Ultrazvočno izboljšana trifazna particija

• Trifazno ločevanje (TPP) je tehnika za ekstrakcijo, ločevanje in čiščenje komponent, npr. lipidov, encimov, polisaharidov in drugih biomolekul, iz biološkega materiala.
• Ultrazvočno podprta trifazna particija izstopa od običajnega trifaznega ločevanja z večjim donosom, izboljšano čistostjo in izjemno hitrostjo.
• Ultrazvočna trifazna particija je uporabna za majhne in velike količine in jo je mogoče enostavno prilagoditi industrijski proizvodnji.

Ultrazvočno trifazno partitoniranje

Trifazno razdelitev

Trifazno ločevanje (TPP) je preprost in učinkovit postopek v enem koraku za ločevanje, čiščenje in koncentracijo biomolekul, kot so encimi, lipidi, polisaharidi itd., iz kompleksnih zmesi.
TE se izvaja z zaporednim dodajanjem zadostne količine soli (običajno amonijevega sulfata) in organskega topila (predvsem t-butanol/Tert-butanol). Soli, kot je amonijev sulfat, se uporabljajo pri določeni nasičenosti za oborino beljakovin. Organsko topilo, kot je t-butanol se doda, da se tvorijo trifazne plasti in odstranijo spojine z nizko molekulsko maso, kot so lipidi, fenoli in nekateri detergenti. Odkar t-butanol ima visoko vrelišče, vendar je manj vnetljiv kot etanol in metanol, t-butanol je najprimernejše topilo za TPP.
Po obdelavi surovega ekstrakta in dekantiranju se zmes razdeli na tri ločene faze: zgornje topilo (t-butanol) vsebuje nepolarne spojine, ki so ločene od spodnje vodne faze (ki vsebuje polarne spojine) z medfazno proteinsko oborino. Želene beljakovine so selektivno razdeljene na eno fazo, druge beljakovine onesnaževalcev pa na drugo fazo. To povzroči delno čiščenje in koncentracijo beljakovin. Postopek ekstrakcije je združitev kozmotropnega, soljenega, izotoničnega topila in osmolitičnega obarjanja beljakovin.

Ultrazvočno izboljšana trifazna particija

Sonication znatno okrepi proces TPP. Ultrazvočno podprta trifazna particija se uspešno uporablja za ločevanje in čiščenje biomolekul. Širok spekter biomoelkul je bil izoliran učinkoviteje v krajšem času. Na primer, encimi iz rastlin (npr. bromelain, papain, invertaza, polifenol oksidaza in zaviralci tripsina), živali (npr. tripsin, α-kimotripsin, kimozin, pepsin in luciferaza) in mikrobi (npr. lipaza, α-amilaza, α-galaktozidaza, serratiopeptidaza, ciklodekstrin glikoziltransferaza in fibrinolitični encimi) so bili prečiščeni z ultrazvočnim TPP. Dodatna prednost ultrazvočne trifazne particije je povečana aktivnost različnih encimov, kar ima za posledico navidezno višje donose (za približno 100%), saj se ciljni encim ali beljakovina obori v srednji plasti med organsko in vodno fazo.
Ultrazvočno trifazno razdelitev se lahko učinkovito uporablja s surovimi vzorci in se lahko enostavno poveča.

Primeri za ultrazvočno trifazno razdelitev (US-TPP)

Ultrazvočna TE za ekstrakcijo astaksantina

Za ekstrakcijo astaksantina (AX) kombinirana obdelava TPP in ultrazvočno razbijanje s Hielscherjevim sonikatorjem UP400S ni le preprosta in enostavno uporabna, temveč tudi zelo učinkovita tehnika za izolacijo AX iz bakterijske biomase Paracoccus NBRC 101723. Delovne spremenljivke ultrazvočnega razbijanja je mogoče optimizirati, da se dosežejo optimalni rezultati ekstrakcije. Ultrazvočni procesni parametri kot amplituda, čas, temperatura in ekstrakcijska posoda (velikost, oblika) ter velikost delcev biomase pomembno vplivajo na ultrazvočno sproščanje AX iz biomase. Ultrasonication mokre biomase daje boljše rezultate kot ultrazvočna TE posušene biomase za hitro in učinkovito ekstrakcijo AX. Ultrazvočni TPP povzroči 37% višjo izkoristek AX kot običajna ekstrakcija topil. (prim. Chougle et al. 2013)

Ultrazvočna TE za ločevanje andrographolida iz Andrographis paniculata

Andrographolid je labdane diterpenoid, ki je cenjen zaradi svojih visokih protivnetnih, antioksidativnih, hepatoprotektivnih, antikancerogenih in antidiabetičnih učinkov. Primerjalne študije kažejo, da ultrazvočni TPP ne samo poveča donos andrographolida, temveč tudi izboljša antioksidativno aktivnost v primerjavi s konvencionalnimi TPP.

Visoko zmogljivi zvočni aparati za trifazno razdelitev

Hielscher Ultrasonics je specializiran za načrtovanje in izdelavo ultrazvočnih sistemov visoke moči za ekstrakcijo in številne druge procese.
Naša paleta izdelkov zajema majhne, zmogljive laboratorijske zvočnike, robustne namizne homogenizatorje in industrijske visoko zmogljive ultrazvočne sisteme. Dodatki razdelilnika omogočajo idealno prilagoditev ultrazvočnega sistema vašim specifičnim zahtevam procesa. Vsi Hielscher sonicatorji so izdelani za 24/7 delovanje pri polni obremenitvi.
Naše dolgoletne izkušnje na področju ultrazvočne obdelave nam omogočajo, da se posvetujemo z našimi strankami od prvih testov z ultrazvokom skozi korake optimizacije procesov in izvajanja v industrijskem merilu.
Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da nam poveste o svojem postopku! Z veseljem priporočamo pogovorite se o priložnostih in prednostih ultrazvočnega razbijanja za vašo aplikacijo.

Literatura/Reference

• (2013): Ultrazvočno podprta trifazna particija (UATPP): Nova tehnika, razvita za ekstrakcijo astaksantina iz Paracoccus NBRC 101723. CSBE? SCGAB 2013 – Letna konferenca Univerze v Saskatchewanu, Saskatoon, 7.-10. julij 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Fazna razdelitev za ločevanje encimov: pregled in nedavne aplikacije. Mednarodna revija za raziskave hrane 24(1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Izboljšana ekstrakcija oleoresina iz prahu korenike ingverja (Zingiber officinale) z uporabo encimsko podprtega trifaznega ločevanja. Kemija hrane 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrazvok sinergiziran s trifazno porazdelitvijo za ekstrakcijo in ločevanje polisaharidov Corbicula fluminea in možnimi ustreznimi mehanizmi. Ultrazvočna sonokemija, zvezek 40, del A, 2018. 128-134.