Prodhimi me ultratinguj i beta-glukaneve të skizofilanit shumë të pastruar

Skizofialani është një β-glukan mykotik me veti imunomoduluese. Për efekte medicinale shumë aktive, skizofilani duhet të ketë një peshë molekulare të ulët në mënyrë që të tregojë biodisponibilitet të përmirësuar. Ultratingulli është vërtetuar se zvogëlon peshën molekulare të skizofilanit. Si metodë e besueshme dhe efikase, sonikimi mund të aplikohet lehtësisht për prodhimin e skizofilanit me peshë molekulare të ulët.

Kërpudhat Schizophyllum dhe Ekstraktimi beta-Glukan me ultratinguj

Llojet e kërpudhave Schizophyllum rriten në natyrë në pemët e kalbura pas stinëve me shi. Trupat e frutave mblidhen në sezonin e thatë vijues. Speciet Schizophyllum janë të pasura me komponime biokimike si glukanet dhe për këtë arsye konsumohen veçanërisht në vendet tropikale si ushqim dhe ilaç. Për shkak të vetive imunomoduluese, antifungale, antineoplastike dhe antivirale, komuna Schizophyllum, e njohur edhe si kërpudha Splitgill, ka tërhequr kompanitë bioteknike dhe farmaceutike.
Polisakaridi skizofilan, i njohur gjithashtu si sizofiran, sonifilan ose sizofilan, është β-glukani kryesor që gjendet në kërpudhat Schizophyllum, të cilat ofrojnë skizofilan β-glukan bioaktive shumë efektive.
Kërpudhat Schizophyllum commune rriten në natyrë në pemë, miceli gjithashtu mund të kultivohet në supë fermentimi. Për aplikime farmaceutike dhe kozmetike, skizofilani me peshë të ulët molekulare është shumë më efikas se skizofilani me peshë të lartë molekulare. Kjo është për shkak të faktit se skizofilani me peshë të ulët molekulare tregon biodisponibilitet dhe shkallë më të mirë të përthithjes. Për më tepër, skizofilani me peshë të lartë molekulare është shpesh problematik në aplikime pasi rezulton në viskozitet të lartë të tretësirave të tij ujore.
Zvogëlimi i madhësisë tejzanor është një teknikë shumë efektive dhe e besueshme për të ulur peshën molekulare të skizofilanit, duke rritur kështu cilësinë e molekulës β-glukan.

Protokolli për prodhimin e skizofilanit me peshë të ulët molekulare

Meqenëse skizofilani me peshë molekulare demonstron biodisponibilitet dhe veti të aplikimit në mënyrë drastike më të mira, ekipi hulumtues i Smirnou hetoi ultratingullin për ndarjen dhe zvogëlimin e madhësisë së molekulës β-glukan skizofilan.

Ultratingulli i skizofilanit

β-1.3(1.6)-Glukan skizofilan (SPG) është prodhuar nga kultivimi i zhytur i kërpudhave S. commune në bioreaktor duke përdorur saharozën si substrat.
Pas përfundimit të kultivimit, lëngu i kulturës u hollua me ujë të demineralizuar në përqendrim të skizofilanit 2 g/L dhe u hollua me ultratinguj me procesor tejzanor UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Gjermani) në modalitetin e riciklimit në parametrat dhe kushtet e mëposhtme: prurje mesatare 50 mL/s, frekuencë 20 kHz, dalje 2000 W, tip sonotrode BS2d22, tip përforcues B2-1.4 dhe amplitudë 100%. Temperatura e supës së kulturës në fillim të sonikimit ishte 25°C. Lëngu i kulturës me ultratinguj (hyrja e energjisë specifike 100 Ws/mL) u filtua përmes filtrit të thellësisë Seitz HS800 nën presion 1,5 bar në 40°C. Skizofilani me ultratinguj (uSPG) për karakterizimin kimik u precipitua nga filtrati me sasi të trefishtë të alkoolit izopropil në temperaturën laboratorike dhe u tha në 60°C për 12 orë. USPG u përgatitën si më poshtë: (1) filtrati i supës së kulturës me ultratinguj u diafiltrua përmes kasetës PES të serisë T Pall Centramate 0,1 m2 (prerje 100 kDa) në 0,8 bar dhe diafiltrimi vazhdoi derisa përçueshmëria e ruajtjes ishte 20 μS/cm; (2) tretësira u përqendrua me diafiltrim në përqendrim uSPG 1 g/L dhe u sterilizua me autoklavim në 120°C/20 min. USPG i denatyruar u përgatit në një mënyrë të ngjashme, përveç që NaOH iu shtua filtratit të lëngut të kulturës në përqendrim 0.2 M dhe tretësira e alkalizuar u inkubua për 30 minuta në temperaturën laboratorike përpara diafiltrimit.

Metodat analitike

Rendimenti i miceli u vlerësua gravimetrikisht: lëngu i kulturës u hollua me ujë 1:4, u centrifugua 10000 × g në 25°C për 20 minuta, precipitati u la me sasi të trefishtë uji, u tha në 60°C dhe u peshua. Skizofilani u precipitua nga supernatanti me sasi të trefishtë të alkoolit izopropil, u tha në 60°C për 24 orë dhe rendimenti i tij u përcaktua gravimetrikisht. pO2 në lëngun e kulturës u mat me sondë optike Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Zvicër).
Viskoziteti dinamik i supës së kulturës u mat në HAAKE Visco Tester 6L me gishta 1L dhe 2L në 4°C dhe shpejtësi rrotullimi 30 rpm. Shpejtësia e filtrimit është llogaritur nga koha e filtrimit të 500 mL supë kulture përmes filtrit të thellësisë 200 × 200 mm Seitz HS800 (Pall, USA) në presion 1,5 bar dhe 40°C.
Pesha molekulare uSPG u mat nga SEC-MALLS në sistemin HPLC Alliance (Waters) me kolonat PL aquagel OH60 dhe PL aquagel OH40 të lidhura në seri, dhe detektor miniDAWN TREOS (Wyatt) u përqendrua me diafiltrim në përqendrimin uSPG 1 g/L dhe u sterilizua me autoklavim në 120°C/20 min. USPG i denatyruar u përgatit në një mënyrë të ngjashme, përveç që NaOH iu shtua filtratit të lëngut të kulturës në përqendrim 0.2 M dhe tretësira e alkalizuar u inkubua për 30 minuta në temperaturën laboratorike përpara diafiltrimit.

Rezultatet:
Trajtimi me ultratinguj u aplikua drejtpërdrejt në supë me miceli 144-h të S. komunës për të lehtësuar përpunimin e SPG në rrjedhën e poshtme.
 
Karakteristikat e Skizofilanit të Sonicuar: Skizofilani me ultratinguj (uSPG) u precipitua nga filtrati i supës së kulturës nga alkooli dhe u karakterizua. SEC-MALLS vlerësoi Mw të usSPG të jetë rreth 1 MDa. Pesha mesatare molekulare e skizofilanit nga fermentimi i lëngshëm është afërsisht 5 MDa, ndërsa në kultivimin në gjendje të ngurtë mund të arrijë deri në 10 MDa. Duke krahasuar peshën molekulare të skizofilanit me ultratinguj me peshat molekulare të skizofilanit vendas të patrajtuar, mund të vërehet një peshë molekulare e reduktuar 5 deri në 10 herë për shkak të ultrazërit.
Polisakaridi i sonikuar uSPG përmbante 0.7% w/w proteinë dhe 1.0% w/w mbetje pas ndezjes. Hidroliza uSPG përbëhej nga glukoza me më shumë se 99%. Rezultatet analitike tregojnë se sonikacioni këput shtyllën kurrizore të β-glukanit në mënyrë të rastësishme dhe degët anësore mbeten të paprekura duke zvogëluar kështu madhësinë dhe peshën molekulare të skizofilanit. Studimet imunologjike mbi uSPG në thelb pa proteina dhe endotoksina treguan se skizofilani me ultratinguj me Mw të ulët ka aktivitet imunomodulues të theksuar.

 
Viskozitet i reduktuar: Ultratingulli rezultoi në një ulje të ndjeshme të viskozitetit të supës së kulturës. Gjatë ultrazërit, viskoziteti i supës së kulturës ndryshoi në mënyrë jolineare: ulja e viskozitetit ishte e shpejtë në fillim të ultrazërit, por më vonë u ngadalësua. Futja e energjisë specifike 100 Ws/mL ishte e mjaftueshme për të reduktuar viskozitetin e supës së kulturës pothuajse 7 herë.

Filtrim i përmirësuar: Lëngu i kulturës i trajtuar me ultratinguj kaloi nëpër filtër më shpejt se lëngu i kulturës i patrajtuar (futja e energjisë specifike 0 Ws/mL) me SPG me molekulare të lartë. Përveç kësaj, ultratingulli reduktoi ndjeshëm humbjen e produktit gjatë filtrimit. Filtrati i supës së kulturës së patrajtuar me SPG me molekulare të lartë (hyrja e energjisë specifike 0 Ws/mL) përmbante 0,3 ± 0,07 g/L SPG, ndërsa përqendrimi i SPG përpara filtrimit në thellësi ishte 2 g/L. Në të kundërt, filtrati i kulturës me ultratinguj prej 100 Ws/mL përmbante të dyja SPG në përqendrim 2,2 ± 0,2 g/L, që korrespondon me humbje pothuajse zero të produktit.

konkluzioni: Në përfundimin e tyre, ekipi hulumtues rifillon se përpunimi me ultratinguj është një teknologji efikase për prodhimin e skizofilanit me peshë të ulët molekulare, i cili më pas mund të përdoret në kozmetikë dhe mjekësi. Ultratingulli, kur aplikohet në lëngun e plotë të kulturës me miceli, sjell disa avantazhe për prodhimin e skizofilanit. Redukton humbjet e produktit gjatë përpunimit në rrjedhën e poshtme dhe bën të mundur prodhimin e polisaharidit shumë të pastruar për shkak të përdorimit efikas të ultrafiltrimit.
Përveç kësaj, studiuesit zbuluan se përpunimi tejzanor i skizofilanit është lehtësisht i shkallëzueshëm. Një njësi e disintegruesit tejzanor të impiantit pilot UIP2000hdT përpunoi 1 Litër lëng kulture në 110 sekonda në modalitetin e rrjedhjes. Produktiviteti i sistemit mund të rritet lehtësisht me lidhjen sekuenciale të njësive shtesë të ultrazërit.

 
Lexoni më shumë rreth shkallës së thjeshtë të nxjerrjes së kërpudhave!
 

Pajisje tejzanor me performancë të lartë për përpunimin e glukanit fungal

Fragmentimi i polisaharideve si glukanet si dhe komponimeve të tjera bioaktive si chitina dhe kitosan mund të procesohet në mënyrë të besueshme me pajisje tejzanor me performancë të lartë Hielscher. Ultrasonikët tanë mund të japin amplituda të larta, ofrojnë kontrollueshmëri të saktë mbi parametrat e procesit dhe mund të operohen 24/7 nën ngarkesë të rëndë dhe në mjedise kërkuese. Gama e pajisjeve Hielscher Ultrasonics i plotëson këto kërkesa në mënyrë të besueshme. Përveç performancës së jashtëzakonshme të ultrazërit, ultrasonikët Hielscher mburren me efikasitet të lartë të energjisë, që është një avantazh i rëndësishëm ekonomik – veçanërisht kur përdoret në prodhim komercial në shkallë të gjerë.
Ultrasonikët Hielscher janë sisteme me performancë të lartë që mund të pajisen me pajisje të tilla si sonotrode, përforcues, reaktorë ose qeliza rrjedhëse në mënyrë që të përputhen me nevojat tuaja të procesit në një mënyrë optimale. Me ekranin dixhital me ngjyra, sigurohet opsioni për të paracaktuar ekzekutimet e sonication, regjistrimi automatik i të dhënave në një kartë SD të integruar, kontrolli në distancë i shfletuesit dhe shumë veçori të tjera, kontrolli më i lartë i procesit dhe lehtësia e përdorimit. Të kombinuara me qëndrueshmërinë dhe kapacitetin e rëndë të ngarkesës, sistemet tejzanor Hielscher janë kali juaj i besueshëm i punës në prodhim. Reduktimi i peshës molekulare të β-glukaneve si skizofilani kërkon ultratinguj të fuqishëm për të marrë ndarjen e synuar dhe një produkt përfundimtar skizofilan me cilësi të lartë, i cili mund të përdoret për aplikime farmaceutike.
 
Gjeni më shumë informacion në lidhje me nxjerrjen beta-glukan me ultratinguj nga kërpudhat duke përfshirë udhëzimet hap pas hapi këtu!
 
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë: