Partição em três fases melhorada por ultrassons

• A partição em três fases (TPP) é uma técnica para extrair, separar e purificar componentes, por exemplo, lípidos, enzimas, polissacáridos e outras biomoléculas, a partir de material biológico.
• A partição em três fases assistida por ultrassons supera a partição em três fases convencional graças a um rendimento superior, uma pureza melhorada e uma rapidez excecional.
• A partição em três fases por ultrassons é aplicável a pequenos e grandes volumes e pode ser facilmente ampliada para a produção industrial.

Partição em três fases por ultrassons

Partição em três fases

A partição em três fases (TPP) é um processo simples e eficiente, realizado numa única etapa, para a separação, purificação e concentração de biomoléculas, como enzimas, lípidos, polissacáridos, etc., a partir de misturas complexas.
A TPP é realizada através da adição sequencial de uma quantidade suficiente de sal (normalmente sulfato de amónio) e de um solvente orgânico (principalmente t-butanol/tert-butanol). Utilizam-se sais como o sulfato de amónio a um determinado nível de saturação para precipitar a proteína. Adiciona-se um solvente orgânico, como o t-butanol, para formar camadas correspondentes a três fases e remover compostos de baixo peso molecular, como lípidos, compostos fenólicos e alguns detergentes. Uma vez que o t-butanol tem um ponto de ebulição elevado, mas é menos inflamável do que o etanol e o metanol, o t-butanol é o solvente preferido para a TPP.
Após o tratamento do extrato bruto e a decantação, a mistura separa-se em três fases distintas: a fase superior de solvente (t-butanol) contém compostos apolares, que são separados da fase aquosa inferior (que contém compostos polares) por um precipitado proteico na interface. As proteínas pretendidas distribuem-se seletivamente por uma fase e as outras proteínas contaminantes pela outra fase. Isto provoca a purificação parcial e a concentração da proteína. O processo de extração combina a precipitação de proteínas por efeitos cosmotrópicos, por adição de sal, por cossolvente isotónico e por efeitos osmolíticos.

Partição em três fases melhorada por ultrassons

A sonicação intensifica significativamente o processo de TPP. A partição em três fases assistida por ultrassons é aplicada com sucesso à separação e purificação de biomoléculas. Uma vasta gama de biomoléculas foi isolada de forma mais eficiente e em menos tempo. Por exemplo, foram purificadas por TPP ultrassónica enzimas de plantas (por exemplo, bromelaína, papaína, invertase, polifenoloxidase e inibidores da tripsina), de animais (por exemplo, tripsina, α-quimotripsina, quimosina, pepsina e luciferase) e de microrganismos (por exemplo, lipase, α-amilase, α-galactosidase, serratiopeptidase, ciclodextrina glicosiltransferase e enzimas fibrinolíticas). Um benefício adicional da partição em três fases por ultrassons é o aumento da atividade de várias enzimas, que resulta em rendimentos aparentes superiores (em aprox. 100%), uma vez que a enzima ou proteína pretendida precipita na camada intermédia entre as fases orgânica e aquosa.
A partição em três fases por ultrassons pode ser utilizada eficazmente com amostras brutas e pode ser facilmente ampliada.

Exemplos de partição em três fases por ultrassons (US-TPP)

TPP ultrassónica para a extração de astaxantina

Para a extração de astaxantina (AX), o tratamento combinado de TPP e sonicação com o sonicador Hielscher UP400S é não só simples e facilmente aplicável, como 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 resultados de extração ótimos. Os parâmetros de processamento ultrassónico, como a amplitude, o tempo, a temperatura e o recipiente de extração (tamanho, forma), bem como o tamanho das partículas da biomassa, afetam significativamente a libertação de AX da biomassa por ultrassons. A sonicação de biomassa húmida proporciona melhores resultados do que a TPP ultrassónica de biomassa seca para a extração rápida e eficiente de AX. A TPP ultrassónica proporciona uma recuperação de AX 37% superior à da extração convencional com solventes. (cf. Chougle et al. 2013)

TPP ultrassónica para a separação de andrografólido de Andrographis paniculata

O andrografólido é um diterpenoide do tipo labdano, valorizado pelos seus elevados efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes, hepatoprotetores, anticancerígenos e antidiabéticos. Estudos comparativos mostram que a TPP ultrassónica não só aumentou o rendimento de andrografólido, como também melhora a atividade antioxidante em comparação com a TPP convencional.

Sonicadores de alto desempenho para a partição em três fases

A Hielscher Ultrasonics é especializada na conceção e no fabrico de sistemas ultrassónicos de elevada potência para a extração, bem como para muitos outros processos.
A nossa gama de produtos abrange pequenos sonicadores laboratoriais potentes, homogeneizadores de bancada robustos e sistemas industriais de ultrassons de alto desempenho. Os diversos acessórios permitem adaptar de forma ideal o sistema ultrassónico aos requisitos específicos do seu processo. Todos os sonicadores Hielscher são concebidos para funcionar 24/7 em plena carga.
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Bibliografia/Referências

• Chougle, J.A: et al. (2013): Partição em três fases assistida por ultrassons (UATPP): uma nova técnica desenvolvida para a extração de astaxantina de Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Conferência Anual, University of Saskatchewan, Saskatoon, 7–10 de julho de 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Partição de fases para a separação de enzimas: uma visão geral e aplicações recentes. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1–24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Extração melhorada de oleorresina a partir de pó de rizoma de gengibre (Zingiber officinale) utilizando partição em três fases assistida por enzimas. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrassons em sinergia com a partição em três fases para a extração e separação de polissacáridos de Corbicula fluminea e possíveis mecanismos relevantes. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, Parte A, 2018. 128–134.