Ultraschallproduktioun vun héich gereinegte Schizophyllan-Beta-Glucanen

Schizophyllan ass e β-Glucan aus Pilze mat immunmoduléierenden Eegenschaften. Fir héich aktiv medezinesch Wierkungen ze erreechen, muss Schizophyllan e niddregt Molekulargewiicht hunn, fir eng verbessert Bioverfügbarkeet ze weisen. Et ass nogewise ginn, datt d’Ultraschallbehandlung d’Molekulargewiicht vu Schizophyllan reduzéiert. Als zouverlässeg a wierksam Method kann d’Ultraschallbehandlung einfach fir d’Produktioun vu Schizophyllan mat niddregem Molekulargewiicht agesat ginn.

Schizophyllum-Pilzen an Ultraschallextraktioun vu Beta-Glucanen

Aarte vun der Pilzgattung Schizophyllum wuessen an der Natur no Reenzäiten op verrottende Beem. D’Fruuchtkierper ginn an der uschléissender Dréchenzäit gesammelt. Schizophyllum-Aarte si räich u biochemesche Verbindunge wéi Glucanen a ginn dofir besonnesch an tropesche Länner als Liewensmëttel a Medikament konsuméiert. Wéinst sengen immunmoduléierenden, antimykoteschen, antineoplasteschen an antiviralen Eegenschaften huet Schizophyllum commune, och als Spaltblatpilz bekannt, d’Opmierksamkeet vu Biotechnologie- a Pharmaentreprisen op sech gezunn.
De Polysaccharid Schizophyllan, och als Sizofiran, Sonifilan oder Sizofilan bekannt, ass den Haapt-β-Glucan, deen a Schizophyllum-Pilze virkënnt, déi den héich wierksame bioaktive β-Glucan Schizophyllan liwweren.
Schizophyllum commune-Pilze wuessen an der Natur op Beem; de Myzel kann och a Fermentatiounsbouillon kultivéiert ginn. Fir pharmazeutesch a kosmetesch Uwendungen ass Schizophyllan mat niddregem Molekulargewiicht vill méi wierksam wéi Schizophyllan mat héijem Molekulargewiicht. Dat läit dorun, datt Schizophyllan mat niddregem Molekulargewiicht eng däitlech besser Bioverfügbarkeet a méi héich Absorptiounsrate weist. Ausserdeem ass Schizophyllan mat héijem Molekulargewiicht bei Uwendungen dacks problematesch, well et zu enger héijer Viskositéit vu senge waasserege Léisunge féiert.
D’Gréisstereduktioun duerch Ultraschall ass eng héich wierksam an zouverlässeg Technik, fir d’Molekulargewiicht vu Schizophyllan ze senken an domat d’Qualitéit vun der β-Glucan-Moleküll ze erhéijen.

Protokoll fir d’Produktioun vu Schizophyllan mat niddregem Molekulargewiicht

Well Schizophyllan mat niddregem Molekulargewiicht eng drastesch besser Bioverfügbarkeet an Uwendungseegenschafte weist, huet d’Fuerschungsekipp vu Smirnou d’Ultraschallbehandlung fir d’Spaltung an d’Gréisstereduktioun vun der β-Glucan-Moleküll Schizophyllan ënnersicht.

Ultraschallbehandlung vu Schizophyllan

De β-1.3(1.6)-Glucan Schizophyllan (SPG) gouf duerch submers Kultivatioun vum Pilz S. commune an engem Bioreakter mat Saccharose als Substrat produzéiert.
Nom Ofschloss vun der Kultivatioun gouf d’Kulturbouillon mat demineraliséiertem Waasser op eng Schizophyllan-Konzentratioun vun 2 g/L verdënnt a mam Ultraschallprozessor UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Däitschland) am Rezirkulatiounsmodus bei de folgende Parameteren a Bedéngunge mat Ultraschall behandelt: Duerchfloss vum Medium 50 mL/s, Frequenz 20 kHz, Ausgangsleeschtung 2000 W, Sonotrodentyp BS2d22, Boostertyp B2-1.4 an Amplitud 100%. D’Temperatur vun der Kulturbouillon war am Ufank vun der Ultraschallbehandlung 25°C. Déi mat Ultraschall behandelt Kulturbouillon (spezifeschen Energieantrag 100 Ws/mL) gouf bei engem Drock vun 1,5 bar a bei 40°C duerch e Seitz HS800-Déiftefilter filtréiert. Dat mat Ultraschall behandelt Schizophyllan (uSPG) fir d’cheemesch Charakteriséierung gouf mat der dräifacher Quantitéit un Isopropylalkohol bei Labortemperatur aus dem Filtrat ausgefällt a bei 60°C fir 12h gedréchent. uSPG-Léisunge fir immunologesch Ënnersichunge goufe follgendermoosse virbereet: (1) d’Filtrat vun der mat Ultraschall behandelter Kulturbouillon gouf bei 0,8 bar duerch eng 0,1m2 Pall Centramate T-Serie PES-Kassett (Trenngrenz 100 kDa) diafiltréiert, an d’Diafiltratioun gouf weidergefouert, bis d’Leetfäegkeet vum Retentat 20 μS/cm war; (2) d’Léisung gouf duerch Diafiltratioun op eng uSPG-Konzentratioun vun 1 g/L konzentréiert an duerch Autoklavéiere bei 120°C/20 min steriliséiert. Denaturéiert uSPG gouf op änlech Manéier virbereet, mat der Ausnam, datt NaOH an enger Konzentratioun vun 0,2 M zum Kulturbouillonsfiltrat bäigesat gouf an déi alkaliséiert Léisung virun der Diafiltratioun fir 30 min bei Labortemperatur inkubéiert gouf.

Analysemethoden

D’Ausbeut u Myzel gouf gravimetresch geschat: D’Kulturbréi gouf mat Waasser am Verhältnes 1:4 verdënnt a bei 10.000 × g an 25°C fir 20 min zentrifugéiert; den Nidderschlag gouf mat der dräifacher Quantitéit Waasser gewäsch, bei 60°C gedréchent a gewien. Schizophyllan gouf mat der dräifacher Quantitéit Isopropylalkohol aus dem Iwwerstand ausgefällt, bei 60°C fir 24h gedréchent, a seng Ausbeut gouf gravimetresch bestëmmt. pO2 an der Kulturbréi gouf mat der optescher Sond Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Schwäiz) gemooss.
Déi dynamesch Viskositéit vun der Kulturbréi gouf mat engem HAAKE Visco Tester 6L mat de Spindelen 1L an 2L bei 4°C an enger Dréizuel vun 30 rpm gemooss. D’Filtratiounsgeschwindegkeet gouf aus der Filtratiounszäit vu 500 mL Kulturbréi duerch en 200 × 200 mm Seitz HS800 Déiftefilter (Pall, USA) bei engem Drock vun 1,5 bar a bei 40°C berechent.
D’Molekulargewiicht vun uSPG gouf mat SEC-MALLS op engem HPLC-System Alliance (Waters) mat a Serie geschalte Kolonne PL aquagel OH60 a PL aquagel OH40 gemooss, an den Detekter miniDAWN TREOS (Wyatt) gouf duerch Diafiltratioun op eng uSPG-Konzentratioun vun 1 g/L konzentréiert an duerch Autoklavéiere bei 120°C/20 min steriliséiert. Denaturéiert uSPG gouf op eng änlech Manéier preparéiert, ausser datt NaOH dem Filtrat vun der Kulturbréi an enger Konzentratioun vun 0,2 M bäigefüügt gouf an déi alkaliséiert Léisung virun der Diafiltratioun fir 30 min bei Labortemperatur inkubéiert gouf.

Resultater:
D’Ultraschallbehandlung gouf direkt op d’144-h-Kulturbréi vu S. commune mat Myzel applizéiert, fir déi nogelagert Veraarbechtung vu SPG ze vereinfachen.
 
Eegenschafte vu Schizophyllan no der Ultraschallbehandlung: Mat Ultraschall behandelt Schizophyllan (uSPG) gouf mat Alkohol aus dem Filtrat vun der Kulturbréi ausgefällt a charakteriséiert. Mat SEC-MALLS gouf de Mw vun uSPG op ongeféier 1 MDa geschat. D’duerchschnëttlecht Molekulargewiicht vu Schizophyllan aus Flëssegfermentatioun ass ongeféier 5 MDa, wärend et bei der Kultivatioun op festem Substrat bis zu 10 MDa erreeche kann. Beim Verglach vum Molekulargewiicht vu mat Ultraschall behandeltem Schizophyllan mat de Molekulargewiichter vun nativem, onbehandeltem Schizophyllan kann duerch d’Ultraschallbehandlung e 5- bis 10-fach reduzéiert Molekulargewiicht observéiert ginn.
De mat Ultraschall behandelte Polysaccharid uSPG hat e Proteingehalt vun 0,7%w/w an e Gléirescht vun 1,0%w/w. Den uSPG-Hydrolysat bestoung zu méi wéi 99% aus Glukos. D’Analyseresultater weisen drop hin, datt d’Ultraschallbehandlung d’Haaptkette vum β-Glukan zoufälleg spalt an d’Säitenäschter intakt bleiwen, wouduerch d’Gréisst an d’Molekulargewiicht vu Schizophyllan reduzéiert ginn. Immunologesch Studien un uSPG, dee gréisstendeels fräi vu Proteinen an Endotoxine war, hu gewisen, datt mat Ultraschall behandelt Schizophyllan mat niddregem Mw eng ausgepräägt immunmodulatoresch Aktivitéit huet.

 
Reduzéiert Viskositéit: D’Ultraschallbehandlung huet zu enger däitlecher Reduktioun vun der Viskositéit vun der Kulturbréi geféiert. Wärend der Ultraschallbehandlung huet sech d’Viskositéit vun der Kulturbréi netlinear verännert: Am Ufank vun der Ultraschallbehandlung ass d’Viskositéit séier erofgaangen, mee méi spéit ass dëse Réckgang méi lues ginn. E spezifeschen Energieandro vu 100 Ws/mL war duergaang, fir d’Viskositéit vun der Kulturbréi bal ëm de Faktor 7 ze reduzéieren.

Verbessert Filtratioun: Déi mat Ultraschall behandelt Kulturbréi ass méi séier duerch de Filter gefloss wéi déi onbehandelt Kulturbréi (spezifeschen Energieandrag 0 Ws/mL) mat héichmolekularem SPG. Ausserdeem huet d’Ultraschallbehandlung de Produktverloscht bei der Filtratioun däitlech reduzéiert. D’Filtrat vun der onbehandelter Kulturbréi mat héichmolekularem SPG (spezifeschen Energieandrag 0 Ws/mL) huet 0,3 ± 0,07 g/L SPG enthalen, wärend d’SPG-Konzentratioun virun der Déiftefiltratioun 2 g/L war. Am Géigesaz dozou huet d’Filtrat vun der mat 100 Ws/mL Ultraschall behandelter Kulturbréi SPG an enger Konzentratioun vun 2,2 ± 0,2 g/L enthalen, wat engem Produktverloscht vu bal null entsprécht.

Conclusioun: A senger Conclusioun faasst d’Fuerschungsekipp zesummen, datt d’Ultraschallveraarbechtung eng effizient Technologie fir d’Hierstellung vu Schizophyllan mat niddregem Molekulargewiicht ass, dat duerno an der Kosmetik an an der Medezin agesat ka ginn. Wann d’Ultraschallbehandlung op déi komplett Kulturbréi mat Myzel applizéiert gëtt, bréngt si gewësse Virdeeler fir d’Schizophyllan-Produktioun. Si reduzéiert d’Produktverloschter bei der Weiderveraarbechtung a mécht duerch déi effizient Notzung vun der Ultrafiltratioun d’Produktioun vun héichgereengtem Polysaccharid méiglech.
Zousätzlech hunn d’Fuerscher festgestallt, datt d’Ultraschallveraarbechtung vu Schizophyllan einfach skaléierbar ass. Eng Eenheet vum Ultraschalldesintegrator UIP2000hdT an der Pilotanlag huet 1 Liter Kulturbréi an 110 s am Duerchflossbetrib verschafft. D’Produktivitéit vum System kann duerch d’Uschléisse vun zousätzlechen Ultraschalleenheeten a Serie einfach erhéicht ginn.

 
Liest méi iwwer déi einfach Skaléierung vun der Pilzextraktioun!
 

Héichleeschtungsultraschallausrüstung fir d’Veraarbechtung vu Glucanen aus Pilzen

D’Fragmentéierung vu Polysaccharide wéi Glucanen, souwéi vun anere bioaktive Verbindunge wéi Chitin a Chitosan, ka mat der Héichleeschtungsultraschallausrüstung vun Hielscher zouverlässeg duerchgefouert ginn. Eis Ultraschallapparater kënnen héich Amplituden erreechen, erlaben eng präzis Kontroll vun de Prozessparameteren a kënne 24/7 ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld bedriwwe ginn. D’Gamme vun Apparater vun Hielscher Ultrasonics erfëllt dës Ufuerderungen zouverlässeg. Nieft hirer aussergewéinlecher Ultraschallleeschtung hunn d’Ultraschallapparater vun Hielscher eng héich Energieeffizienz, wat e bedeitende wirtschaftleche Virdeel ass – besonnesch beim Asaz an der kommerzieller Groussproduktioun.
D’Ultraschallapparater vun Hielscher sinn Héichleeschtungssystemer, déi mat Accessoirë wéi Sonotroden, Boosteren, Reakteren oder Duerchflosszellen equipéiert kënne ginn, fir optimal op Är Prozessufuerderungen ofgestëmmt ze sinn.
Mat engem digitale Faarfdisplay, der Méiglechkeet, Ultraschallbehandlungsleef am Viraus anzestellen, automatescher Datenopzeechnung op enger integréierter SD-Kaart, Fernsteierung iwwer de Browser a villen anere Funktioune sinn déi héchst Prozesskontroll a Benotzerfrëndlechkeet garantéiert. A Verbindung mat hirer Robustheet an hirer héijer Belaaschtbarkeet sinn d’Ultraschallsystemer vun Hielscher Är zouverlässeg Aarbechtspäerd an der Produktioun.
D’Reduktioun vum Molekulargewiicht vu β-Glucane wéi Schizophyllan erfuerdert staarken Ultraschall, fir déi geziilt Spaltung an e qualitativ héichwäertegt Schizophyllan-Endprodukt ze kréien, dat fir pharmazeutesch Uwendunge benotzt ka ginn.
 
Hei fannt Dir méi Informatiounen iwwer d’Extraktioun vu Beta-Glucanen aus Pilze mat Ultraschall, inklusiv enger Schrëtt-fir-Schrëtt-Uleedung!
 
Déi folgend Tabell gëtt Iech en Iwwerbléck iwwer déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater: