Schizofyallan je hubový β-glukán s imunomodulačnými vlastnosťami. Pri vysoko aktívnych liečivých účinkoch musí mať schizofyllan nízku molekulovú hmotnosť, aby sa preukázala lepšia biologická dostupnosť. Ultrazvukom bolo preukázané, že zníženie molekulovej hmotnosti schizofyllan. Ako spoľahlivá a účinná metóda sa ultrazvukom môže ľahko aplikovať na produkciu schizofyllanu s nízkou molekulovou hmotnosťou.

Schizophyllum huby a ultrazvuková extrakcia beta-glukánu

Druhy húb Schizophyllum rastú v prírode na rozpadajúcich sa stromoch po daždivých obdobiach. Ovocné telá sa zbierajú v nasledujúcej suchej sezóne. Druhy schizofyllum sú bohaté na biochemické zlúčeniny, ako sú glukány, a preto sa konzumujú najmä v tropických krajinách ako potraviny a lieky. Vďaka svojim imunomodulačným, antifungálnym, antineoplastickým a antivírusovým vlastnostiam prilákala obec Schizophyllum, tiež známa ako huba Splitgill, biotechnologické a farmaceutické spoločnosti.
Polysacharidový schizofyllan, tiež známy ako sizofiran, sonifilan alebo sizofilan, je hlavným β-glukánom nachádzajúci sa v hubách Schizophyllum, ktoré ponúkajú vysoko účinný bioaktívny β-glukánový schizofyllan.
Huby obce Schizophyllum rastú v prírode na stromoch, mycellium môže byť tiež kultivované vo fermentačnom vývare. Pre farmaceutické a kozmetické aplikácie je schizofyllan schizofyllan s nízkou molekulovou hmotnosťou oveľa účinnejší ako schizofyllan s vysokou molekulovou hmotnosťou. Je to spôsobené tým, že schizofyllan s nízkou molekulovou hmotnosťou vykazuje výrazne lepšiu biologickú dostupnosť a mieru absorpcie. Aditionally, schizofyllan s vysokou molekulovou hmotnosťou je často problematický v aplikáciách, pretože vedie k vysokej viskozite jeho telesnej hmotnosti.
Ultrazvuková redukcia veľkosti je vysoko účinná a spoľahlivá technika na zníženie molekulovej hmotnosti schizofyllanu, čím sa zvyšuje kvalita molekuly β-glukánu.

Protokol pre výrobu Schizofyllanu s nízkou molekulovou hmotnosťou

Vzhľadom k tomu, molekulová hmotnosť schizofyllan demonštruje drasticky lepšie biologickú dostupnosť a aplikačné vlastnosti, výskumný tím Smirnou skúmal ultrazvukom pre štiepenie a zmenšenie veľkosti β-glukánu molekuly schizofyllan.

Ultrazvukom Schizophyllan

β-1.3(1.6)-Glucan schizofyllan (SPG) bol vyrobený ponoreným pestovaním huby S. commune v bioreaktore pomocou sacharózy ako substrátu.
Po ukončení pestovania bol kultúrny vývar zriedený demineralizovanou vodou na koncentráciu schizofyllanu 2 g / l a ultrazvukom s demisializovanou vodou Ultrazvukový procesor UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Nemecko) v režime recyklácie za nasledujúcich parametrov a podmienok: stredný prietok 50 ml/s, frekvencia 20 kHz, výstup 2000 W, sonotród typ BS2d22, posilňovací typ B2-1,4 a amplitúda 100%. Teplota vývaru na začiatku ultrazvukom bola 25 ° C. Ultrazvukom kultový vývar (špecifický energetický vstup 100 Ws / ml) bol filtrovaný cez hĺbkový filter Seitz HS800 pod tlakom 1,5 baru pri 40 ° C. Ultrazvukom schizofyllan (uSPG) pre chemickú charakterizáciu bol vyzrážaný z filtrátu s trojitým množstvom izopropylalkoholu pri laboratórnej teplote a sušený pri 60 ° C pre 12h uSPG roztoky pre imunologické štúdie boli pripravené nasledovne: (1) ultrazvukový kultový vývar filtrát bol diafiltrovaný cez 0,1m2 Pall Centramate T-series PES kazeta (100 kDa cut-off) pri 0,8 bar a diafiltrácia pokračovala až do retentate vodivosti bola 20 μS / cm; (2) Roztok bol koncentrovaný diafiltráciou na koncentráciu uSPG 1 g/l a sterilizovaný autoklávovaním pri teplote 120 °C/20 min. Denaturovaný uSPG bol pripravený podobným spôsobom, s výnimkou toho, že NaOH bol pridaný do filtrátu kultúrneho vývaru v koncentrácii 0,2 M a alkalizovaný roztok bol inkubovaný 30 minút pri laboratórnej teplote pred diafiltráciou.

