Separação trifásica melhorada por ultra-sons

• 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 separação trifásica assistida por ultra-sons supera a separação trifásica convencional por um rendimento mais elevado, uma pureza melhorada e uma velocidade excecional.
• A separação trifásica por ultra-sons é aplicável a volumes pequenos e grandes e pode ser facilmente escalonada para a produção industrial.

Partitonagem trifásica por ultra-sons

Partição trifásica

O particionamento em três fases (TPP) é um processo simples e eficiente, numa única etapa, para a separação, purificação e concentração de biomoléculas, tais como enzimas, lípidos, polissacáridos, etc., a partir de misturas complexas.
A TPP é realizada pela adição sequencial de uma quantidade suficiente de sal (normalmente sulfato de amónio) e de um solvente orgânico (principalmente t-butanol/tert-butanol). Os sais, como o sulfato de amónio, são utilizados a uma determinada saturação para precipitar a proteína. Um solvente orgânico, como o t-O butanol é adicionado para formar camadas trifásicas e para remover compostos de baixo peso molecular, tais como lípidos, fenólicos e alguns detergentes. Desde t-O butanol tem um ponto de ebulição elevado, mas é menos inflamável do que o etanol e o metanol, t-butanol é o solvente preferido para o TPP.
Após o tratamento do extrato bruto e a decantação, a mistura separa-se em três fases distintas: o solvente superior (t-A fase aquosa (contendo compostos polares) contém compostos não polares, que são separados da fase aquosa inferior (contendo compostos polares) por um precipitado proteico interfacial. As proteínas desejadas são seletivamente particionadas para uma fase e as outras proteínas contaminantes para a outra fase. Isto provoca a purificação parcial e a concentração da proteína. O processo de extração é uma amálgama de kosmotropic, salting out, co-solvente isotónico e precipitação osmolítica de proteínas.

Separação trifásica melhorada por ultra-sons

A sonicação intensifica significativamente o processo TPP. Ultrasonically-assisted Three-Phase Partitioning é aplicado com sucesso para a separação e purificação de biomoléculas. Uma vasta gama de biomoléculas foram isolados de forma mais eficiente em menor tempo. Por exemplo, enzimas de plantas (ex. bromelaína, papaína, invertase, polifenol oxidase e inibidores de tripsina), animais (ex. tripsina, α-quimotripsina, quimosina, pepsina e luciferase) e micróbios (ex.g. lipase, α-amilase, α-galactosidase, serratiopeptidase, ciclodextrina glicosiltransferase e enzimas fibrinolíticas) foram purificados através de TPP ultra-sónica. Um benefício adicional do ultrassom Three-Phase Partitioning é a atividade aprimorada de várias enzimas, resultando em rendimentos aparentemente mais elevados (por aproximadamente 100%), uma vez que a enzima ou proteína alvo precipita na camada intermediária entre as fases orgânica e aquosa.
A separação trifásica por ultra-sons pode ser utilizada eficazmente com amostras brutas e pode ser facilmente aumentada.

Exemplos de separação trifásica por ultra-sons (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 sonicador Hielscher UP400S não é apenas 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 optimizadas para obter resultados de extração óptimos. Os parâmetros de processamento ultra-sônico, tais como amplitude, tempo, temperatura e recipiente de extração (tamanho, forma), bem como o tamanho das partículas de biomassa, afetam significativamente a liberação ultra-sônica de AX da biomassa. Ultrasonication de biomassa molhada 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 convencional de solventes. (cf. Chougle et al. 2013)

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

Andrographolide é um diterpenóide labdane, que é valorizado por seus altos efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes, hepatoprotetores, anti-carcinogênicos e anti-diabéticos. Estudos comparativos mostram que o TPP ultra-sônico não só aumentou o rendimento de andrographolide, mas também melhora a atividade antioxidante em comparação com o TPP convencional.

Sonicadores de alto desempenho para separação trifásica

A Hielscher Ultrasonics é especializada na conceção e fabrico de sistemas de ultra-sons de alta potência para extração, bem como para muitos outros processos.
A nossa gama de produtos abrange pequenos e potentes sonicadores de laboratório, homogeneizadores robustos de bancada e sistemas de ultra-sons industriais de elevado desempenho. Os acessórios do coletor permitem a adaptação ideal do sistema de ultra-sons aos requisitos específicos do seu processo. Todos os sonicadores Hielscher são construídos para funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana, em plena carga.
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Literatura/Referências

• Chougle, J.A: et al. (2013): Partição de três fases assistida por ultrassom (UATPP): Uma nova técnica desenvolvida para a extração de astaxantina de Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Conferência anual da Universidade de Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 de julho de 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Partição de fase 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 oleorresina de pó de rizoma de gengibre (Zingiber officinale) usando particionamento de três fases assistido por enzima. Food Chemistry 216, 2017. 27-36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrassom sinergizado com particionamento de três fases para extração e separação de polissacarídeos de Corbicula fluminea e possíveis mecanismos relevantes. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, Parte A, 2018. 128-134.