고도로 정제된 Schizophyllan 베타-글루칸의 초음파 생산

Schizophyallan은 면역 조절 특성을 가진 곰팡이 β-글루칸입니다. 매우 적극적인 의학적 효과를 위해, 정신분열증은 향상된 생체이용률을 보여주기 위해 낮은 분자량을 가져야 합니다. 초음파는 schizophyllan의 분자량을 줄이는 것으로 입증되었습니다. 신뢰할 수 있고 효과적인 방법으로, 초음파 처리는 저분자량 schizophyllan의 생산에 쉽게 적용 할 수 있습니다.

Schizophyllum 버섯과 초음파 베타 글루칸 추출

Schizophyllum 버섯의 종은 우기 후에 썩어가는 나무에서 자연적으로 자랍니다. 자실체는 다음 건기에 수집됩니다. Schizophyllum 종은 글루칸과 같은 생화학 화합물이 풍부하여 특히 열대 국가에서 식품 및 의약품으로 소비됩니다. 면역 조절, 항진균, 항종양 및 항바이러스 특성으로 인해 Splitgill 버섯으로도 알려진 Schizophyllum commune은 생명 공학 및 제약 회사를 매료시켰습니다.
시조피란(sizofiran), 소니필란(sonifilan) 또는 시조필란(sizofilan)으로도 알려진 다당류 분열증(polysaccharide schizophyllan)은 매우 효과적인 생체 활성 β-글루칸 분열필란을 제공하는 Schizophyllum 버섯에서 발견되는 주요 β-글루칸입니다.
Schizophyllum commune 버섯은 나무에서 자연적으로 자라며 균사체는 발효 국물에서도 배양 할 수 있습니다. 약제와 화장용 신청을 위해, 저분자량 schizophyllan는 고분자량 schizophyllan 보다는 훨씬 더 효과적입니다. 이는 저분자량 정신분열증이 훨씬 더 나은 생체이용률과 흡수율을 보여주기 때문입니다. 게다가, 고분자량 schizophyllan은 수성 용액의 높은 점도를 초래하기 때문에 응용 분야에서 종종 문제가 됩니다.
초음파 크기 감소는 schizophyllan의 분자량을 낮추는 매우 효과적이고 신뢰할 수있는 기술이며, 그로 인하여 β 글루칸 분자의 품질을 향상시킵니다.

저분자량 Schizophyllan 생산을 위한 프로토콜

분자량 schizophyllan은 급격히 더 나은 생체 이용률과 응용 특성을 보여주기 때문에 Smirnou의 연구팀은 β 글루칸 분자 schizophyllan의 분열 및 크기 감소에 대한 초음파를 조사했습니다.

Schizophyllan의 초음파 처리

β-1.3(1.6)-글루칸 정신분열증(SPG)은 자당을 기질로 사용하여 생물반응기에서 S. 코뮌 균류를 수중 배양하여 생산되었습니다.
배양이 끝난 후, 배양 국물을 탈염수로 희석하여 정신분열증 농도 2g/L로 하고, 초음파 프로세서 UIP2000hdT (Hielscher 초음파 GmbH, 독일) 다음 매개 변수 및 조건에서 재활용 모드 : 중간 유량 50 mL / s, 주파수 20 kHz, 출력 2000 W, sonotrode 유형 BS2d22, 부스터 유형 B2-1.4 및 진폭 100 %. 초음파 처리 시작시의 배양 배지 온도는 25 ° C였습니다. 초음파 배양 육수(비에너지 입력 100Ws/mL)를 40°C에서 1.5bar 압력으로 Seitz HS800 뎁스 필터를 통해 여과했습니다. 화학적 특성 분석을 위한 초음파 처리 된 schizophyllan (uSPG)을 실험실 온도에서 3 배의 이소 프로필 알코올로 여과액에서 침전시키고 면역 학적 연구를위한 12 시간 동안 60 ° C에서 건조시켰다 usPG 용액은 다음과 같이 제조되었다 : (1) 초음파 배양 브로스 여과액을 0.8 bar에서 0.1m2 Pall Centramate T- 시리즈 PES 카세트 (100 kDa 컷오프)를 통해 여과하고 잔류물 전도도가 20 μS / cm가 될 때까지 정용여과를 계속했다. (2) 용액을 uSPG 농도 1g/L로 정용여과하여 농축하고 120°C/20분에서 고압멸균하여 멸균했습니다. 변성된 uSPG는 NaOH를 0.2M 농도의 배양 브로스 여과액에 첨가하고 알칼리화된 용액을 정용여과 전에 실험실 온도에서 30분 동안 배양하는 것을 제외하고는 유사한 방식으로 제조하였다.

분석 방법

균사체 수율은 중량 측정법으로 추정하였다: 배양액을 1:4로 희석하고, 25°C에서 10000 × g을 20분 동안 원심분리하고, 침전물을 3배의 물로 세척하고, 60°C에서 건조하고, 중량을 가하였다. Schizophyllan은 3 배의 이소 프로필 알코올로 상층액에서 침전시키고 60 ° C에서 24 시간 동안 건조시키고 수율을 중량 측정으로 측정했습니다. 배양액 중의 pO2는 광학 프로브 Hamilton-Visiferm DO 120(Hamilton, Switzerland)에 의해 측정하였다.
배양액 동적 점도는 4°C에서 스핀들 1L 및 2L, 회전 속도 30rpm으로 HAAKE Visco Tester 6L에서 측정되었습니다. 여과 속도는 500mL 배양액의 여과 시간부터 1.5bar 압력 및 40°C에서 200 × 200mm Seitz HS800(Pall, USA) 뎁스 필터를 통해 계산되었습니다.
uSPG 분자량은 직렬 연결된 PL aquagel OH60 및 PL aquagel OH40 컬럼을 사용하여 HPLC 시스템 Alliance(Waters)에서 SEC-MALLS에 의해 측정되었으며, 검출기 miniDAWN TREOS(Wyatt)는 uSPG 농도 1g/L로 정용여과로 농축하고 120°C/20분에서 고압멸균으로 멸균했습니다. 변성된 uSPG는 NaOH를 0.2M 농도의 배양 브로스 여과액에 첨가하고 알칼리화된 용액을 정용여과 전에 실험실 온도에서 30분 동안 배양하는 것을 제외하고는 유사한 방식으로 제조하였다.

결과:
초음파 처리는 SPG 다운 스트림 처리를 용이하게하기 위해 균사체가있는 S. commune 144-h 배양 육수에 직접 적용되었습니다.
 
Sonicated Schizophyllan의 특성 : 초음파 처리 된 정신 분열증 (uSPG)은 알코올에 의한 배양 배지 여과액에서 침전시키고 특성화했습니다. SEC-MALLS는 uSPG의 Mw를 약 1MDa로 추정했습니다. 액체 발효로 인한 schizophyllan의 평균 분자량은 약 5 MDa인 반면 고체 상태 배양에서는 최대 10 MDa에 이를 수 있습니다. 초음파 처리 된 schizophyllan의 분자량을 천연 치료되지 않은 schizophyllan의 분자량과 비교하면 초음파로 인해 5-10 배 감소 된 분자량을 관찰 할 수 있습니다.
초음파 처리 된 다당류 uSPG는 점화 후 0.7 % w / w 단백질과 1.0 % w / w 잔류 물을 함유했습니다. uSPG 가수분해물은 99% 이상의 포도당으로 구성되었습니다. 분석 결과는 초음파 처리가 β-glucan 백본을 무작위로 절단하고 곁가지가 그대로 유지되어 분열증의 크기와 분자량을 감소시킨다는 것을 나타냅니다. 본질적으로 단백질 및 내독소가 없는 uSPG에 대한 면역학적 연구는 초음파 처리된 낮은 Mw 정신분열증이 뚜렷한 면역 조절 활성을 가지고 있음을 보여주었습니다.

 
감소된 점성: 초음파는 배양 육수 점도를 현저히 감소시켰다. 초음파 처리 중에, 배양 국물 점도는 비선형 적으로 변했다 : 점도 감소는 초음파 처리 초기에는 급속했지만 나중에는 느려졌다. 비에너지 투입량 100Ws/mL는 배양액 점도를 거의 7배 감소시키기에 충분했습니다.

향상된 여과: 초음파 처리된 배양액은 고분자 SPG가 있는 처리되지 않은 배양액(비에너지 입력 0Ws/mL)보다 필터를 더 빨리 통과했습니다. 게다가, 초음파는 여과 중 제품 손실을 크게 줄였습니다. 고분자 SPG(비에너지 입력 0 Ws/mL)가 포함된 처리되지 않은 배양액의 여과액에는 0.3 ± 0.07 g/L SPG가 포함되어 있는 반면, 뎁스 여과 전 SPG 농도는 2 g/L였습니다. 대조적으로, 100Ws/mL 초음파 배양의 여과액은 모두 2.2 ± 0.2g/L 농도의 SPG를 함유했으며, 이는 거의 0의 제품 손실에 해당합니다.

결론: 결론에서 연구팀은 초음파 처리가 저분자량 schizophyllan의 제조를 위한 효율적인 기술이며, 이는 화장품 및 의약품에 사용될 수 있다고 주장합니다. 초음파는 균사체가있는 완전한 배양 국물에 적용 할 때 schizophyllan 생산에 특정 이점을 제공합니다. 다운스트림 공정 중 제품 손실을 줄이고 한외여과의 효율적인 사용으로 인해 고도로 정제된 다당류의 생산을 가능하게 합니다.
게다가, 연구원은 schizophyllan의 초음파 가공이 쉽게 확장 가능하다는 것을 발견했다. 파일럿 플랜트 초음파 분해기 UIP2000hdT의 한 단위는 흐름 모드에서 110 초 만에 1 리터의 배양 육수를 처리했습니다. 시스템의 생산성은 추가 초음파 장치의 순차적 연결을 통해 쉽게 증가시킬 수 있습니다.

 
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아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.