• Trefaspartitionering (TPP) är en teknik för att extrahera, separera och rena komponenter, t ex lipider, enzymer, polysackarider och andra biomolekyler, från biologiskt material.
• Ultraljud-assisterad trefaspartitionering utmärker den konventionella trefaspartitioneringen genom högre avkastning, förbättrad renhet och exceptionell hastighet.
• Ultraljud trefas partitionering är tillämplig för små och stora volymer och kan enkelt skalas till industriell produktion.

Ultrasonisk trefas partitoning

Trefaspartitionering

3-fas-partitionering (TPP) är en enkel och effektiv ett-stegs process för separation, rening och koncentration av biomolekyler, såsom enzymer, lipider, polysackarider etc. från komplexa blandningar.
TPP utförs genom sekventiell tillsats av en tillräcklig mängd salt (typiskt ammoniumsulfat) och ett organiskt lösningsmedel (huvudsakligen Tbutanol /Tertbutanol). Salter såsom ammoniumsulfat används vid en viss mättnad för att fälla ut proteinet. Ett organiskt lösningsmedel, såsom T-butanol tillsätts för att bilda trefasskikt och för att avlägsna föreningar med låg molekylvikt, såsom lipider, fenoler och vissa tvättmedel. Eftersom T-butanol har en hög kokpunkt, men mindre brandfarlig än etanol och metanol, T-butanol är det föredragna lösningsmedlet för TPP.
Efter behandling av det råa extraktet och dekanteringen separeras blandningen i tre separata faser: det övre lösningsmedlet (T-butanol) -fasen innehåller icke-polära föreningar, vilka separeras från den nedre vattenhaltiga fasen (innehållande polära föreningar) genom en gränsytande proteinfällning. De önskade proteinerna delas selektivt till en fas och andra förorenande proteiner till den andra fasen. Detta medför partiell rening och koncentration av proteinet. Utvinningsprocessen är en sammanfogning av kosmotropisk, saltning, isotonisk samlösningsmedel och osmolytisk utfällning av proteiner.

Ultrasoniskt förbättrad trefaspartitionering

Ultraljudsbehandling intensifierar TPP-processen avsevärt. Ultraljud-assisterad trefaspartitionering tillämpas framgångsrikt för separation och rening av biomolekyler. Ett brett spektrum av biomoelcules har isolerats mer effektivt på kortare tid. Till exempel renades enzymer från växter (t.ex. bromelain, papain, invertas, polyfenoloxidas och trypsinhämmare), djur (t.ex. trypsin, α-chymotrypsin, chymosin, pepsin och luciferas) och mikrober (t.ex. lipas, α-amylas, α-galaktosidas, serratiopeptidas, cyklodextringlykosyltransferas och fibrinolytiska enzymer) via ultraljud TPP. En ytterligare fördel med ultraljud trefas partitionering är den förbättrade aktiviteten hos olika enzymer, vilket resulterar i uppenbara högre utbyten (med ca 100%) eftersom det riktade enzymet eller proteinet fälls ut i mellanskiktet mellan de organiska och vattenhaltiga faserna.
Ultraljud trefas partitionering kan användas effektivt med råa prover och kan enkelt skalas upp.

Exempel på ultraljud trefas partitionering (US-TPP)

Ultraljud TPP för extraktion av astaxanthin

För utvinning av astaxantin (AX), den kombinerade behandlingen av TPP och ultraljudsbehandling med Hielscher sonicator UP400S är inte bara enkla ans lätt tillämpliga, men också mycket effektiv teknik för att isolera AX från bakteriell biomassa av Paracoccus NBRC 101723. De operativa variablerna för ultraljudsbehandling kan optimeras för att få optimala extraktionsresultat. Ultraljud bearbetning parametrar auch som amplitud, tid, temperatur och extraktion fartyg (storlek, form) samt partikelstorleken av biomassa, påverkar ultraljud utsläpp av AX från biomassa avsevärt. Ultraljud av våt biomassa ger bättre resultat än ultraljud TPP av torkad biomassa för snabb och effektiv utvinning av AX. Ultraljud TPP resulterar i en 37% högre AX återhämtning än den konventionella lösningsmedel extraktion. (jfr Chougle et al. 2013)

Ultraljud TPP för separation av andrografolid från Andrographis paniculata

Andrografolid är en labdane diterpenoid, som värderas för dess höga antiinflammatoriska, antioxidant-, hepatoprotektiva, anti-cancerogena och anti-diabetiska effekter. Jämförande studier visar att ultraljud TPP inte bara ökade utbytet av andrografolid men också förbättrar den antioxidativa aktiviteten jämfört med konventionell TPP.

Högpresterande sonicators för trefas partitionering

Hielscher Ultrasonics är specialiserat på design och tillverkning av ultraljudssystem med hög effekt för utvinning samt många andra processer.
Vårt produktsortiment omfattar små, kraftfulla lab sonicator, robusta bänk-top homogenisatorer och industriella högpresterande ultraljudssystem. Grenrörstillbehören möjliggör en idealisk anpassning av ultraljudssystemet till dina specifika processkrav. Alla Hielscher sonicators är byggda för 24/7 drift under full belastning.
Vår långa erfarenhet av ultraljudsbehandling gör att vi kan konsultera våra kunder från sina första tester med ultraljud genom stegen av processoptimering och implementering i industriell skala.
Vänligen använd formuläret nedan för att berätta om din process! Vi är glada att rekommendera diskutera möjligheterna och fördelarna med sonication för din ansökan.

Litteratur / Referenser

• Chougle, J.A: et al. (2013): Ultraljud assisterad trefas partitionering (UATPP): En ny teknik utvecklad för extraktion av astaxantin från Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Årskonferens University of Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 juli 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Fasuppdelning för enzymseparation: En översikt och nyligen tillämpade. International Food Research Journal 24 (1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Förhöjd extraktion av oleoresin från ingefära (Zingiber officinale) rhizomapulver med hjälp av enzymassisterad trefaspartitionering. Food Chemistry 216, 2017. 27-36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultraljud synergiserad med trefaspartitionering för extraktion och separation av Corbicula fluminea polysackarider och möjliga relevanta mekanismer. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, del A, 2018. 128-134.