Schizophyallan adalah jamur β-glukan dengan sifat imunomodululasi. Untuk efek obat yang sangat aktif, schizophyllan harus memiliki berat molekul rendah untuk menunjukkan bioavailabilitas yang lebih baik. Ultrasonication telah terbukti mengurangi berat molekul schizophyllan. Sebagai metode yang andal dan berkhasiat, sonikasi dapat dengan mudah diterapkan untuk produksi schizophyllan berat molekul rendah.

Jamur Schizophyllum dan Ultrasonic Beta-Glucan ekstraksi

Spesies jamur Schizophyllum tumbuh di alam pada pohon-pohon yang membusuk setelah musim hujan. Tubuh buah dikumpulkan di musim kemarau berikutnya. Spesies skizofiliklum kaya akan senyawa biokimia seperti glukan dan 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.
Polisakarida schizophyllan, juga dikenal sebagai sizofiran, sonifilan, atau sizofilan, adalah β-glucan utama yang ditemukan dalam jamur Schizophyllum, yang menawarkan bioaktif yang sangat efektif β-glucan schizophyllan.
Jamur komune schizophyllum tumbuh di alam di pohon, mycellium juga dapat dikultur dalam kaldu fermentasi. Untuk aplikasi farmasi dan kosmetik, schizophyllan berat molekul rendah jauh lebih berkhasiat daripada schizophyllan berat molekul tinggi. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa schizophyllan berat molekul rendah menunjukkan bioavailabilitas dan tingkat penyerapan yang jauh lebih baik. Aditionally, berat molekul tinggi schizophyllan sering bermasalah dalam aplikasi karena menghasilkan viskositas tinggi dari larutan berair.
Pengurangan ukuran ultrasonik adalah teknik yang sangat efektif dan dapat diandalkan untuk menurunkan berat molekul schizophyllan, sehingga meningkatkan kualitas molekul β-glukan.

Protokol untuk Produksi Berat Molekul Rendah Schizophyllan

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

Ultrasonication dari Schizophyllan

β-1.3 (1.6) -Glucan schizophyllan (SPG) diproduksi oleh budidaya terendam jamur komune S. dalam bioreaktor menggunakan sukrosa sebagai substrat.
Setelah akhir budidaya, kaldu budaya diencerkan dengan air demineralisasi untuk konsentrasi schizophyllan 2 g / L dan ultrasonik dengan Ultrasonik prosesor UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Jerman) dalam mode daur ulang pada parameter dan kondisi berikut: aliran menengah 50 mL / s, frekuensi 20 kHz, output 2000 W, sonotrode tipe BS2d22, booster tipe B2-1.4 dan amplitudo 100%. Suhu kaldu budaya 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. Schizophyllan ultrasonik (uSPG) untuk karakterisasi kimia diendapkan dari filtrat dengan jumlah tiga isopropil alkohol pada suhu laboratorium, dan dikeringkan pada 60 ° C untuk solusi 12h uSPG untuk studi imunologi disiapkan sebagai berikut: (1) filtrat kaldu kultur ultrasonik dikonfilkan melalui 0,1m2 Pall Centramate T-series PES kaset (100 kDa cut-off) pada 0,8 bar dan diafiltrasi berlanjut sampai konduktivitas retentate adalah 20 μS / cm; (2) larutan terkonsentrasi dengan diafiltrasi ke konsentrasi uSPG 1 g / L dan disterilkan dengan autoclaving pada 120 ° C / 20 menit. Denaturasi uSPG disiapkan dengan cara yang sama, kecuali bahwa NaOH ditambahkan ke filtrat kaldu budaya dalam konsentrasi 0,2 M dan larutan alkalized diinkubasi selama 30 menit pada suhu laboratorium sebelum diafiltrasi.

Metode analisis

Hasil miselium diperkirakan gravimetrik: kaldu kultur diencerkan dengan air 1: 4, sentrifugal 10000 × g pada 25 ° C selama 20 menit, endapan dicuci dengan jumlah air tiga kali lipat, dikeringkan pada 60 ° C dan ditimbang. Schizophyllan diendapkan dari supernatant dengan jumlah tiga isopropil alkohol, dikeringkan pada 60 ° C selama 24 jam dan hasilnya ditentukan secara gravimetrik. pO2 dalam kaldu budaya diukur dengan probe optik Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Swiss).
Viskositas dinamis kaldu kultur diukur pada HAAKE Visco Tester 6L dengan spindle 1L dan 2L pada 4 ° C dan kecepatan rotasi 30 rpm. Kecepatan filtrasi dihitung dari waktu filtrasi kaldu kultur 500 mL hingga 200 × filter kedalaman Seitz HS800 (Pall, AS) 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 dengan seri, dan detektor miniDAWN TREOS (Wyatt) terkonsentrasi dengan diafiltrasi ke konsentrasi uSPG 1 g / L dan disterilkan dengan autoclaving pada 120 ° C / 20 menit. Denaturasi uSPG disiapkan dengan cara yang sama, kecuali bahwa NaOH ditambahkan ke filtrat kaldu budaya dalam konsentrasi 0,2 M dan larutan alkalized diinkubasi selama 30 menit pada suhu laboratorium sebelum diafiltrasi.

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

 
Viskositas Berkurang: Ultrasonication menghasilkan penurunan yang signifikan dari viskositas kaldu budaya. Selama ultrasonikasi, viskositas kaldu budaya berubah secara nonlinier: penurunan viskositas cepat pada awal ultra-sonikasi, tetapi kemudian melambat. Input energi spesifik 100 Ws / mL sudah cukup untuk mengurangi viskositas kaldu kultur hampir 7 kali.

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

Kesimpulan: Dalam kesimpulan mereka, tim peneliti melanjutkan bahwa pemrosesan ultrasonik adalah teknologi efcient untuk pembuatan schizophyllan dengan berat molekul rendah, yang kemudian dapat digunakan dalam kosmetik dan obat-obatan. Ultrasonication, ketika diterapkan pada kaldu budaya lengkap dengan mycelium, membawa keuntungan tertentu untuk produksi schizophyllan. Ini mengurangi kerugian produk selama pemrosesan hilir dan membuat produksi polisakarida yang sangat dimurnikan mungkin karena penggunaan ultrafiltrasi yang efisien.
Selain itu, para peneliti menemukan bahwa pengolahan ultrasonik schizophyllan mudah scalable. Satu unit disintegrasi ultrasonik pabrik percontohan UIP2000hdT memproses 1 Liter kaldu kultur dalam mode aliran 110 s. Produktivitas sistem dapat dengan mudah ditingkatkan dengan koneksi berurutan unit ultrasound tambahan.

 
Baca lebih lanjut tentang peningkatan sederhana ekstraksi jamur!
 

Peralatan Ultrasonik Berkinerja Tinggi untuk Pengolahan Glukan Jamur

Fragmentasi polisakarida seperti glukan serta senyawa bioaktif lainnya seperti kitin dan kitosan dapat diandalkan proses dengan peralatan ultrasonik kinerja tinggi Hielscher. Ultrasonikator 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. Rentang peralatan Hielscher Ultrasonics memenuhi persyaratan ini dengan andal. Selain kinerja ultrasound yang luar biasa, ultrasonikator Hielscher membanggakan efisiensi energi tinggi, yang merupakan keuntungan ekonomis yang signifikan – Terutama ketika digunakan pada produksi skala besar komersial.
Hielscher ultrasonicators adalah sistem berkinerja tinggi yang dapat dilengkapi dengan aksesoris seperti sonotrodes, penguat, reaktor atau sel aliran agar sesuai dengan kebutuhan proses Anda secara optimal. Dengan tampilan warna digital, pilihan untuk preset sonication berjalan, perekaman data otomatis pada kartu SD terintegrasi, remote browser control dan banyak lagi fitur, kontrol proses tertinggi dan keramahan pengguna dipastikan. Dipasangkan dengan ketahanan dan kapasitas bantalan beban yang berat, sistem ultrasonik Hielscher adalah kuda kerja Anda yang andal dalam produksi. Pengurangan berat molekul β-glukan seperti schizophyllan 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: