Partisi Tiga Fase yang Ditingkatkan dengan Ultrasonik
- Partisi tiga fase (TPP) adalah teknik untuk mengekstraksi, memisahkan, dan memurnikan komponen, misalnya lipid, enzim, polisakarida, dan biomolekul lainnya, dari bahan biologis.
- Partisi Tiga Fase berbantuan ultrasonik mengungguli partisi tiga fase konvensional dengan rendemen yang lebih tinggi, kemurnian yang lebih baik, dan kecepatan yang luar biasa.
- Partisi Tiga Fase Ultrasonik dapat diterapkan untuk volume kecil maupun besar dan dapat dengan mudah ditingkatkan skalanya ke produksi industri.
Partisi Tiga Fase Ultrasonik
Partisi Tiga Fase
Partisi tiga fase (TPP) adalah proses satu langkah yang sederhana dan efisien untuk pemisahan, pemurnian, dan pemekatan biomolekul seperti enzim, lipid, polisakarida, dan sebagainya dari campuran kompleks.
TPP dilakukan dengan penambahan secara berurutan sejumlah garam yang memadai (biasanya amonium sulfat) dan pelarut organik (terutama t-butanol/tert-butanol). Garam seperti amonium sulfat digunakan pada tingkat kejenuhan tertentu untuk mengendapkan protein. Pelarut organik seperti t-butanol ditambahkan untuk membentuk lapisan tiga fase dan menghilangkan senyawa dengan berat molekul rendah seperti lipid, senyawa fenolik, dan beberapa detergen. Karena t-butanol memiliki titik didih yang tinggi, tetapi lebih sulit terbakar dibandingkan etanol dan metanol, t-butanol merupakan pelarut pilihan untuk TPP.
Setelah perlakuan ekstrak kasar dan dekantasi, campuran terpisah menjadi tiga fase yang berbeda: fase pelarut bagian atas (t-butanol) mengandung senyawa nonpolar, yang dipisahkan dari fase air bagian bawah (mengandung senyawa polar) oleh endapan protein pada antarmuka. Protein yang diinginkan dipartisikan secara selektif ke satu fase dan protein kontaminan lainnya ke fase yang lain. Hal ini menghasilkan pemurnian parsial dan pemekatan protein. Proses ekstraksi ini merupakan gabungan pengendapan protein melalui mekanisme kosmotropik, salting out, kosolven isotonik, dan osmolisis.
Partisi Tiga Fase yang Ditingkatkan dengan Ultrasonik
Sonikasi mengintensifkan proses TPP secara signifikan. Partisi Tiga Fase berbantuan ultrasonik berhasil diterapkan untuk pemisahan dan pemurnian biomolekul. Beragam biomolekul telah diisolasi secara lebih efisien dalam waktu yang lebih singkat. Sebagai contoh, enzim dari tumbuhan (misalnya bromelain, papain, invertase, polifenol oksidase, dan inhibitor tripsin), hewan (misalnya tripsin, α-kimotripsin, kimosin, pepsin, dan lusiferase), serta mikroba (misalnya lipase, α-amilase, α-galaktosidase, serratiopeptidase, siklodekstrin glikosiltransferase, dan enzim fibrinolitik) dimurnikan melalui TPP ultrasonik. Manfaat tambahan Partisi Tiga Fase ultrasonik adalah peningkatan aktivitas berbagai enzim, yang menghasilkan rendemen teramati yang lebih tinggi (sekitar 100%) karena enzim atau protein target mengendap di lapisan tengah antara fase organik dan fase air.
Partisi Tiga Fase Ultrasonik dapat digunakan secara efektif pada sampel kasar dan dapat dengan mudah ditingkatkan skalanya.
Sonikasi meningkatkan partisi tiga fase secara signifikan dan menghasilkan rendemen serta kemurnian yang lebih tinggi dalam waktu proses yang jauh lebih singkat.
- rendemen lebih tinggi
- perolehan kembali yang cepat
- kemurnian tinggi
- hemat waktu
- biaya rendah
- mudah dijalankan
- ramah lingkungan
- untuk laboratorium dan industri
Contoh Partisi Tiga Fase Ultrasonik (US-TPP)
TPP ultrasonik untuk ekstraksi astaksantin
Untuk ekstraksi astaksantin (AX), perlakuan gabungan TPP dan sonikasi dengan sonikator Hielscher UP400S bukan hanya sederhana dan mudah diterapkan, tetapi juga merupakan teknik yang sangat efisien untuk mengisolasi AX dari biomassa bakteri Paracoccus NBRC 101723. Variabel operasional sonikasi dapat dioptimalkan untuk memperoleh hasil ekstraksi yang optimal. Parameter pemrosesan ultrasonik seperti amplitudo, waktu, suhu, dan wadah ekstraksi (ukuran, bentuk), serta ukuran partikel biomassa, memengaruhi pelepasan AX dari biomassa secara ultrasonik dengan signifikan. Ultrasonikasi biomassa basah memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan TPP ultrasonik pada biomassa kering untuk ekstraksi AX yang cepat dan efisien. TPP ultrasonik menghasilkan perolehan kembali AX yang 37% lebih tinggi dibandingkan ekstraksi pelarut konvensional. (bandingkan Chougle et al. 2013)
TPP ultrasonik untuk pemisahan andrografolida dari Andrographis paniculata
Andrografolida adalah diterpenoid labdana yang dihargai karena efek antiinflamasi, antioksidan, hepatoprotektif, antikarsinogenik, dan antidiabetesnya yang kuat. Studi perbandingan menunjukkan bahwa TPP ultrasonik tidak hanya meningkatkan rendemen andrografolida, tetapi juga meningkatkan aktivitas antioksidatif dibandingkan TPP konvensional.
Sonikator Berkinerja Tinggi untuk Partisi Tiga Fase
Hielscher Ultrasonics berspesialisasi dalam perancangan dan pembuatan sistem ultrasonik berdaya tinggi untuk ekstraksi serta berbagai proses lainnya.
Rangkaian produk kami mencakup sonikator laboratorium berukuran kecil dan bertenaga, homogenizer meja yang tangguh, serta sistem ultrasonik industri berkinerja tinggi. Beragam aksesori memungkinkan penyesuaian sistem ultrasonik secara ideal dengan kebutuhan proses spesifik Anda. Semua sonikator Hielscher dibuat untuk pengoperasian 24/7 pada beban penuh.
Pengalaman panjang kami dalam pemrosesan ultrasonik memungkinkan kami memberikan konsultasi kepada pelanggan sejak pengujian awal dengan ultrasonik hingga tahapan optimasi proses dan penerapan pada skala industri.
Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk memberi tahu kami tentang proses Anda! Kami dengan senang hati memberikan rekomendasi dan mendiskusikan peluang serta manfaat sonikasi untuk aplikasi Anda.
Homogenizer ultrasonik UP400St untuk intensifikasi Partisi Tiga Fase
Literatur/Referensi
- Chougle, J.A: et al. (2013): Ultrasound assisted three phase partitioning (UATPP): A novel technique developed for extraction of astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Annual Conference University of Saskatchewan, Saskatoon, 7–10th July 2013.
- Ketnawa, S. et al (2017): Phase partitioning for enzyme separation: An overview and recent applications. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1–24.
- Varakumar, S. dkk. (2017): Ekstraksi oleoresin yang ditingkatkan dari bubuk rimpang jahe (Zingiber officinale) menggunakan partisi tiga fase berbantuan enzim. Kimia Makanan 216, 2017. 27–36.
- Yan J.-K. et al. (2018): Ultrasound synergized with three-phase partitioning for extraction and separation of Corbicula fluminea polysaccharides and possible relevant mechanisms. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, Part A, 2018. 128–134.
Fakta yang Perlu Diketahui
Partisi Tiga Fase (TPP)
TPP adalah teknik bioseparasi yang didasarkan pada partisi komponen polar, protein, dan komponen hidrofobik dalam tiga fase yang terdiri dari air, amonium sulfat, dan t-butanol.
Beragam enzim penting untuk terapi dan industri (misalnya α-galactocidase, inhibitor α-amilase, dan protease) serta senyawa alami (misalnya diterpena seperti forskolin dan andrografolida) dimurnikan melalui partisi tiga fase. Pigmen, lipid, dan inhibitor enzim terakumulasi dalam fase pelarut bagian atas, yang dipisahkan oleh lapisan endapan protein di tengah dari fase air bagian bawah, tempat komponen polar seperti sakarida terakumulasi. Karena t-butanol mengikat protein yang diendapkan melalui TPP, yang hadir sebagai kopresipitat protein-t-butanol, zat tersebut mengapung di antara lapisan organik dan lapisan air serta dapat dengan mudah dipisahkan dan dimurnikan. Secara umum, biomolekul diperoleh kembali dalam bentuk murni pada antarmuka, sedangkan kontaminan sebagian besar terpartisi ke t-butanol (fase atas) dan ke fase air (fase bawah).
Astaksantin
Astaksantin (3, 3´-dihidroksi-ß, ß-karoten 4, 4´-dion) adalah keto-karotenoid yang termasuk dalam golongan terpena. Sebagai tetraterpenoid, senyawa ini terbentuk dari prekursor berkarbon lima, isopentenil difosfat dan dimetilalil difosfat. Astaksantin adalah pigmen tumbuhan berwarna kuning-jingga dan karena itu diklasifikasikan sebagai xantofil. Astaksantin terutama ditemukan pada mikroalga, khamir, ikan salmonoid, ikan trout, kril, udang, udang karang air tawar, dan krustasea. Sebagai penangkap radikal bebas yang sangat kuat, pelindung kulit, antikarsinogen, dan peningkat sistem kekebalan tubuh, astaksantin digunakan sebagai suplemen serta bahan tambahan dalam makanan, produk farmasi, dan kosmetik. TPP ultrasonik meningkatkan proses ekstraksi dan pemisahan astaksantin dari sumber alami serta memungkinkan produksi yang ekonomis pada skala industri.
UIP1000hdT – ultrasonikator industri 1kW