การแบ่งส่วนแบบสามเฟสที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์

• การแบ่งส่วนแบบสามเฟส (TPP) เป็นเทคนิคสำหรับสกัด แยก และทำให้ส่วนประกอบต่าง ๆ เช่น ลิพิด เอนไซม์ พอลิแซ็กคาไรด์ และชีวโมเลกุลอื่น ๆ จากวัสดุชีวภาพบริสุทธิ์
• การแบ่งส่วนแบบสามเฟสโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยมีประสิทธิภาพเหนือกว่าการแบ่งส่วนแบบสามเฟสทั่วไป โดยให้ผลผลิตสูงกว่า ความบริสุทธิ์ดีขึ้น และความรวดเร็วเป็นพิเศษ
• การแบ่งส่วนแบบสามเฟสด้วยอัลตราซาวนด์ใช้ได้กับทั้งปริมาตรน้อยและมาก และสามารถขยายขนาดสู่การผลิตระดับอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย

การแบ่งส่วนแบบสามเฟสด้วยอัลตราซาวนด์

การแบ่งส่วนแบบสามเฟส

การแบ่งส่วนแบบสามเฟส (TPP) เป็นกระบวนการขั้นตอนเดียวที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพสำหรับการแยก การทำให้บริสุทธิ์ และการเพิ่มความเข้มข้นของชีวโมเลกุล เช่น เอนไซม์ ลิพิด พอลิแซ็กคาไรด์ ฯลฯ จากสารผสมที่ซับซ้อน
TPP ดำเนินการโดยเติมเกลือในปริมาณที่เพียงพอ (โดยทั่วไปคือแอมโมเนียมซัลเฟต) ตามด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ (ส่วนใหญ่คือ t-butanol/tert-butanol) เกลือ เช่น แอมโมเนียมซัลเฟต ใช้ที่ระดับความอิ่มตัวหนึ่งเพื่อทำให้โปรตีนตกตะกอน ตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น t-butanol จะถูกเติมเพื่อให้เกิดชั้นสามเฟสและกำจัดสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น ลิพิด สารฟีนอลิก และสารซักฟอกบางชนิด เนื่องจาก t-butanol มีจุดเดือดสูง แต่ติดไฟได้ยากกว่าเอทานอลและเมทานอล จึงเลือกใช้ t-butanol เป็นตัวทำละลายที่เหมาะสมสำหรับ TPP
หลังจากปรับสภาพสารสกัดหยาบและรินแยกของเหลว สารผสมจะแยกออกเป็นสามเฟสที่ชัดเจน ได้แก่ เฟสตัวทำละลายด้านบน (t-butanol) ซึ่งมีสารประกอบไม่มีขั้ว และแยกจากเฟสน้ำด้านล่าง (ที่มีสารประกอบมีขั้ว) ด้วยตะกอนโปรตีนที่บริเวณรอยต่อระหว่างเฟส โปรตีนที่ต้องการจะถูกแบ่งส่วนอย่างเลือกจำเพาะไปยังเฟสหนึ่ง ส่วนโปรตีนปนเปื้อนอื่น ๆ จะไปยังอีกเฟสหนึ่ง ส่งผลให้โปรตีนบริสุทธิ์ขึ้นบางส่วนและมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น กระบวนการสกัดนี้ผสานการตกตะกอนโปรตีนด้วยกลไกคอสโมทรอปิก การเติมเกลือเพื่อลดการละลาย ตัวทำละลายร่วมที่มีความดันออสโมติกเท่ากัน และกลไกออสโมไลติก

การแบ่งส่วนแบบสามเฟสที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์

การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการ TPP อย่างมีนัยสำคัญ การแบ่งส่วนแบบสามเฟสโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยประสบความสำเร็จในการนำมาใช้แยกและทำให้ชีวโมเลกุลบริสุทธิ์ สามารถแยกชีวโมเลกุลหลากหลายชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในเวลาที่สั้นลง ตัวอย่างเช่น เอนไซม์จากพืช (เช่น bromelain, papain, invertase, polyphenol oxidase และสารยับยั้ง trypsin) สัตว์ (เช่น trypsin, α-chymotrypsin, chymosin, pepsin และ luciferase) และจุลินทรีย์ (เช่น lipase, α-amylase, α-galactosidase, serratiopeptidase, cyclodextrin glycosyltransferase และเอนไซม์สลายไฟบริน) ได้รับการทำให้บริสุทธิ์ด้วย TPP ที่ใช้อัลตราซาวนด์ ประโยชน์เพิ่มเติมของการแบ่งส่วนแบบสามเฟสด้วยอัลตราซาวนด์คือการเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ต่าง ๆ ส่งผลให้ผลผลิตที่ปรากฏสูงขึ้น (ประมาณ 100%) เนื่องจากเอนไซม์หรือโปรตีนเป้าหมายตกตะกอนออกมาในชั้นกลางระหว่างเฟสอินทรีย์กับเฟสน้ำ
การแบ่งส่วนแบบสามเฟสด้วยอัลตราซาวนด์ใช้กับตัวอย่างหยาบได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถขยายขนาดได้อย่างง่ายดาย

ตัวอย่างการแบ่งส่วนแบบสามเฟสด้วยอัลตราซาวนด์ (US-TPP)

TPP ด้วยอัลตราซาวนด์สำหรับการสกัดแอสตาแซนธิน

สำหรับการสกัดแอสตาแซนธิน (AX) การใช้ TPP ร่วมกับการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์จากเครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher รุ่น UP400S ไม่เพียงเรียบง่ายและนำไปใช้ได้ง่าย แต่ยังเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการแยก AX จากชีวมวลแบคทีเรีย Paracoccus NBRC 101723 สามารถปรับตัวแปรการทำงานของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลการสกัดที่ดีที่สุด พารามิเตอร์การประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ เช่น แอมพลิจูด เวลา อุณหภูมิ และภาชนะสกัด (ขนาด รูปร่าง) รวมถึงขนาดอนุภาคของชีวมวล มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อการปลดปล่อย AX จากชีวมวลด้วยอัลตราซาวนด์ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กับชีวมวลเปียกให้ผลดีกว่า TPP ด้วยอัลตราซาวนด์กับชีวมวลแห้ง สำหรับการสกัด AX อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ TPP ด้วยอัลตราซาวนด์ให้การเก็บคืน AX สูงกว่าการสกัดด้วยตัวทำละลายทั่วไป 37% (ดู Chougle et al. 2013)

TPP ด้วยอัลตราซาวนด์สำหรับการแยก andrographolide จาก Andrographis paniculata

Andrographolide เป็นไดเทอร์พีนอยด์ชนิด labdane ซึ่งมีคุณค่าเนื่องจากมีฤทธิ์สูงในการต้านการอักเสบ ต้านอนุมูลอิสระ ปกป้องตับ ต้านการก่อมะเร็ง และต้านเบาหวาน การศึกษาเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่า TPP ด้วยอัลตราซาวนด์ไม่เพียงเพิ่มผลผลิตของ andrographolide แต่ยังเพิ่มฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระเมื่อเทียบกับ TPP ทั่วไป

เครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับการแบ่งส่วนแบบสามเฟส

Hielscher Ultrasonics เชี่ยวชาญด้านการออกแบบและการผลิตระบบอัลตราซาวนด์กำลังสูงสำหรับการสกัดและกระบวนการอื่น ๆ อีกมากมาย
กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเราครอบคลุมเครื่องอัลตราซาวนด์สำหรับห้องปฏิบัติการที่มีขนาดเล็กและกำลังสูง เครื่องโฮโมจีไนเซอร์แบบตั้งโต๊ะที่แข็งแรงทนทาน และระบบอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับอุตสาหกรรม อุปกรณ์เสริมที่หลากหลายช่วยให้ปรับระบบอัลตราซาวนด์ให้เหมาะสมที่สุดกับข้อกำหนดเฉพาะของกระบวนการของคุณ เครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher ทุกเครื่องได้รับการสร้างขึ้นเพื่อทำงานแบบ 24/7 ภายใต้ภาระเต็มกำลัง
ประสบการณ์อันยาวนานของเราในการประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยให้เราสามารถให้คำปรึกษาแก่ลูกค้าตั้งแต่การทดสอบด้วยอัลตราซาวนด์ครั้งแรก ผ่านขั้นตอนการปรับกระบวนการให้เหมาะสม ไปจนถึงการนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรม
โปรดใช้แบบฟอร์มด้านล่างเพื่อแจ้งให้เราทราบเกี่ยวกับกระบวนการของคุณ! เรายินดีให้คำแนะนำและหารือเกี่ยวกับโอกาสและประโยชน์ของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์สำหรับการใช้งานของคุณ

เอกสารวิชาการ/เอกสารอ้างอิง

• Chougle, J.A: et al. (2013): การแบ่งส่วนแบบสามเฟสโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UATPP): เทคนิคใหม่ที่พัฒนาขึ้นสำหรับการสกัดแอสตาแซนธินจาก Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – การประชุมประจำปี มหาวิทยาลัยซัสแคตเชวัน เมืองซัสคาทูน วันที่ 7–10 กรกฎาคม 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): การแบ่งส่วนระหว่างเฟสสำหรับการแยกเอนไซม์: ภาพรวมและการใช้งานล่าสุด. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1–24.
• Varakumar, S. et al. (2017): การเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดโอเลโอเรซินจากผงเหง้าขิง (Zingiber officinale) โดยใช้การแบ่งส่วนแบบสามเฟสที่มีเอนไซม์ช่วย. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): การใช้อัลตราซาวนด์เสริมฤทธิ์ร่วมกับการแบ่งส่วนแบบสามเฟสสำหรับการสกัดและแยกพอลิแซ็กคาไรด์จาก Corbicula fluminea และกลไกที่อาจเกี่ยวข้อง. Ultrasonics Sonochemistry เล่ม 40, ส่วน A, 2018. 128–134.