Schizophyallan je gljivični β-glukan sa imunomodulacionim svojstvima. Za visoko aktivna lekovita dejstva, šizofilan mora da ima nisku molekularnu težinu da bi pokazao poboljšanu bioavailnost. Dokazano je da ultrazvučnost smanjuje molekularnu težinu šizofilana. Kao pouzdana i efikasnost metoda, sonication se može lako primeniti za proizvodnju niske molekularne težine schizophyllan.

Schizophyllum Mushrooms and Ultrasonic Beta-Glucan Extraction

Vrste šizofilum pečuraka rastu u prirodi na stablima koja se raspadaju posle kišnih sezona. Voćna tela se sakupljaju u sledećoj sušnoj sezoni. Šizofillum vrste su bogate biohemijskim jedinjenjima kao što su glukani i zato se konzumiraju posebno u tropskim zemljama kao hrana i lekovi. Zbog imunomodulatornih, antifungalnih, antineoplastičnih i antivirusnih svojstava, Šizofillum komuna, poznata i kao Splitgill pečurke, privukla je biotehnološke i farmaceutske kompanije.
Polisakharidni šizofilan, poznat i kao sizofiran, sonifilan ili sizofilan, glavni je β-glukan pronađen u Šizofillum pečurkama, koje nude veoma efikasan bioaktivni β-glukan šizofilan.
Šizofillum komune pečurke rastu u prirodi na drveću, micelijum se takođe može kulturirati u čorbi za fermentaciju. Za farmaceutsku i kozmetičku primenu, niska molekularna težina schizophyllan je mnogo efikasnija od visoke molekularne težine schizophyllan. To je posledica činjenice da niska molekularna težina šizofilan pokazuje značajno bolju stopu biodostojnosti i apsorpcije. Aditionalno, visoka molekularna težina šizofilan je često problematična u primeni s obzirom da rezultira visokom viskoznošću svojih aqueous rešenja.
Ultrazvučno smanjenje veličine je veoma efikasna i pouzdana tehnika za snižavanje molekularne težine šizofilana, čime se povećava kvalitet molekula β-glukana.

Protokol za proizvodnju niske molekularne težine Schizophyllan

S obzirom da molekularna težina schizophyllan demonstrira drastično bolja bioavailnost i svojstva primene, istraživački tim Smirnoua istraživao je ultrazvučnost dekoltea i smanjenje veličine β-glukanskog molekula schizophyllan.

Ultrazvučnost Šizofilana

β-1.3(1.6)-Glucan schizophyllan (SPG) je proizveden potopljenim uzgojem S. commune gljivica u bioreaktoru koristeći sucrose kao supstrat.
Po završetku uzgoja, kulturna čorba je razblažena demineralizovanom vodom do šizofilalne koncentracije 2 g/L i ultrazvučna sa Ultrazvučni procesor UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Nemačka) u režimu reciklaže po sledećim parametrima i uslovima: srednji protok 50 mL/s, frekvencija 20 kHz, izlaz 2000 W, sonotrode tip BS2d22, booster tip B2-1.4 i amplitude 100%. Temperatura čorbe u kulturi na početku sonikacije bila je 25°C. Ultrazvučna kulturna čorba (specifičan energetski unos 100 Ws/mL) filtrirana je kroz Seitz HS800 dubinski filter ispod 1,5 barskog pritiska na 40°C. Ultrazvučni šizofilan (uSPG) za hemijsku karakterizaciju je prenagljen iz filtrata sa trostrukom količinom izopropilnog alkohola na laboratorijskoj temperaturi, a osušen na 60°C za 12h uSPG rešenja za imunološke studije pripremljena su na sledeći način: (1) ultras Filtrat čorbe za kulturu dijafiltriran je kroz 0,1m2 Pall Centramate T-series PES kasetu (100 kDa odsečen) na 0,8 bara i dijafiltracija se nastavila sve dok provodljivost retentate nije bila 20 μS/cm; (2) rešenje je bilo koncentrisano dijafiltracijom na uSPG koncentraciju 1 g/L i sterilizovano autoklavanjem na 120°C/20 min. Denaturisani uSPG pripremljen je na sličan način, osim što je NaOH dodat u kulturnu čorbu u koncentraciji 0,2 M i alkalizovano rešenje je inkubirano 30 min na laboratorijskoj temperaturi pre dijafiltracije.

