Трифазне розділення з ультразвуковим посиленням

• Трифазне розділення (TPP) — це метод вилучення, відділення та очищення компонентів, наприклад, ліпідів, ферментів, полісахаридів та інших біомолекул, з біологічного матеріалу.
• Трифазне розділення за допомогою ультразвуку перевершує звичайне трифазне розділення завдяки вищому виходу, покращеній чистоті та винятковій швидкості.
• Ультразвукове трифазне розділення застосовується для малих і великих обсягів і може бути легко масштабоване для промислового виробництва.

Ультразвукове трифазне партитонування

Трифазне розбиття

Трифазне розділення (ТЕС) – це простий та ефективний одноетапний процес відділення, очищення та концентрації біомолекул, таких як ферменти, ліпіди, полісахариди тощо, від складних сумішей.
ТЕС виконується шляхом послідовного додавання достатньої кількості солі (як правило, сульфату амонію) і органічного розчинника (в основному t-бутанол/Терт-бутанол). Такі солі, як сульфат амонію, використовуються при певній насиченості для осадження білка. Органічний розчинник, такий як t-Бутанол додається для утворення трифазних шарів і для видалення низькомолекулярних сполук, таких як ліпіди, фенолі та деякі миючі засоби. З t-бутанол має високу температуру кипіння, але менш горючий, ніж етанол і метанол, t-бутанол є кращим розчинником для ТЕС.
Після обробки сирого екстракту та декантації суміш розділяється на три окремі фази: верхній розчинник (t-бутанол) фаза містить неполярні сполуки, які відокремлені від нижньої водної фази (що містить полярні сполуки) міжфазним білковим осадом. Потрібні білки вибірково розподіляються на одну фазу, а інші білки-забруднювачі - на іншу. Це викликає часткове очищення і концентрацію білка. Процес екстракції являє собою злиття космотропного, висолювального, ізотонічного співрозчинника і осмолітичного осадження білків.

Трифазне розділення з ультразвуковим посиленням

Ультразвукове дослідження значно інтенсифікує процес ТЕС. Трифазне розділення за допомогою ультразвуку успішно застосовується для розділення та очищення біомолекул. Широкий спектр біомоелкул був виділений ефективніше за коротший час. Наприклад, ферменти рослин (наприклад, бромелайн, папаїн, інвертаза, поліфенолоксидаза та інгібітори трипсину), тварин (наприклад, трипсин, α-хімотрипсин, хімозин, пепсин та люцифераза) та мікробів (наприклад, ліпаза, α-амілаза, α-галактозидаза, серратіопептидаза, циклодекстринглікозилтрансфераза та фібринолітичні ферменти) були очищені за допомогою ультразвукової ТЕС. Додатковою перевагою ультразвукового трифазного розділення є підвищена активність різних ферментів, що призводить до очевидного вищого виходу (приблизно на 100%), оскільки цільовий фермент або білок випадає в осад у середньому шарі між органічною та водною фазами.
Ультразвукове трифазне розділення можна ефективно використовувати з необробленими зразками та легко масштабувати.

Приклади для ультразвукового трифазного розділення (US-TPP)

Ультразвукова ТПП для екстракції астаксантину

Для екстракції астаксантину (AX) комбінована обробка ТЕС і ультразвукова діагностика за допомогою сонікатора Hielscher UP400S є не тільки простою і легко застосовною, але й дуже ефективною технікою виділення AX з бактеріальної біомаси Paracoccus NBRC 101723. Робочі змінні ультразвукового апарату можуть бути оптимізовані для отримання оптимальних результатів екстракції. Параметри ультразвукової обробки, такі як амплітуда, час, температура і екстракційна посудина (розмір, форма), а також розмір частинок біомаси, істотно впливають на ультразвукове вивільнення AX з біомаси. Ультразвукування вологої біомаси дає кращі результати, ніж ультразвукова ТЕС висушеної біомаси, для швидкого та ефективного вилучення AX. Ультразвукова ТЕС забезпечує на 37% більш високе відновлення AX, ніж звичайна екстракція розчинником. (пор. Chougle et al. 2013)

Ультразвуковий ТПП для відділення андрографоліду від Andrographis paniculata

Андрографолід є лабданним дитерпеноїдом, який цінується за високу протизапальну, антиоксидантну, гепатопротекторну, антиканцерогенну та антидіабетичну дію. Порівняльні дослідження показують, що ультразвукова ТЕС не тільки підвищувала вихід андрографоліду, але і покращує антиоксидантну активність в порівнянні зі звичайними ТЕС.

Високопродуктивні звукоізолятори для трифазного розділення

Hielscher Ultrasonics спеціалізується на розробці та виробництві потужних ультразвукових систем для екстракції, а також багатьох інших процесів.
Наш асортимент включає невеликі, потужні лабораторні сонікатори, надійні настільні гомогенізатори та промислові високоефективні ультразвукові системи. Аксесуари для колектора дозволяють ідеально адаптувати ультразвукову систему до ваших конкретних вимог процесу. Всі звукорежисери Hielscher розраховані на роботу 24/7 при повному навантаженні.
Наш багаторічний досвід в ультразвуковій обробці дозволяє нам консультувати наших клієнтів від їх перших тестів за допомогою ультразвуку до етапів оптимізації процесу та впровадження в промислових масштабах.
Будь ласка, скористайтеся формою нижче, щоб розповісти нам про свій процес! Ми раді порекомендувати обговорити можливості та переваги ультразвукової діагностики для вашого застосування.

Література/Список літератури

• Chougle, J.A: et al. (2013): Трифазне розділення за допомогою ультразвуку (UATPP): нова методика, розроблена для екстракції астаксантину з Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Щорічна конференція Університету Саскачевану, Саскатун, 7-10 липня 2013 року.
• Ketnawa, S. et al. (2017): Розподіл фаз для розділення ферментів: огляд та останні застосування. Міжнародний журнал досліджень харчових продуктів 24(1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Посилена екстракція олеорезину з порошку кореневища імбиру (Zingiber officinale) за допомогою ферментного трифазного розділення. Харчова хімія 216, 2017. 27–36.
• Ян Ж.-К. та ін (2018): Ультразвук синергізований із трифазним розділенням для екстракції та відділення полісахаридів Corbicula fluminea та можливих відповідних механізмів. Ультразвукова сонохімія Том 40, частина А, 2018. 128-134.