Ultrasonically îmbunătățit partiționare trifazată

• Partiționarea trifazată (TPP) este o tehnică de extragere, separare și purificare a componentelor, de exemplu lipide, enzime, polizaharide și alte biomolecule, din material biologic.
• Partiționarea trifazată asistată ultrasonically excelează partiționarea trifazată convențională prin randament mai mare, puritate îmbunătățită și viteză excepțională.
• Partiționarea trifazată cu ultrasunete este aplicabilă pentru volume mici și mari și poate fi ușor scalată la producția industrială.

Partitoning trifazat cu ultrasunete

Partiționare trifazată

Partiționarea trifazată (TPP) este un proces simplu și eficient într-o singură etapă pentru separarea, purificarea și concentrarea biomoleculelor, cum ar fi enzimele, lipidele, polizaharidele etc. din amestecuri complexe.
TPP se realizează prin adăugarea secvențială a unei cantități suficiente de sare (de obicei sulfat de amoniu) și a unui solvent organic (în principal t-butanol/Tert-butanol). Sărurile, cum ar fi sulfatul de amoniu, sunt utilizate la o anumită saturație pentru a precipita proteina. Un solvent organic, cum ar fi t-Butanolul este adăugat pentru a forma straturi trifazate și pentru a îndepărta compușii cu greutate moleculară mică, cum sunt lipidele, fenolii și unii detergenți. Pentru că tbutanolul are un punct de fierbere ridicat, dar mai puțin inflamabil decât etanolul și metanolul, t-butanolul este solventul preferat pentru TPP.
După tratarea extractului brut și decantare, amestecul se separă în trei faze distincte: solventul superior (t-butanol) conține compuși nepolari, care sunt separați de faza apoasă inferioară (conținând compuși polari) printr-un precipitat proteic interfacial. Proteinele dorite sunt împărțite selectiv într-o fază și alte proteine contaminante în cealaltă fază. Aceasta determină purificarea parțială și concentrarea proteinei. Procesul de extracție este un amalgam de cosmotropi, sărare, cosolvent izotonic și precipitații osmolitice de proteine.

Ultrasonically îmbunătățit partiționare trifazată

Sonicare intensifică procesul TPP în mod semnificativ. Ultrasonically-asistat trifazat partiționarea este aplicat cu succes pentru separarea și purificarea biomoleculelor. O gamă largă de biomoelcule au fost izolate mai eficient într-un timp mai scurt. De exemplu, enzimele din plante (de exemplu, bromelaină, papaină, invertază, inhibitori de polifenol oxidază și tripsină), animale (de exemplu, tripsină, α-chimotripsină, chimozină, pepsină și luciferază) și microbi (de exemplu, lipază, α-amilază, α-galactozidază, serratiopeptidază, ciclodextrina glicoziltransferază și enzime fibrinolitice) au fost purificate prin TPP cu ultrasunete. Un beneficiu suplimentar al partiționării trifazate cu ultrasunete este activitatea sporită a diferitelor enzime, rezultând randamente aparent mai mari (cu aproximativ 100%), deoarece enzima sau proteina vizată precipită în stratul intermediar între fazele organice și apoase.
Partiționarea trifazată cu ultrasunete poate fi utilizată eficient cu probe brute și poate fi ușor scalată.

Exemple pentru partiționarea trifazată cu ultrasunete (US-TPP)

TPP cu ultrasunete pentru extracția astaxantina

Pentru extracția astaxantina (AX), tratamentul combinat al TPP și sonicare cu sonicator Hielscher UP400S nu este doar simplu și ușor de aplicat, dar, de asemenea, tehnica foarte eficientă pentru a izola AX din biomasa bacteriană a Paracoccus NBRC 101723. Variabilele de funcționare ale sonicare pot fi optimizate pentru a obține rezultate optime de extracție. Parametrii de prelucrare cu ultrasunete auch ca amplitudine, timp, temperatura și vasul de extracție (dimensiune, formă), precum și dimensiunea particulelor de biomasă, afectează eliberarea cu ultrasunete de AX din biomasă în mod semnificativ. Ultrasonication de biomasă umedă oferă rezultate mai bune decât TPP cu ultrasunete de biomasă uscată pentru extracția rapidă și eficientă a AX. TPP cu ultrasunete are ca rezultat o recuperare AX cu 37% mai mare decât extracția convențională cu solvent. (cf. Chougle et al. 2013)

TPP cu ultrasunete pentru separarea andrographolide de la Andrographis paniculata

Andrographolide este un diterpenoid labdan, care este evaluat pentru efectele sale antiinflamatorii, antioxidante, hepatoprotectoare, anticancerigene și antidiabetice. Studiile comparative arată că TPP cu ultrasunete nu numai că a crescut randamentul andrographolidei, dar, de asemenea, îmbunătățește activitatea antioxidantă în comparație cu TPP convențional.

Sonicatoare de înaltă performanță pentru partiționare trifazată

Hielscher Ultrasonics este specializata pe proiectarea și fabricarea de sisteme cu ultrasunete de mare putere pentru extracție, precum și multe alte procese.
Gama noastră de produse acoperă sonicator de laborator mic, puternic, omogenizatoare robuste de banc și sisteme industriale cu ultrasunete de înaltă performanță. Accesoriile colectoare permit adaptarea ideală a sistemului cu ultrasunete la cerințele specifice ale procesului. Toate sonicatoare Hielscher sunt construite pentru funcționare 24/7 sub sarcină maximă.
Experiența noastră îndelungată în prelucrarea cu ultrasunete ne permite să ne consultăm clienții de la primele teste cu ultrasunete prin etapele de optimizare și implementare a proceselor la scară industrială.
Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a ne spune despre procesul dvs.! Suntem bucuroși să vă recomandăm să discutați oportunitățile și beneficiile sonicare pentru aplicația dumneavoastră.

Literatură/Referințe

• Chougle, J.A: et al. (2013): Partiționarea trifazică asistată cu ultrasunete (UATPP): O tehnică nouă dezvoltată pentru extracția astaxantinei din Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Conferința anuală Universitatea din Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 iulie 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Partiționarea fazelor pentru separarea enzimelor: o prezentare generală și aplicații recente. Jurnalul internațional de cercetare alimentară 24 (1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Extracția îmbunătățită a oleorășinei din pulberea de rizom de ghimbir (Zingiber officinale) utilizând partiționarea trifazică asistată enzimatic. Chimia alimentară 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrasunete sinergizate cu partiționarea trifazată pentru extracția și separarea polizaharidelor Corbicula fluminea și posibile mecanisme relevante. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, Partea A, 2018. 128-134.