Analitičke metode

Prinos myceliuma je procenjen na gravimetricalno: kulturna čorba je razblažena vodom 1:4, centrifugirana 10000 × g na 25°C za 20 min, padavine su oprane trostrukom količinom vode, osušene na 60°C i težine. Schizophyllan je bio prenatantan od supernatanta sa trostrukom količinom izopropil alkohola, osušen na 60°C za 24h i njegov prinos je utvrđen gravimetrijskim. pO2 u kulturnoj čorbi izmeren je optičkom sondom Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Švajcarska).
Dinamična viskoznost kulturne čorbe izmerena je na HAAKE Visco Tester 6L sa vretenima 1L i 2L na 4°C i brzinom rotacije od 30 rpm. Brzina filtracije izračunata je od vremena filtracije od 500 mL kulturne čorbe do 200 × 200 mm Seitz HS800 (Pall, USA) dubinskog filtera pri pritisku od 1,5 bara i 40°C.
uSPG molekularnu težinu merio je SEC-MALLS na HPLC sistemu Alliance (Waters) sa serijama povezanim sa PL aquagel OH60 i PL aquagel OH40 stubovima, a detektor miniDAWN TREOS (Wyatt) je bio koncentrisan dijafiltracijom na uSPG koncentraciju 1 g/L i sterilizovan autoklavanjem na 120°C/20 min. Denaturisani uSPG pripremljen je na sličan način, osim što je NaOH dodat u kulturnu čorbu u koncentraciji 0,2 M i alkalizovano rešenje je inkubirano 30 min na laboratorijskoj temperaturi pre dijafiltracije.

Rezultate:
Ultrazvučni tretman primenjen je direktno na S. commune 144-h kulturnu čorbu sa micelijumom kako bi se olakšala SPG nizvodna obrada.
 
Karakteristike Sonicated Schizophyllana: Ultrazvučni šizofilan (uSPG) je bio prenagljen od kulturne čorbe od alkohola i karakterisan. SEC-MALLS je procenio da je Mw uSPG oko 1 MDa. Prosečna molekularna težina šizofilana od tečne fermentacije je otprilike 5 MDa, dok u uzgoju čvrstog stanja može dostići i do 10 MDa. Upoređujući molekularnu težinu ultrazvučnog šizofilana sa molekularnim težinama domaćeg nelečenog šizofilana, može se primetiti smanjena molekularna težina od 5 do 10 puta zbog ultrazvučnosti.
Sonični polisakharid uSPG je sadržao 0,7%w/w proteina i 1,0%w/w ozdravije nakon paljenja. uSPG hidrolizat se sastojao od glukoze sa više od 99%. Analitički rezultati ukazuju na to da sonication nasumično kopa β-glukanski oslonac i bočne grane ostaju netaknute i time smanjuju veličinu i molekularnu težinu šizofilana. Imunološke studije o suštini proteina i endotoksina free uSPG pokazale su, da je ultrazvučni low-Mw schizophyllan proglasio imunomodulatornu aktivnost.

 
Smanjena viskoznost: Ultrazvučnost je rezultirala značajnim smanjenjem viskoznosti kulturne čorbe. Tokom ultrazvučnosti, kulturna viskoznost čorbe se nelinearno promenila: smanjenje viskoznosti je bilo brzo na početku ultra-sonicije, ali je kasnije usporilo. Specifičan unos energije 100 Ws/mL bio je dovoljan da se smanji kulturna viskoznost čorbe skoro 7 puta.

Poboljšana filtracija: Čorba za kulturu tretirana ultrazvukom tekla je kroz filter brže od nelečene kulturne čorbe (specifičan unos energije 0 Ws/mL) sa visoko molekularnim SPG- om. Osim toga, ultrazvučnost je značajno smanjila gubitak proizvoda tokom filtracije. Filtrat nelečene kulturne čorbe sa visoko molekularnim SPG (specifični energetski unos 0 Ws/mL) sadržao je 0,3 ± 0,07 g/L SPG, dok je koncentracija SPG-a pre dubinske filtracije bila 2 g/L. Nasuprot tome, filtrata od 100 Ws/mL ultrazvučne kulture obe su sadržale SPG u koncentraciji 2,2 ± 0,2 g/L, što odgovara skoro nultom gubitku proizvoda.

Zakljuиak: U svom zaključku istraživački tim nastavlja da je ultrazvučna obrada neefikasna tehnologija za proizvodnju nisko molekularne težine šizofilan, koja se zatim može koristiti u kozmetici i medicini. Ultrazvučnost, kada se primenjuje na kompletnoj kulturnoj čorbi sa micelijumom, donosi određene prednosti šizofilanoj proizvodnji. Smanjuje gubitke proizvoda tokom nizvodne obrade i omogućava proizvodnju visoko pročišćenog polisaharida zbog efikasne upotrebe ultrafiltracije.
Pored toga, istraživači su ustanovili da je ultrazvučna obrada šizofilana lako skalabilna. Jedna jedinica pilotske fabrike ultrazvučnog dezintegratora UIP2000hdT obradila je 1 litar kulturne čorbe u 110 s u režimu protoka. Produktivnost sistema se može lako povećati sekvencijalnom vezom dodatnih ultrazvučnih jedinica.

 
Pročitaj više o Jednostavna razmera vađenja pečuraka!
 

Ultrazvučna oprema visokih performansi za gljivičnu glukanski preradu

Fragmentacija polisaharida kao što su glukani kao i druga bioaktivna jedinjenja kao što su čitin i čitosan mogu biti pouzdani procesi sa Hielscher ultrazvučnom opremom visokih performansi. Naši ultrazvučnici mogu da isporuče visoke amplitude, nude preciznu kontrolu nad parametrima procesa i mogu da rade non-stop pod velikim opterećenjem i u zahtevnim okruženjima. Hielscher Ultrasonics domet opreme pouzdano ispunjava ove zahteve. Pored izvanrednih ultrazvučnih performansi, Hielscher ultrazvučni se mogu pohvaliti i visokom energetskom neefikasnošću, što je značajna ekonomična prednost – naročito kada se zapošljava na komercijalnoj velikoj proizvodnji.
Hielscher ultrazvučni uređaji su sistemi visokih performansi koji mogu biti opremljeni dodatnom opremom kao što su sonotrodi, pojačivači, reaktori ili ćelije toka kako bi se vaše procesne potrebe uskladile na optimalan način. Uz digitalni prikaz boja, osigurana je opcija unapred određenog sonifika, automatskog snimanja podataka na integrisanoj SD kartici, daljinskog upravljača pregledača i još mnogo funkcija, najviše kontrole procesa i user-friendlinessa. Upareni sa robustnošću i velikim kapacitetom nosivosti tereta, Hielscher ultrazvučni sistemi su vaš pouzdani radni konj u proizvodnji. Smanjenje molekularne težine β-glukana kao što je šizofilan zahteva moćan ultrazvuk za dobijanje ciljanog dekoltea i finalni schizophyllan proizvod visokog kvaliteta, koji se može koristiti za farmaceutsku primenu.
 
Više informacija o ultrazvučnom vađenju beta-glukana iz pečuraka uključujući i uputstva "korak po korak" pronađite ovde!
 
Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: