Particionamento Trifásico Ultrassonicamente Aprimorado

  • Particionamento trifásico (TPF) é uma técnica para extrair, separar e purificar componentes, por exemplo, lipídios, enzimas, polissacarídeos e outras biomoléculas, a partir de material biológico.
  • O particionamento trifásico assistido por ultrassom supera o particionamento trifásico convencional por maior rendimento, pureza aprimorada e velocidade excepcional.
  • A partição trifásica ultra-sônica é aplicável para pequenos e grandes volumes e pode ser facilmente dimensionada para produção industrial.

Partição trifásica ultra-sônica

Particionamento Trifásico

Particionamento trifásico (TPF) é um processo simples e eficiente de uma etapa para a separação, purificação e concentração de biomoléculas, como enzimas, lipídios, polissacarídeos, etc. a partir de misturas complexas.
A TPP é realizada pela adição sequencial de uma quantidade suficiente de sal (tipicamente sulfato de amónio) e um solvente orgânico (principalmente T-butanol /terc-butanol). Sais como o sulfato de amônio são usados ​​em uma certa saturação para precipitar a proteína. Um solvente orgânico como T-butanol é adicionado para formar camadas de três fases e para remover compostos de baixo peso molecular, tais como lípidos, fenólicos e alguns detergentes. Desde a T-butanol tem alto ponto de ebulição, mas é menos inflamável que etanol e metanol, T-butanol é o solvente preferido para TPP.
Após o tratamento do extrato bruto e da decantação, a mistura separa-se em três fases distintas: o solvente superior (T-butanol) contém compostos não polares, que são separados da fase aquosa inferior (contendo compostos polares) por um precipitado proteico interfacial. As proteínas desejadas são seletivamente divididas em uma fase e outras proteínas contaminantes na outra fase. Isso causa purificação parcial e concentração da proteína. O processo de extração é uma fusão de precipitação cosmotrópica, salivar, co-solvente isotônico e osmolítica de proteínas.

Particionamento Trifásico Ultrassonicamente Aprimorado

O Particionamento Trifásico Ultrassônico se destaca pela pureza máxima, recuperação e tempo de processamento reduzido.A sonicação intensifica significativamente o processo de TPP. A partição trifásica assistida por ultrassom é aplicada com sucesso para a separação e purificação de biomoléculas. Uma ampla gama de biomoeléculos tem sido isolada de forma mais eficiente em menor tempo. Por exemplo, enzimas de plantas (por exemplo, bromelina, papaína, invertase, polifenoloxidase e inibidores de tripsina), animais (por exemplo, tripsina, α-quimotripsina, quimosina, pepsina e luciferase) e micróbios (por exemplo, lipase, α-amilase, α-galactosidase, serratiopeptidase, ciclodextrina glicosiltransferase e enzimas fibrinolíticas) foram purificadas via TPP ultra-sônico. Um benefício adicional da partição trifásica ultra-sônica é a atividade aumentada de várias enzimas, resultando em rendimentos aparentemente mais altos (em aprox. 100%), uma vez que a enzima ou proteína alvo precipita na camada intermediária entre as fases orgânica e aquosa.
A partição trifásica ultra-sônica pode ser usada efetivamente com amostras brutas e pode ser facilmente ampliada.

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Particionamento Trifásico (TPP) Ultrassonicamente Melhorado

O Sonication melhora significativamente o particionamento trifásico e resulta em maior rendimento e pureza em tempo de processo drasticamente menor.

Vantagens do particionamento trifásico ultra-sônico:

  • maior rendimento
  • recuperação rápida
  • alta pureza
  • economia de tempo
  • barato
  • fácil de executar
  • eco-friendly
  • para laboratório e indústria

 

Exemplos de particionamento trifásico ultrassônico (US-TPP)

TPP ultra-sônico para a extração de astaxantina

Para a extração de astaxantina (AX), o tratamento combinado de TPP e sonicação com o sonicator Hielscher UP400S não é apenas simples e facilmente aplicável, mas também técnica muito eficiente para isolar AX da biomassa bacteriana de Paracoccus NBRC 101723. As variáveis operacionais da sonicação podem ser otimizadas para obter os melhores resultados de extração. Parâmetros de processamento ultra-sônico auch como amplitude, tempo, temperatura e vaso de extração (tamanho, forma), bem como o tamanho da partícula da biomassa, afetam a liberação ultra-sônica de AX da biomassa significativamente. Ultrasonication de biomassa úmida dá melhores resultados do que o TPP ultra-sônico de biomassa seca para extração rápida e eficiente de AX. O TPP ultra-sônico resulta em uma recuperação de AX 37% maior do que a extração de solvente convencional. (Cf. Chougle et al. 2013)

TPP ultra-sônico para a separação de andrographolide de Andrographis paniculata

Andrographolide é um diterpeno labdano, que é valorizado por seus altos efeitos antiinflamatórios, antioxidantes, hepatoprotetores, anticancerígenos e antidiabéticos. Estudos comparativos mostram que a TPP ultrassônica não apenas aumentou o rendimento da andrographolida, mas também melhorou a atividade antioxidante em comparação com a TPP convencional.

 

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Sonicators de alto desempenho para particionamento trifásico

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Nossa linha de produtos abrange sonicadores de laboratório pequenos e poderosos, homogeneizadores robustos de bancada e sistemas industriais de ultrassom de alto desempenho. Os acessórios coletores permitem a adaptação ideal do sistema ultrassônico às suas necessidades específicas de processo. Todos os sonicators Hielscher são construídos para operação 24 horas por dia, 7 dias por semana sob carga total.
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Ultrasonicator UP400St para particionamento trifásico intensificado

Up400St de Homogeneizador Ultrasônico para a intensificação do Particionamento Trifásico

Literatura / Referências

  • Chougle, J.A: et al. (2013): Ultrassom assistido particionamento de três fases (UATPP): Uma nova técnica desenvolvida para extração de astaxantina do Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Universidade anual da conferência de Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 de julho de 2013.
  • Ketnawa, S. et al (2017): Partição de fases para separação de enzimas: Uma visão geral e aplicações recentes. International Food Research Journal 24 (1), 2017. 1-24.
  • Varakumar, S. et al. (2017): Extração aprimorada de oleoresina de pó de rizoma de gengibre (Zingiber officinale) usando particionamento trifásico assistido por enzima. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
  • Yan J.-K. et al. (2018): Ultrassonografia sinérgica com partição trifásica para extração e separação de polissacarídeos de Corbicula fluminea e possíveis mecanismos relevantes. Sonochemistry Ultrasonics Vol. 40, parte A, 2018. 128-134.


Fatos, vale a pena conhecer

Particionamento Trifásico (TPP)

A TPP é uma técnica de bioseparação, baseada na partição de constituintes polares, proteínas e constituintes hidrofóbicos em três fases compreendendo água, sulfato de amônio e t-butanol.
As enzimas terapêuticas e industriais importantes do colector (por exemplo, α-galactocidase, inibidores da α-amilase e protease) e compostos naturais (por exemplo, diterpenos tais como forscolina e andrographolide) são purificadas por partição em três fases. Enquanto os pigmentos, lípidos e inibidores enzimáticos se acumulam na fase superior do solvente, que é separada da fase aquosa inferior, onde componentes polares como sacarídeos são acumulados, por uma camada intermediária de proteína precipitada. Desde a T-butanol liga-se a proteínas precipitadas por TPP, que ocorrem como coprecipitados de proteína-t-butanol, flutua entre as camadas orgânica e aquosa e pode ser facilmente separado e purificado. Em geral, as biomoléculas são recuperadas em uma forma purificada na interfase, enquanto os contaminantes T-butanol (fase superior) e fase aquosa (fase inferior).

Astaxantina

Astaxantina (3, 3 ́-dihydroxy-ß, ß-carotene 4, 4 ́-dione) é um ceto-carotenoide que pertence à classe de terpenos. Como tetraterpenóide é construído a partir de cinco precursores de carbono, difosfato isopentenyl e dimosfato dimetilal. Astaxantina é um pigmante de planta amarelo-laranja e, portanto, classificado como um xantofila. Astaxantina é encontrada principalmente em microalgas, leveduras, salmonóides, trutas, krill, camarão, lagostim e crustáceos. Como um carniceiro radical livre altamente potente, protetor da pele, anticarcinogênico e como um intensificador do sistema imunológico, a astaxantina é usada como suplemento e como aditivo em alimentos, produtos farmacêuticos e cosméticos. O TPP ultrassônico melhora o processo de extração e separação da astaxantina de fontes naturais e torna sua produção econômica aplicável ao nível industrial.

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