Particionamento trifásico aprimorado por ultrassom

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

Partitoning trifásico ultrassônico

Particionamento trifásico

A partição trifásica (TPP) é um processo simples e eficiente de uma etapa para a separação, purificação e concentração de biomoléculas, como enzimas, lipídios, polissacarídeos, etc., de misturas complexas.
A TPP é realizada pela adição sequencial de uma quantidade suficiente de sal (normalmente sulfato de amônio) e um solvente orgânico (principalmente t-butanol/tert-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 trifásicas e remover compostos de baixo peso molecular, como lipídios, fenólicos e alguns detergentes. Desde t-o butanol tem um alto ponto de ebulição, mas menos inflamável que o etanol e o metanol, t-butanol é o solvente preferido para TPP.
Após o tratamento do extrato bruto e a decantação, a mistura se separa em três fases distintas: o solvente superior (t-butanol) contém compostos apolares, que são separados da fase aquosa inferior (contendo compostos polares) por um precipitado de proteína interfacial. As proteínas desejadas são seletivamente particionadas para uma fase e outras proteínas contaminantes para a outra fase. Isso causa purificação parcial e concentração da proteína. O processo de extração é um amálgama de cosmotrópico, salga, cossolvente isotônico e precipitação osmolítica de proteínas.

Particionamento trifásico aprimorado por ultrassom

A sonicação intensifica significativamente o processo TPP. A partição trifásica assistida por ultrassom é aplicada com sucesso para a separação e purificação de biomoléculas. Uma ampla gama de biomoléculas foi isolada de forma mais eficiente em menos tempo. Por exemplo, enzimas de plantas (por exemplo, bromelaína, papaína, invertase, polifenol oxidase 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 ultrassônico. Um benefício adicional da partição trifásica ultrassônica é a atividade aprimorada 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 ultrassônica pode ser usada de forma eficaz com amostras brutas e pode ser facilmente ampliada.

Exemplos de particionamento trifásico ultrassônico (US-TPP)

TPP ultrassônico para extração de astaxantina

Para a extração de astaxantina (AX), o tratamento combinado de TPP e sonicação com o sonicador Hielscher UP400S não é apenas uma técnica simples e facilmente aplicável, mas também uma técnica muito eficiente para isolar AX da biomassa bacteriana de Paracoccus NBRC 101723. As variáveis operacionais da sonicação podem ser otimizadas para obter ótimos resultados de extração. Os parâmetros de processamento ultrassônico, como amplitude, tempo, temperatura e vaso de extração (tamanho, forma), bem como o tamanho das partículas da biomassa, afetam significativamente a liberação ultrassônica de AX da biomassa. A ultrassonografia de biomassa úmida oferece melhores resultados do que o TPP ultrassônico de biomassa seca para extração rápida e eficiente de AX. O TPP ultrassônico resulta em uma recuperação de AX 37% maior do que a extração convencional por solvente. (cf. Chougle et al. 2013)

TPP ultrassônico para a separação de andrographolide de Andrographis paniculata

Andrographolide é um diterpenóide labdano, que é valorizado por seus altos efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes, hepatoprotetores, anticancerígenos e antidiabéticos. Estudos comparativos mostram que o TPP ultrassônico não apenas aumentou o rendimento do andrographolide, mas também melhora a atividade antioxidante em comparação com o TPP convencional.

Sonicadores de alto desempenho para particionamento trifásico

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Literatura/Referências

• Chougle, J.A: et al. (2013): Particionamento trifásico assistido por ultrassom (UATPP): Uma nova técnica desenvolvida para extração de astaxantina de Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Conferência Anual Universidade de Saskatchewan, Saskatoon, 7 a 10 de julho de 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Particionamento de fase para separação enzimática: uma visão geral e aplicações recentes. Revista Internacional de Pesquisa Alimentar 24(1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Extração aprimorada de oleorresina do pó de rizoma de gengibre (Zingiber officinale) usando partição trifásica assistida por enzima. Química Alimentar 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrassom sinergizado com partição trifásica para extração e separação de polissacarídeos de Corbicula fluminea e possíveis mecanismos relevantes. Ultrassonismo Sonoquímica Vol. 40, Parte A, 2018. 128-134.