Partizionamento trifase a ultrasuoni potenziato in tre fasi
- La suddivisione trifase (TPP) è una tecnica per estrarre, separare e purificare componenti, ad esempio lipidi, enzimi, polisaccaridi e altre biomolecole, da materiale biologico.
- La suddivisione trifase assistita ad ultrasuoni eccelle rispetto al TPP convenzionale grazie ad una maggiore resa, una maggiore purezza e una velocità eccezionale.
- Il TPP ad ultrasuoni è applicabile a piccoli e grandi volumi e può essere facilmente scalato per la produzione industriale.
Partizionamento trifase ad ultrasuoni trifase
Partizionamento trifase
La suddivisione trifase (TPP) è un processo semplice ed efficiente in un'unica fase per la separazione, la purificazione e la concentrazione di biomolecole come enzimi, lipidi, polisaccaridi, ecc. da miscele complesse.
Il TPP si realizza mediante l'aggiunta sequenziale di una quantità sufficiente di sale (tipicamente solfato di ammonio) e di un solvente organico (principalmente t-Butanolo/butanolo.terzino-butanolo). Sali come il solfato di ammonio sono usati ad una certa saturazione per precipitare la proteina. Un solvente organico come t-il butanolo viene aggiunto per formare strati trifase e per rimuovere composti a basso peso molecolare come lipidi, fenolici e alcuni detergenti. Da t-il butanolo ha un elevato punto di ebollizione, ma meno infiammabile dell'etanolo e del metanolo, t-il butanolo è il solvente preferito per il TPP.
Dopo il trattamento dell'estratto grezzo e la decantazione, la miscela si separa in tre fasi distinte: il solvente superiore (t-butanolo) contiene composti non polari, che sono separati dalla fase acquosa inferiore (contenente composti polari) da un precipitato proteico interfacciale. Le proteine desiderate vengono suddivise selettivamente in una fase e le altre proteine contaminanti nell'altra fase. Questo provoca una parziale purificazione e concentrazione della proteina. Il processo di estrazione è un'amalgama di kosmotropico, salatura, cosolvente isotonico e precipitazione osmolitica delle proteine.
TPP potenziato ad ultrasuoni
La sonicazione intensifica notevolmente il processo di TPP. La TPP ad ultrasuoni viene applicata con successo per la separazione e la purificazione delle biomolecole. Una vasta gamma di biomoelcole sono state isolate in modo più efficiente in tempi più brevi. Per esempio, gli enzimi delle piante (ad esempio, bromelina, papaina, invertasi, polifenolossidasi, polifenoli ossidasi e inibitori della tripsina), animali (ad esempio tripsina, α- chimotripsina, chimosina, chimosina, pepsina e luciferasi) e microbi (e.g. lipasi, α-amilasi, α-galattosidasi, serratiopeptidasi, ciclodestrina glicosiltransferasi e enzimi fibrinolitici) sono stati purificati tramite ultrasuoni TPP. Un ulteriore vantaggio della TPP ad ultrasuoni è la maggiore attività di vari enzimi, con conseguente apparente aumento dei rendimenti (>100%) poiché l'enzima o la proteina mirata precipita nello strato intermedio tra la fase organica e quella acquosa.
Il TPP ad ultrasuoni può essere utilizzato efficacemente con campioni grezzi e può essere facilmente scalato.
L'sonicazione migliora notevolmente la suddivisione trifase e si traduce in una maggiore resa e purezza in tempi di processo drasticamente più brevi.
- maggiore resa
- recupero rapido
- elevata purezza
- Risparmio di tempo
- economica
- facile da usare
- ecologica
- per laboratorio e industria
Esempi di US-TPP
TPP ad ultrasuoni per l'estrazione dell'astaxantina
Per l'estrazione dell'astaxantina (AX), il trattamento combinato di TPP e sonicazione con Hielscher's UP400S non è solo semplice e facilmente applicabile, ma anche una tecnica molto efficiente per isolare AX dalla biomassa batterica di Paracoccus NBRC 101723. Le variabili operative della sonicazione possono essere ottimizzate per ottenere risultati di estrazione ottimali. I parametri di elaborazione ad ultrasuoni quali ampiezza, tempo, temperatura e recipiente di estrazione (dimensione, forma), nonché la dimensione delle particelle della biomassa, influenzano in modo significativo il rilascio ultrasonico dell'AX dalla biomassa. L'ultrasuoni della biomassa umida fornisce risultati migliori rispetto al TPP ultrasonico della biomassa secca per un'estrazione rapida ed efficiente di AX. Il TPP ad ultrasuoni consente un recupero dell'AX superiore del 37% rispetto all'estrazione convenzionale con solvente. (cfr. Chougle et al. 2013)
TPP ad ultrasuoni per la separazione dell'andrografolide da Andrographis paniculata
Andrographolide è un diterpenoide labdano, apprezzato per i suoi elevati effetti antinfiammatori, antiossidanti, epatoprotettivi, anticancerogeni e antidiabetici. Studi comparativi dimostrano che il TPP ultrasonico non solo aumenta la resa di andrografolide, ma migliora anche l'attività antiossidante rispetto al TPP convenzionale.
Processori ad ultrasuoni ad alte prestazioni
Hielscher Ultrasonics è specializzata nella progettazione e produzione di sistemi a ultrasuoni ad alta potenza per l'estrazione e molti altri processi.
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Letteratura/riferimenti
- Chougle, J.A: et al. (2013): Suddivisione trifase assistita da ultrasuoni (UATPP): Una nuova tecnica sviluppata per l'estrazione dell'astaxantina da Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Conferenza annuale dell'Università del Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 luglio 2013.
- Ketnawa, S. et al (2017): Separazione di fase per la separazione enzimatica: Una panoramica e applicazioni recenti. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1-24.
- Varakumar, S. et al. (2017): Maggiore estrazione di oleoresina dalla polvere di zenzero (Zingiber officinale) rizoma in polvere utilizzando una suddivisione trifase assistita da enzimi. Chimica alimentare 216, 2017. 27–36.
- Yan J.-K. et al. (2018): Ultrasuoni sinergizzati con partizione trifase per l'estrazione e la separazione dei polisaccaridi di Corbicula fluminea ed eventuali meccanismi rilevanti. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, Parte A, 2018. 128-134.
Particolarità / Cose da sapere
Partizionamento trifase (TPP)
Il TPP è una tecnica di bioseparazione, basata sulla suddivisione dei costituenti polari, delle proteine e dei costituenti idrofobi in tre fasi costituite da acqua, solfato di ammonio e t-butanolo.
Importanti enzimi terapeutici e industriali (ad es. α-galattocidasi, inibitori dell'α-amilasi e proteasi) e composti naturali (ad es. diterpeni come forskolina e andrografolide) vengono purificati mediante suddivisione in tre fasi. Mentre pigmenti, lipidi ed enzimi inibitori si accumulano nella fase solvente superiore, che viene separata dalla fase acquosa inferiore, dove si accumulano componenti polari come i saccaridi, da uno strato intermedio precipitato di proteine. Da t-il butanolo lega le proteinecipitate TPP, che si trovano sotto forma di proteina-butanolo coprecipita, galleggia tra strato organico e strato acquoso e può essere facilmente separato e purificato. In generale, le biomolecole sono recuperate in forma purificata all'interfase, mentre i contaminanti si suddividono principalmente in t-butanolo (fase superiore) e alla fase acquosa (fase inferiore).
Astaxantina
L'astaxantina (3, 3´-diidrossi-ß, ß-carotene 4, 4´-dione) è un chetocarotenoide che appartiene alla classe dei terpeni. Come tetraterpenoide è costruito da cinque precursori di carbonio, isopentenil difosfato, e dimetilallil difosfato. L'astaxantina è un pigmante vegetale giallo-arancio e quindi classificato come xantofilla. L'astaxantina si trova principalmente in microalghe, lieviti, salmonoidi, trote, krill, gamberetti, gamberi, gamberi e crostacei. Come uno scavenger di radicali liberi altamente potente, protettore della pelle, anticarcinogeno e come potenziatore del sistema immunitario, l'astaxantina è usata come integratore e come additivo in alimenti, prodotti farmaceutici e cosmetici. Il TPP ad ultrasuoni migliora il processo di estrazione e separazione dell'astaxantina da fonti naturali e rende la sua produzione economica applicabile a livello industriale.
UIP1000hdT – 1kW ultrasuoni industriali ad ultrasuoni