Ултразвучна производња високо пречишћених шизофилан бета-глукана

Схизопхиаллан је гљивични β-глукан са имуномодулирајућим својствима. За високо активне медицинске ефекте, шизофилан мора да има ниску молекуларну тежину да би показао побољшану биорасположивост. Доказано је да ултразвук смањује молекулску тежину шизофилана. Као поуздана и ефикасна метода, соникација се може лако применити за производњу шизофилана ниске молекуларне тежине.

Схизопхиллум печурке и ултразвучна екстракција бета-глукана

Врсте печурке Сцхизопхиллум расту у природи на пропадајућим стаблима након кишних сезона. Плодови се сакупљају у наредној сушној сезони. Врсте Сцхизопхиллум су богате биохемијским једињењима као што су глукани и стога се конзумирају посебно у тропским земљама као храна и лек. Због својих имуномодулаторних, антифунгалних, антинеопластичних и антивирусних својстава, Сцхизопхиллум цоммуне, такође позната као Сплитгилл печурка, привукла је биотехнолошке и фармацеутске компаније.
Полисахарид шизофилан, такође познат као сизофиран, сонифилан или сизофилан, је главни β-глукан који се налази у печуркама Сцхизопхиллум, које нуде високо ефикасан биоактивни β-глукан шизофилан.
Сцхизопхиллум цоммуне печурке расту у природи на дрвећу, мицелијум се такође може узгајати у ферментационом бујону. За фармацеутске и козметичке примене, шизофилан ниске молекуларне тежине је много ефикаснији од шизофилана високе молекулске тежине. Ово је због чињенице да шизофилан ниске молекуларне тежине показује значајно бољу биорасположивост и стопе апсорпције. Поред тога, шизофилан високе молекуларне тежине је често проблематичан у примени јер доводи до високог вискозитета његових водених раствора.
Ултразвучно смањење величине је веома ефикасна и поуздана техника за смањење молекулске тежине шизофилана, чиме се повећава квалитет молекула β-глукана.

Протокол за производњу шизофилана ниске молекуларне тежине

Пошто шизофилан молекуларне тежине показује драстично бољу биодоступност и својства примене, истраживачки тим Смирноуа је истраживао ултразвучну обраду за цепање и смањење величине молекула β-глукана шизофилана.

Ултразвук шизофилана

β-1.3(1.6)-Глуцан схизопхиллан (СПГ) је произведен потопљеном култивацијом С. цоммуне гљиве у биореактору користећи сахарозу као супстрат.
Након завршетка култивације, бујон културе је разблажен деминерализованом водом до концентрације шизофилана од 2 г/Л и ултразвучно обрађен са ултразвучни процесор УИП2000хдТ (Хиелсцхер Ултрасоницс ГмбХ, Немачка) у режиму рециклаже при следећим параметрима и условима: средњи проток 50 мЛ/с, фреквенција 20 кХз, излазна снага 2000 В, тип сонотроде БС2д22, бустер тип Б2-1.4 и амплитуда 100%. Температура бујона културе на почетку соникације била је 25°Ц. Ултразвучна бујон културе (специфични енергетски унос 100 Вс/мЛ) је филтриран кроз Сеитз ХС800 дубински филтер под притиском од 1,5 бара на 40°Ц. Ултразвучни шизофилан (уСПГ) за хемијску карактеризацију исталожен је из филтрата троструком количином изопропил алкохола на лабораторијској температури и сушен на 60°Ц током 12 х. УСПГ раствори за имунолошке студије су припремљени на следећи начин: (1) ултразвучни филтрат бујона културе је дијафилтриран кроз 0,1 м2 Палл Центрамате Т-серије ПЕС касету (100 кДа цут-офф) на 0,8 бара и дијафилтрација је настављена све док проводљивост ретентата није била 20 μС/цм; (2) раствор је концентрован дијафилтрацијом до концентрације уСПГ од 1 г/Л и стерилисан аутоклавом на 120°Ц/20 мин. Денатурисани уСПГ је припремљен на сличан начин, само што је у филтрат чорбе културе додат НаОХ у концентрацији 0,2 М и алкализовани раствор је инкубиран 30 мин на лабораторијској температури пре дијафилтрације.

аналитичке методе

Принос мицелија је процењен гравиметријски: бујон културе је разблажен водом 1:4, центрифугиран 10000 × г на 25°Ц 20 мин, талог је испран троструком количином воде, осушен на 60°Ц и измерен. Шизофилан је преципитиран из супернатанта троструком количином изопропил алкохола, сушен на 60°Ц током 24х и његов принос је одређен гравиметријски. пО2 у бујону културе мерен је оптичком сондом Хамилтон-Висиферм ДО 120 (Хамилтон, Швајцарска).
Динамичка вискозност бујона културе мерена је на ХААКЕ Висцо Тестер 6Л са вретенима 1Л и 2Л на 4°Ц и брзином ротације од 30 рпм. Брзина филтрирања је израчуната из времена филтрације 500 мЛ бујона културе кроз филтер дубине 200 × 200 мм Сеитз ХС800 (Палл, САД) на притиску од 1,5 бара и 40°Ц.
Молекуларна тежина уСПГ је мерена помоћу СЕЦ-МАЛЛС на ХПЛЦ систему Аллианце (Ватерс) са серијски повезаним ПЛ акуагел ОХ60 и ПЛ акуагел ОХ40 колонама, а детектор миниДАВН ТРЕОС (Виатт) је концентрисан дијафилтрацијом до концентрације уСПГ 1 г/Л и стерилисан помоћу аутоклавирање на 120°Ц/20 мин. Денатурисани уСПГ је припремљен на сличан начин, само што је у филтрат чорбе културе додат НаОХ у концентрацији 0,2 М и алкализовани раствор је инкубиран 30 мин на лабораторијској температури пре дијафилтрације.

Резултати:
Третман ултразвуком је примењен директно на С. цоммуне 144-часовни бујон културе са мицелијумом да би се олакшала обрада СПГ низводно.
 
Карактеристике Соницатед Схизопхиллан: Ултразвучни шизофилан (уСПГ) је исталожен из филтрата бујона културе алкохолом и окарактерисан. СЕЦ-МАЛЛС је проценио да је Мв уСПГ око 1 МДа. Просечна молекулска тежина шизофилана из течне ферментације је приближно 5 МДа, док у чврстом стању може достићи и до 10 МДа. Упоређујући молекулску тежину ултразвучног шизофилана са молекуларном тежином природног нетретираног шизофилана, може се приметити 5- до 10 пута смањена молекулска тежина услед ултразвучне обраде.
Соницирани полисахарид уСПГ је садржао 0,7% в/в протеина и 1,0% в/в остатка након паљења. уСПГ хидролизат се састојао од глукозе са више од 99%. Аналитички резултати показују да ултразвук насумично цепа кичму β-глукана, а бочне гране остају нетакнуте, чиме се смањују величина и молекуларна тежина шизофилана. Имунолошке студије на уСПГ-у, у суштини без протеина и ендотоксина, показале су да ултразвучни шизофилан ниске Мв има изражену имуномодулаторну активност.

 
Смањени вискозитет: Ултразвук је довео до значајног смањења вискозитета бујона културе. Током ултразвучне обраде, вискозност бујона за културу се мењала нелинеарно: смањење вискозности је било брзо на почетку ултразвучне обраде, али је касније успорило. Специфични унос енергије од 100 Вс/мЛ био је довољан да смањи вискозитет бујона културе скоро 7 пута.

Побољшана филтрација: Ултразвучно третирана бујон за културу пролазила је кроз филтер брже од нетретиране културе бујона (специфични енергетски унос 0 Вс/мЛ) са високомолекуларним СПГ. Осим тога, ултразвук је значајно смањио губитак производа током филтрације. Филтрат нетретиране културе бујона са високомолекуларним СПГ (специфични енергетски унос 0 Вс/мЛ) је садржао 0,3 ± 0,07 г/Л СПГ, док је концентрација СПГ пре дубинске филтрације била 2 г/Л. Насупрот томе, филтрат 100 Вс/мЛ ултразвучне културе садржао је СПГ у концентрацији 2,2 ± 0,2 г/Л, што одговара скоро нултом губитку производа.

Закључак: У свом закључку истраживачки тим наставља да је ултразвучна обрада ефикасна технологија за производњу нискомолекуларног шизофилана, који се потом може користити у козметици и медицини. Ултразвучна обрада, када се примени на комплетан бујон културе са мицелијумом, доноси одређене предности производњи шизофилана. Смањује губитке производа током даље прераде и омогућава производњу високо пречишћеног полисахарида захваљујући ефикасној употреби ултрафилтрације.
Поред тога, истраживачи су открили да је ултразвучна обрада шизофилана лако скалабилна. Једна јединица ултразвучног дезинтегратора пилот постројења УИП2000хдТ обрадила је 1 литар бујона за културу за 110 с у режиму протока. Продуктивност система се лако може повећати узастопним повезивањем додатних ултразвучних јединица.

 
Прочитајте више о једноставном повећању екстракције печурака!
 

Ултразвучна опрема високих перформанси за обраду гљивичних глукана

Фрагментација полисахарида као што су глукани као и других биоактивних једињења као што су хитин и хитозан може се поуздано процесирати са Хиелсцхер ултразвучном опремом високих перформанси. Наши ултрасоникатори могу да испоруче велике амплитуде, нуде прецизну контролу над параметрима процеса и могу да раде 24/7 под великим оптерећењем и у захтевним окружењима. Опсег опреме Хиелсцхер Ултрасоницс поуздано испуњава ове захтеве. Поред изванредних ултразвучних перформанси, Хиелсцхер ултрасоникатори се могу похвалити високом енергетском ефикасношћу, што је значајна економска предност – посебно када се користе у комерцијалној производњи великих размера.
Хиелсцхер ултрасоникатори су системи високих перформанси који могу бити опремљени додацима као што су сонотроде, појачивачи, реактори или проточне ћелије како би на оптималан начин одговарали вашим потребама процеса. Са дигиталним дисплејом у боји, обезбеђена је опција за унапред подешена соникација, аутоматско снимање података на интегрисану СД картицу, даљинска контрола претраживача и многе друге функције, највећа контрола процеса и једноставност за корисника. Упарени са робусношћу и великим капацитетом носивости, Хиелсцхер ултразвучни системи су ваш поуздан радни коњ у производњи. Смањење молекуларне тежине β-глукана као што је шизофилан захтева моћан ултразвук да би се добио циљано цепање и коначни шизофилан производ високог квалитета, који се може користити у фармацеутској примени.
 
Пронађите више информација о ултразвучном екстракцији бета-глукана из печурака, укључујући упутства корак по корак овде!
 
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата: