit pada suhu laboratorium sebelum difiltrasi.

Hasil:
Perlakuan ultrasonikasi diterapkan langsung ke kaldu kultur S. commune 144-h dengan miselium untuk memfasilitasi pemrosesan hilir SPG.
 
Karakteristik Schizophyllan Sonicated: Ultrasonicated schizophyllan (uSPG) diendapkan dari filtrat kaldu kultur oleh alkohol dan dikarakterisasi. SEC-MALLS memperkirakan Mw uSPG sekitar 1 MDa. Berat molekul rata-rata skizophyllan dari fermentasi cair adalah sekitar 5 MDa, sedangkan dalam budidaya solid-state dapat mencapai hingga 10 MDa. Membandingkan berat molekul skizophyllan ultrasonik dengan berat molekul skizophyllan asli yang tidak diobati, berat molekul berkurang 5 hingga 10 kali lipat dapat diamati karena ultrasonikasi.
Polisakarida sonikasi uSPG mengandung protein 0,7% w / w dan residu 1,0% w / w setelah pengapian. Hidrolisat uSPG terdiri dari glukosa dengan lebih dari 99%. Hasil analitik menunjukkan bahwa sonikasi membelah tulang punggung β-glukan secara acak dan cabang samping tetap utuh sehingga mengurangi ukuran dan berat molekul skizofillan. Studi imunologis pada dasarnya uSPG bebas protein dan endotoksin menunjukkan, bahwa skizofillan Mw rendah ultrasonik telah menyatakan aktivitas imunomodulator.

 
Viskositas yang Dikurangi: Ultrasonikasi menghasilkan penurunan viskositas kaldu kultur yang signifikan. Selama ultrasonikasi, viskositas kaldu kultur berubah secara nonlinier: penurunan viskositas cepat pada awal ultrasonikasi, tetapi kemudian melambat. Input energi spesifik 100 Ws/mL cukup untuk mengurangi viskositas kaldu kultur hampir 7 kali.

Filtrasi yang Ditingkatkan: Kaldu kultur yang diolah dengan ultrasound mengalir melalui filter lebih cepat daripada kaldu kultur yang tidak diolah (input energi spesifik 0 Ws/mL) dengan SPG molekul tinggi. Selain itu, ultrasonication secara signifikan mengurangi kehilangan produk selama filtrasi. Filtrat kaldu kultur yang tidak diolah dengan SPG molekul tinggi (input energi spesifik 0 Ws/mL) mengandung 0,3 ± 0,07 g/L SPG, sedangkan konsentrasi SPG sebelum filtrasi kedalaman adalah 2 g/L. Sebaliknya, filtrat kultur ultrasonik 100 Ws/mL keduanya mengandung SPG dalam konsentrasi 2,2 ± 0,2 g/L, yang sesuai dengan kehilangan produk yang hampir nol.

Kesimpulan: Dalam kesimpulan mereka, tim peneliti melanjutkan bahwa pemrosesan ultrasonik adalah teknologi yang efisien untuk pembuatan skizophyllan dengan berat molekul rendah, yang kemudian dapat digunakan dalam kosmetik dan obat-obatan. Ultrasonikasi, ketika diterapkan pada kaldu kultur lengkap dengan miselium, membawa keuntungan tertentu untuk produksi skizofillan. Ini mengurangi kehilangan produk selama pemrosesan hilir dan memungkinkan produksi polisakarida yang sangat murni karena penggunaan ultrafiltrasi yang efisien.
Selain itu, para peneliti menemukan bahwa pemrosesan ultrasonik skizophyllan mudah diskalakan. Satu unit pabrik percontohan disintegrator ultrasonik UIP2000hdT memproses 1 Liter kaldu kultur dalam 110 detik dalam mode aliran. Produktivitas sistem dapat dengan mudah ditingkatkan dengan koneksi berurutan unit ultrasound tambahan.

 
Baca lebih lanjut tentang peningkatan ekstraksi jamur sederhana!
 

Peralatan Ultrasonik Kinerja Tinggi untuk Pemrosesan Glukan Jamur

Fragmentasi polisakarida seperti glukan serta senyawa bioaktif lainnya seperti kitin dan kitosan dapat diproses dengan andal dengan peralatan ultrasonik berkinerja tinggi Hielscher. Ultrasonicators kami dapat memberikan amplitudo tinggi, menawarkan kemampuan kontrol yang tepat atas parameter proses dan dapat dioperasikan 24/7 di bawah beban berat dan di lingkungan yang menuntut. Rangkaian peralatan Hielscher Ultrasonics memenuhi persyaratan ini dengan andal. Selain kinerja ultrasound yang luar biasa, ultrasonicators Hielscher membanggakan efisiensi energi yang tinggi, yang merupakan keuntungan ekonomi yang signifikan – terutama ketika digunakan pada produksi skala besar komersial.
Ultrasonicators Hielscher adalah sistem berkinerja tinggi yang dapat dilengkapi dengan aksesori seperti sonotrode, booster, reaktor atau sel aliran agar sesuai dengan kebutuhan proses Anda dengan cara yang optimal. Dengan tampilan warna digital, opsi untuk prasetel sonikasi berjalan, perekaman data otomatis pada kartu SD terintegrasi, kontrol browser jarak jauh dan banyak lagi fitur lainnya, kontrol proses tertinggi dan keramahan pengguna dipastikan. Dipasangkan dengan kekokohan dan daya dukung beban yang berat, sistem ultrasonik Hielscher adalah kuda kerja Anda yang andal dalam produksi. Pengurangan berat molekul β-glukan seperti skizophyllan membutuhkan ultrasound yang kuat untuk mendapatkan pembelahan yang ditargetkan dan produk schizophyllan akhir berkualitas tinggi, yang dapat digunakan untuk aplikasi farmasi.
 
Temukan informasi lebih lanjut tentang ekstraksi beta-glukan ultrasonik dari jamur termasuk petunjuk langkah demi langkah di sini!
 
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: