Ultrasonik Olarak Geliştirilmiş Üç Fazlı Bölüştürme
- Üç fazlı bölüştürme (TPP), lipitler, enzimler, polisakkaritler ve diğer biyomoleküller gibi bileşenleri biyolojik materyalden ekstrakte etmek, ayırmak ve saflaştırmak için kullanılan bir tekniktir.
- Ultrasonik destekli üç fazlı bölüştürme, daha yüksek verim, daha iyi saflık ve olağanüstü hız sayesinde geleneksel üç fazlı bölüştürmeden üstündür.
- Ultrasonik üç fazlı bölüştürme, küçük ve büyük hacimler için uygulanabilir ve endüstriyel üretime kolayca ölçeklendirilebilir.
Ultrasonik Üç Fazlı Bölüştürme
Üç Fazlı Bölüştürme
Üç fazlı bölüştürme (TPP), enzimler, lipitler, polisakkaritler vb. biyomoleküllerin karmaşık karışımlardan ayrılması, saflaştırılması ve konsantre edilmesi için kullanılan basit ve verimli, tek adımlı bir işlemdir.
TPP, yeterli miktarda tuzun (genellikle amonyum sülfat) ve bir organik çözücünün (başlıca t-butanol/tert-butanol) art arda eklenmesiyle gerçekleştirilir. Amonyum sülfat gibi tuzlar, proteini çöktürmek için belirli bir doygunlukta kullanılır. t-butanol gibi bir organik çözücü, üç fazlı katmanlar oluşturmak ve lipitler, fenolik bileşikler ve bazı deterjanlar gibi düşük molekül ağırlıklı bileşikleri uzaklaştırmak için eklenir. t-butanolün kaynama noktası yüksek olduğundan ve etanol ile metanole göre daha az yanıcı olduğundan, t-butanol TPP için tercih edilen çözücüdür.
Ham ekstraktın işlenmesi ve dekantasyonun ardından karışım üç ayrı faza ayrılır: üst çözücü (t-butanol) fazı, bir ara yüzey protein çökeltisiyle alt sulu fazdan (polar bileşikler içeren) ayrılan apolar bileşikleri içerir. İstenen proteinler seçici olarak bir faza, diğer kirletici proteinler ise diğer faza bölüştürülür. Bu, proteinin kısmen saflaştırılmasını ve konsantre edilmesini sağlar. Ekstraksiyon işlemi, proteinlerin kosmotropik, tuzla çöktürme, izotonik yardımcı çözücü ve osmolitik çöktürme mekanizmalarının bir bileşimidir.
Ultrasonik Olarak Geliştirilmiş Üç Fazlı Bölüştürme
Sonikasyon, TPP işlemini önemli ölçüde yoğunlaştırır. Ultrasonik destekli üç fazlı bölüştürme, biyomoleküllerin ayrılması ve saflaştırılması için başarıyla uygulanır. Çok çeşitli biyomoleküller daha kısa sürede, daha verimli şekilde izole edilmiştir. Örneğin bitkilerden (örn. bromelain, papain, invertaz, polifenol oksidaz ve tripsin inhibitörleri), hayvanlardan (örn. tripsin, α-kimotripsin, kimozin, pepsin ve lusiferaz) ve mikroorganizmalardan (örn. lipaz, α-amilaz, α-galaktosidaz, serratiopeptidaz, siklodekstrin glikoziltransferaz ve fibrinolitik enzimler) elde edilen enzimler ultrasonik TPP ile saflaştırılmıştır. Ultrasonik üç fazlı bölüştürmenin ek bir faydası, çeşitli enzimlerin aktivitesinin artmasıdır; hedeflenen enzim veya protein organik ve sulu fazlar arasındaki orta katmanda çöktüğünden, bu durum görünürde daha yüksek verimlerle (yaklaşık %100 artışla) sonuçlanır.
Ultrasonik üç fazlı bölüştürme, ham numunelerle etkili şekilde kullanılabilir ve kolayca daha büyük ölçeğe taşınabilir.
Sonikasyon, üç fazlı bölüştürmeyi önemli ölçüde iyileştirir ve çok daha kısa işlem süresinde daha yüksek verim ve saflık sağlar.
- daha yüksek verim
- hızlı geri kazanım
- yüksek saflık
- zaman tasarrufu
- düşük maliyet
- kolay uygulama
- çevre dostu
- laboratuvar ve endüstri için
Ultrasonik Üç Fazlı Bölüştürme (US-TPP) Örnekleri
Astaksantin ekstraksiyonu için ultrasonik TPP
Astaksantin (AX) ekstraksiyonunda, TPP ile Hielscher UP400S sonikatörü kullanılarak gerçekleştirilen sonikasyonun birleşik uygulaması, AX’in Paracoccus NBRC 101723 bakteriyel biyokütlesinden izole edilmesi için hem basit ve kolay uygulanabilir hem de çok verimli bir tekniktir. En iyi ekstraksiyon sonuçlarını elde etmek için sonikasyonun çalışma değişkenleri optimize edilebilir. Genlik, süre, sıcaklık ve ekstraksiyon kabı (boyut, şekil) gibi ultrasonik işlem parametrelerinin yanı sıra biyokütlenin parçacık boyutu da AX’in biyokütleden ultrasonik olarak açığa çıkarılmasını önemli ölçüde etkiler. AX’in hızlı ve verimli ekstraksiyonunda, yaş biyokütlenin ultrasonik işlemden geçirilmesi, kurutulmuş biyokütlenin ultrasonik TPP işleminden geçirilmesine göre daha iyi sonuçlar verir. Ultrasonik TPP, geleneksel çözücü ekstraksiyonuna göre %37 daha yüksek AX geri kazanımı sağlar. (bkz. Chougle ve ark. 2013)
Andrographis paniculata’dan andrografolid ayrılması için ultrasonik TPP
Andrografolid, yüksek antiinflamatuvar, antioksidan, hepatoprotektif, antikanserojen ve antidiyabetik etkileri nedeniyle değer verilen bir labdan diterpenoididir. Karşılaştırmalı çalışmalar, geleneksel TPP’ye kıyasla ultrasonik TPP’nin hem andrografolid verimini artırdığını hem de antioksidatif aktiviteyi iyileştirdiğini göstermektedir.
Üç Fazlı Bölüştürme için Yüksek Performanslı Sonikatörler
Hielscher Ultrasonics, ekstraksiyon ve diğer birçok işlem için yüksek güçlü ultrasonik sistemlerin tasarımı ve üretiminde uzmanlaşmıştır.
Ürün yelpazemiz küçük, güçlü laboratuvar sonikatörlerini, sağlam tezgâh üstü homojenizatörleri ve endüstriyel yüksek performanslı ultrason sistemlerini kapsar. Çok çeşitli aksesuarlar, ultrasonik sistemin özel proses gereksinimlerinize ideal şekilde uyarlanmasını sağlar. Tüm Hielscher sonikatörleri, tam yük altında 24/7 çalışma için üretilmiştir.
Ultrasonik işlemlerdeki uzun yıllara dayanan deneyimimiz, müşterilerimize ultrasonla yaptıkları ilk denemelerden proses optimizasyonu ve endüstriyel ölçekte uygulama aşamalarına kadar danışmanlık sunmamızı sağlar.
Prosesinizi bize anlatmak için lütfen aşağıdaki formu kullanın! Uygulamanız için öneriler sunmaktan ve sonikasyonun sunduğu olanakları ve faydaları görüşmekten memnuniyet duyarız.
UP400St ultrasonik homojenizatörü ile üç fazlı bölüştürmenin yoğunlaştırılması
Literatür/Kaynaklar
- Chougle, J.A: ve ark. (2013): Ultrason destekli üç fazlı bölüştürme (UATPP): Paracoccus NBRC 101723’ten astaksantin ekstraksiyonu için geliştirilen yeni bir teknik. CSBE/SCGAB 2013 – Yıllık Konferans, Saskatchewan Üniversitesi, Saskatoon, 7–10th July 2013.
- Ketnawa, S. ve ark. (2017): Enzim ayrılması için faz bölüştürmesi: Genel bakış ve güncel uygulamalar. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1–24.
- Varakumar, S. ve ark. (2017): Enzim destekli üç fazlı bölüştürme kullanılarak zencefil (Zingiber officinale) rizom tozundan oleorezin ekstraksiyonunun geliştirilmesi. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
- Yan J.-K. ve ark. (2018): Corbicula fluminea polisakkaritlerinin ekstraksiyonu ve ayrılması için üç fazlı bölüştürmeyle sinerji içinde kullanılan ultrason ve olası ilgili mekanizmalar. Ultrasonics Sonochemistry Cilt 40, Bölüm A, 2018. 128–134.
Bilinmesi Gerekenler
Üç Fazlı Bölüştürme (TPP)
TPP, polar bileşenlerin, proteinlerin ve hidrofobik bileşenlerin su, amonyum sülfat ve t-butanolden oluşan üç faz arasında bölüştürülmesine dayanan bir biyolojik ayırma tekniğidir.
Tedavi ve endüstri açısından önemli birçok enzim (örn. α-galactocidase, α-amilaz inhibitörleri ve proteaz) ve doğal bileşik (örn. forskolin ve andrografolid gibi diterpenler) üç fazlı bölüştürmeyle saflaştırılır. Pigmentler, lipitler ve enzim inhibitörleri üst çözücü fazında birikirken, sakkaritler gibi polar bileşenler alt sulu fazda birikir; bu iki faz, çökelmiş proteinlerden oluşan bir ara katmanla birbirinden ayrılır. t-butanol, protein-t-butanol ortak çökeltileri şeklinde bulunan TPP ile çöktürülmüş proteinleri bağladığından, organik ve sulu katmanlar arasında yüzer ve kolayca ayrılıp saflaştırılabilir. Genel olarak biyomoleküller ara yüzeyde saflaştırılmış biçimde geri kazanılırken, kirleticiler çoğunlukla t-butanole (üst faz) ve sulu faza (alt faz) dağılır.
Astaksantin
Astaksantin (3, 3´-dihydroxy-ß, ß-carotene 4, 4´-dione), terpenler sınıfına ait bir keto-karotenoiddir. Bir tetraterpenoid olarak beş karbonlu öncüller olan izopentenil difosfat ve dimetilallil difosfattan oluşur. Astaksantin, sarı-turuncu bir bitki pigmentidir ve bu nedenle ksantofil olarak sınıflandırılır. Astaksantin başlıca mikroalglerde, mayalarda, somon benzeri balıklarda, alabalıklarda, krilde, karideslerde, kerevitlerde ve kabuklularda bulunur. Çok güçlü bir serbest radikal süpürücü, cilt koruyucu, antikanserojen ve bağışıklık sistemini güçlendirici olarak astaksantin, takviye olarak ve gıdalarda, ilaçlarda ve kozmetiklerde katkı maddesi olarak kullanılır. Ultrasonik TPP, astaksantinin doğal kaynaklardan ekstraksiyon ve ayrılma işlemini iyileştirir ve ekonomik üretimini endüstriyel düzeyde uygulanabilir hâle getirir.
UIP1000hdT – 1kW endüstriyel sonikatör