Analytické metódy

Výťažok mycélia sa odhadol gravimetricky: kultúrny vývar bol zriedený vodou 1:4, odstredivý 10000 × g pri teplote 25 ° C počas 20 minút, zrazenina bola umytá trojitým množstvom vody, vysušená pri 60 ° C a vážená. Schizophyllan bol vyzrážaný zo supernatantu s trojitým množstvom izopropylalkoholu, sušený pri teplote 60 ° C počas 24 hodín a jeho výnos bol stanovený gravimetricky. pO2 v kultúrnom vývare bol meraný optickou sondou Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Švajčiarsko).
Dynamická viskozita kultúrneho vývaru bola meraná na HAAKE Visco Tester 6L s vretenámi 1L a 2L pri 4 °C a rýchlosťou otáčania 30 otáčok za zrážok. Rýchlosť filtrácie bola vypočítaná od filtračného času 500 ml kultúrneho vývaru do 200 × hĺbkový filter Seitz HS800 (Pall, USA) pri tlaku 1,5 baru a 40 °C.
USPG molekulovú hmotnosť merala SEC-MALLS na HPLC system Alliance (Waters) so sériovo pripojenými stĺpcami PL aquagel OH60 a PL aquagel OH40 a detektor miniDAWN TREOS (Wyatt) bol koncentrovaný diafiltráciou na koncentráciu uSPG 1 g/l a sterilizovaný autoklávovaním pri 120 °C/20 min. Denaturovaný uSPG bol pripravený podobným spôsobom, s výnimkou toho, že NaOH bol pridaný do filtrátu kultúrneho vývaru v koncentrácii 0,2 M a alkalizovaný roztok bol inkubovaný 30 minút pri laboratórnej teplote pred diafiltráciou.

Výsledky:
Ultrazvukom ošetrenie bolo aplikované priamo na S. commune 144-h kultúrny vývar s mycélium uľahčiť SPG nadväzujúce spracovanie.
 
Charakteristika Sonicated Schizophyllan: Ultrazvukom schizofyllan (uSPG) bol vyzrážaný z kultúry vývar filtrát alkohol a charakterizovaný. SEC-MALLS odhaduje, že Mw uSPG je okolo 1 MDa. Priemerná molekulová hmotnosť schizofyllanu z kvasenia kvapalinou je približne 5 MDa, zatiaľ čo pri kultivácii v pevnom stave môže dosiahnuť až 10 MDa. Pri porovnaní molekulovej hmotnosti ultrazvukom schizofyllan s molekulovými hmotnosťami natívneho neošetreného schizofyllanu možno pozorovať 5- až 10-násobne zníženú molekulovú hmotnosť v dôsledku ultrazvukom.
Ultrazvukom polysacharid uSPG obsahoval 0,7% w/w bielkovín a 1,0% w/w zvyšku po zapálení. uSPG hydrolyzát pozostával z glukózy s viac ako 99%. Analytické výsledky naznačujú, že ultrazvukom náhodne rozštiepi chrbtovú kosť β glukánu a bočné vetvy zostávajú neporušené, čím sa znižuje veľkosť a molekulová hmotnosť schizofyllanu. Imunologické štúdie na v podstate bez bielkovín a endotoxínu uSPG ukázali, že ultrazvukom low-Mw schizofyllan má výraznú imunomodulačnú aktivitu.

 
Znížená viskozita: Ultrazvukom viedlo k významnému zníženiu viskozity kultúrneho vývaru. Počas ultrazvukom sa viskozita kultúrneho vývaru takmer nezmenila: pokles viskozity bol rýchly na začiatku ultra-ultrazvukom, ale neskôr sa spomalil. Špecifický energetický vstup 100 Ws / ml bol dostatočný na zníženie viskozity kultúrneho vývaru takmer 7 krát.

Vylepšená filtrácia: Ultrazvukom ošetrený kultivačný vývar prúdil cez filter rýchlejšie ako neošetrený kultúrny vývar (špecifický energetický vstup 0 Ws / ml) s vysoko molekulárnym SPG. Okrem toho ultrazvukom výrazne znížil stratu produktu počas filtrácie. Filtrát neošetreného kultúrneho vývaru s vysoko molecular molecular SPG (špecifický energetický vstup 0 Ws/ml) obsahoval 0,3 ± 0,07 g/L SPG, zatiaľ čo koncentrácia SPG pred hĺbkovou filtráciou bola 2 g/l. Naproti tomu filtrát 100 Ws / ml ultrazvukom kultúry obaja obsahovali SPG v koncentrácii 2,2 ± 0,2 g / l, čo zodpovedá takmer nulovej strate produktu.

Záver: Vo svojom závere výskumný tím pokračuje, že ultrazvukové spracovanie je efektívna technológia na výrobu schizofyllanu s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktorý sa potom môže použiť v kozmetike a medicíne. Ultrazvukom, keď sa aplikuje na kompletný kultúrny vývar s mycéliom, prináša určité výhody do výroby schizofyllanu. Znižuje straty výrobkov počas následného spracovania a umožňuje výrobu vysoko čisteného polysacharidu v dôsledku efektívneho používania ultrafiltrácie.
Okrem toho vedci zistili, že ultrazvukové spracovanie schizofyllanu je ľahko škálovateľné. Jedna jednotka pilotnej rastliny ultrazvukový dezintegrátor UIP2000hdT spracoval 1 liter kultúrneho vývaru za 110 s v režime prietoku. Produktivitu systému možno ľahko zvýšiť sekvenčným pripojením ďalších ultrazvukových jednotiek.

 
Prečítajte si viac o jednoduchom rozšírení extrakcie húb!
 

Vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia pre spracovanie hubového glukánu

Fragmentácia polysacharidov, ako sú glukány, ako aj iné bioaktívne zlúčeniny, ako je chitín a chitosan, môže byť spoľahlivo spracované s Hielscher vysoko výkonné ultrazvukové zariadenie. Naše ultrasonicators môžu dodávať vysoké amplitúdy, ponúka presnú kontrolovateľnosť nad parametrami procesu a môžu byť prevádzkované 24/7 pri veľkom zaťažení av náročných prostrediach. Hielscher Ultrazvukové zariadenia rozsah spoľahlivo spĺňa tieto požiadavky. Okrem vynikajúceho ultrazvukového výkonu, Hielscher ultrasonicators sa môže pochváliť vysokou energetickou účinnosťou, čo je významná ekonomická výhoda – najmä ak sa používajú v komerčnej veľkovýrobe.
Hielscher ultrasonicators sú vysoko výkonné systémy, ktoré môžu byť vybavené príslušenstvom, ako sú sonotródy, boostery, reaktory alebo prietokové bunky, aby zodpovedali vašim potrebám procesu optimálnym spôsobom. S digitálnym farebným displejom je zabezpečená možnosť prednastavenia ultrazvukom, automatické zaznamenávanie údajov na integrovanej SD karte, diaľkové ovládanie prehliadača a mnoho ďalších funkcií, najvyššie riadenie procesu a užívateľská prívetivosť. V kombinácii s robustnosťou a ťažkou nosnosťou, Hielscher ultrazvukové systémy sú váš spoľahlivý pracovný kôň vo výrobe. Zníženie molekulovej hmotnosti β-glukánov, ako je schizofyllan vyžaduje silný ultrazvuk na získanie cieleného štiepenia a konečného schizofyllan produktu vysokej kvality, ktorý môže byť použitý pre farmaceutické aplikácie.
 
Viac informácií o ultrazvukovej extrakcii beta-glukánu z húb vrátane podrobných pokynov tu!
 
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov: