Трехфазное секционирование с ультразвуковым усилением
- Трехфазное разделение (ТПП) – это метод извлечения, разделения и очистки компонентов, таких как липиды, ферменты, полисахариды и другие биомолекулы, из биологического материала.
- Трехфазное секционирование с ультразвуковой поддержкой превосходит традиционное трехфазное секционирование более высокой производительностью, улучшенной чистотой и исключительной скоростью.
- Ультразвуковое трехфазное секционирование применимо для малых и больших объемов и может быть легко масштабировано до промышленного производства.
Ультразвуковое трехфазное партитонирование
Трехфазное секционирование
Трехфазное разделение (ТПП) – это простой и эффективный одноступенчатый процесс разделения, очистки и концентрирования биомолекул, таких как ферменты, липиды, полисахариды и т.д., из сложных смесей.
ТЭС осуществляется путем последовательного добавления достаточного количества соли (как правило, сульфата аммония) и органического растворителя (в основном t-бутанол/tert-бутанол). Соли, такие как сульфат аммония, используются при определенном насыщении для осаждения белка. Органический растворитель, такой как t-Бутанол добавляется для образования трехфазных слоев и удаления низкомолекулярных соединений, таких как липиды, фенольные соединения и некоторые моющие средства. С t-бутанол имеет высокую температуру кипения, но менее горюч, чем этанол и метанол, t-бутанол является предпочтительным растворителем для ТТП.
После обработки сырого экстракта и декантации смесь разделяется на три отдельные фазы: верхний растворитель (t-бутанол) содержит неполярные соединения, которые отделены от нижней водной фазы (содержащей полярные соединения) межфазным белковым осадком. Желаемые белки селективно разделяются на одну фазу, а другие загрязняющие белки – на другую. Это приводит к частичной очистке и концентрации белка. Процесс экстракции представляет собой амальгамацию космотрного, высасывающего, изотонического сорастворителя и осмолитического осаждения белков.
Трехфазное секционирование с ультразвуковым усилением
Ультразвуковая обработка значительно интенсифицирует процесс ТТП. Трехфазное разделение с помощью ультразвука успешно применяется для разделения и очистки биомолекул. Широкий спектр биомоэлкул был выделен более эффективно за более короткое время. Например, ферменты растений (например, бромелайн, папаин, инвертаза, ингибиторы полифенолоксидазы и трипсина), животных (например, трипсин, α-химотрипсин, химозин, пепсин и люцифераза) и микробов (например, липаза, α-амилаза, α-галактозидаза, серратиопептидаза, циклодекстрингликозилтрансфераза и фибринолитические ферменты) были очищены с помощью ультразвуковой ТПП. Дополнительным преимуществом ультразвукового трехфазного разделения является повышенная активность различных ферментов, что приводит к очевидному увеличению выхода (примерно на 100%), поскольку целевой фермент или белок выпадает в осадок в среднем слое между органической и водной фазами.
Ультразвуковое трехфазное разделение может эффективно использоваться с сырыми образцами и может быть легко масштабировано.
Ультразвуковая обработка значительно улучшает трехфазное разделение и приводит к повышению производительности и чистоты при значительно более коротком времени процесса.
- Более высокая урожайность
- Быстрое восстановление
- высокая чистота
- Экономия времени
- Недорогой
- Простота в управлении
- экологичность
- для лабораторий и промышленности
Примеры ультразвукового трехфазного секционирования (US-TPP)
Ультразвуковая ТЭЦ для экстракции астаксантина
Для экстракции астаксантина (AX) комбинированная обработка TPP и ультразвуком с помощью ультразвукового аппарата Hielscher UP400S является не только простым и легко применимым, но и очень эффективным методом выделения AX из бактериальной биомассы Paracoccus NBRC 101723. Рабочие переменные ультразвуковой обработки могут быть оптимизированы для получения оптимальных результатов экстракции. Параметры ультразвуковой обработки, такие как амплитуда, время, температура и экстракционный сосуд (размер, форма), а также размер частиц биомассы, значительно влияют на ультразвуковое выделение AX из биомассы. Ультразвуковая обработка влажной биомассы дает лучшие результаты, чем ультразвуковая ТЭС сухой биомассы, для быстрой и эффективной экстракции AX. Ультразвуковая ТТП обеспечивает на 37% более высокую рекуперацию AX по сравнению с традиционной экстракцией растворителем. (ср. Chougle et al. 2013)
Ультразвуковая ТПП для отделения андрографолида от Andrographis paniculata
Андрографолид – дитерпеноид лабдана, который ценится за высокие противовоспалительные, антиоксидантные, гепатопротекторные, антиканцерогенные и антидиабетические эффекты. Сравнительные исследования показывают, что ультразвуковая ТЭС не только увеличивает выход андрографолида, но и улучшает антиоксидантную активность по сравнению с обычной ТЭС.
Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для трехфазного секционирования
Компания Hielscher Ultrasonics специализируется на разработке и производстве мощных ультразвуковых систем для экстракции, а также многих других процессов.
Наш ассортимент продукции включает в себя небольшой, но мощный лабораторный ультразвуковой аппарат, надежные настольные гомогенизаторы и промышленные высокопроизводительные ультразвуковые системы. Принадлежности для коллектора позволяют идеально адаптировать ультразвуковую систему к вашим конкретным технологическим требованиям. Все ультразвуковые аппараты Hielscher рассчитаны на работу в режиме 24/7 при полной нагрузке.
Наш многолетний опыт в области ультразвуковой обработки позволяет нам консультировать наших клиентов, начиная с их первых испытаний с помощью ультразвука и заканчивая этапами оптимизации процесса и его внедрением в промышленном масштабе.
Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы рассказать нам о своем процессе! Мы рады порекомендовать обсудить возможности и преимущества ультразвуковой обработки для вашего приложения.
Ультразвуковой гомогенизатор UP400ST для интенсификации трехфазного секционирования
Литература/Литература
- Chougle, J.A: et al. (2013): Трехфазное разделение с помощью ультразвука (UATPP): новая методика, разработанная для экстракции астаксантина из Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Ежегодная конференция Университета Саскачевана, Саскатун, 7-10 июля 2013 года.
- Кетнава, С. и др. (2017): Разделение фаз для разделения ферментов: обзор и недавние приложения. Международный журнал исследований в области пищевых продуктов 24 (1), 2017. 1-24.
- Varakumar, S. et al. (2017): Усиленная экстракция олеорезина из порошка корневища имбиря (Zingiber officinale) с использованием трехфазного разделения с помощью ферментов. Пищевая химия 216, 2017. 27–36.
- Ян Дж.-К. et al. (2018): Ультразвук в синергии с трехфазным разделением для экстракции и разделения полисахаридов Corbicula fluminea и возможных соответствующих механизмов. Ультразвуковая сонохимия Том 40, Часть А, 2018. 128-134.
Факты, которые стоит знать
Трехфазное секционирование (TPP)
ТТП представляет собой метод биосепарации, основанный на разделении полярных компонентов, белков и гидрофобных компонентов на три фазы, состоящие из воды, сульфата аммония и т-бутанола.
Различные важные терапевтические и промышленные ферменты (например, α-галактоцидаза, ингибиторы α-амилазы и протеаза) и природные соединения (например, дитерпены, такие как форсколин и андрографолид) очищаются путем трехфазного разделения. В то время как пигменты, липиды и ингибиторы ферментов накапливаются в верхней фазе растворителя, которая отделена от нижней водной фазы, где накапливаются полярные компоненты, такие как сахариды, промежуточным слоем, осаждаемым белком. С t-бутанол связывает осаждалие TPP-белки, которые образуются в виде соципитатов белка-t-бутанола, он плавает между органическим и водным слоем и легко отделяется и очищается. Как правило, биомолекулы восстанавливаются в очищенной форме на промежуточном этапе, в то время как загрязняющие вещества в основном разделяются на t-бутанол (верхняя фаза) и в водную фазу (нижняя фаза).
Астаксантин
Астаксантин (3,3'-дигидрокси-ß, ß-каротин 4, 4'-дион) – кето-каротиноид, относящийся к классу терпенов. Как тетратерпеноид, он построен из пяти предшественников углерода, изопентенилдифосфата и диметилаллилдифосфата. Астаксантин является желто-оранжевым растением свиноводства и поэтому классифицируется как ксантофилл. Астаксантин в основном содержится в микроводорослях, дрожжах, лососевых рыбах, форели, криле, креветках, раках и ракообразных. Являясь мощным поглотителем свободных радикалов, защитным средством для кожи, антиканцерогенным средством и усилителем иммунной системы, астаксантин используется в качестве добавки и добавки в продукты питания, фармацевтические препараты и косметику. Ультразвуковая ТЭС улучшает процесс экстракции и разделения астаксантина из природных источников и делает его экономичное производство применимым к промышленному уровню.
