Schizophyallan là một loại nấm β-glucan với đặc tính điều hòa miễn dịch. Đối với các tác dụng y học hoạt động cao, schizophyllan phải có trọng lượng phân tử thấp để cho thấy khả dụng sinh học được cải thiện. Siêu âm đã được chứng minh là làm giảm trọng lượng phân tử của schizophyllan. Là phương pháp đáng tin cậy và hiệu quả, sonication có thể dễ dàng áp dụng cho việc sản xuất schizophyllan trọng lượng phân tử thấp.

Nấm Schizophyllum và khai thác siêu âm Beta-Glucan

Các loài nấm Schizophyllum mọc trong tự nhiên trên cây mục nát sau mùa mưa. Các thân trái cây được thu thập vào mùa khô tiếp theo. Các loài schizophyllum rất giàu các hợp chất sinh hóa như glucans và do đó được tiêu thụ đặc biệt ở các nước nhiệt đới làm thực phẩm và thuốc. Do đặc tính điều hòa miễn dịch, kháng nấm, antineoplastic và kháng virus, xã Schizophyllum, còn được gọi là nấm Splitgill, đã thu hút các công ty công nghệ sinh học và dược phẩm.
Polysaccharide schizophyllan, còn được gọi là sizofiran, sonifilan hoặc sizofilan, là β-glucan chính được tìm thấy trong nấm Schizophyllum, cung cấp β-glucan schizophyllan hoạt tính sinh học hiệu quả cao.
Nấm xã Schizophyllum mọc trong tự nhiên trên cây, mycellium cũng có thể được nuôi cấy trong nước dùng lên men. Đối với các ứng dụng dược phẩm và mỹ phẩm, schizophyllan trọng lượng phân tử thấp có hiệu quả hơn so với schizophyllan trọng lượng phân tử cao. Điều này là do thực tế là schizophyllan trọng lượng phân tử thấp cho thấy khả dụng sinh học và tỷ lệ hấp thụ tốt hơn đáng kể. Về mặt nổi tiếng, tính phân tử cao thường có vấn đề trong các ứng dụng vì nó dẫn đến độ nhớt cao của các dung dịch nước.
Giảm kích thước siêu âm là một kỹ thuật có hiệu quả cao và đáng tin cậy để giảm trọng lượng phân tử của schizophyllan, do đó làm tăng chất lượng của phân tử β-glucan.

Giao thức sản xuất Schizophyllan trọng lượng phân tử thấp

Vì trọng lượng phân tử schizophyllan chứng minh tính khả dụng sinh học và ứng dụng tốt hơn đáng kể, nhóm nghiên cứu của Smirnou đã điều tra siêu âm để phân tách và giảm kích thước của phân tử β-glucan schizophyllan.

Siêu âm của Schizophyllan

β-1.3(1.6)-Glucan schizophyllan (SPG) được sản xuất bằng cách canh tác ngập nước nấm xã S. trong phản ứng sinh học sử dụng sucrose làm chất nền.
Sau khi kết thúc canh tác, nước dùng nuôi được pha loãng với nước khử khoáng đến nồng độ tâm thần phân 2 g / L và siêu âm với Bộ xử lý siêu âm UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Đức) ở chế độ tái chế ở các thông số và điều kiện sau: lưu lượng trung bình 50 mL / s, tần số 20 kHz, đầu ra 2000 W, sonotrode loại BS2d22, loại tăng cường B2-1,4 và biên độ 100%. Nhiệt độ nước dùng nuôi cấy khi bắt đầu sonication là 25 ° C. Nước dùng nuôi siêu âm (đầu vào năng lượng cụ thể 100 Ws / mL) được lọc qua bộ lọc độ sâu Seitz HS800 dưới áp suất 1,5 bar ở 40 ° C. Schizophyllan siêu âm (uSPG) cho đặc tính hóa học được kết tủa từ filtrate với ba lượng cồn isopropyl ở nhiệt độ phòng thí nghiệm và sấy khô ở 60 ° C cho các giải pháp uSPG 12h cho các nghiên cứu miễn dịch đã được chuẩn bị như sau: (1) filtrate nước dùng nuôi cấy siêu âm được diafiltrated qua 0,1m2 Pall Centramate T-series PES cassette (100 kDa cut-off) ở 0,8 thanh và diafiltration tiếp tục cho đến khi dẫn điện trở lại là 20 μS / cm; (2) dung dịch được tập trung bằng cách lọc đến nồng độ uSPG 1 g / L và khử trùng bằng nồi hấp ở 120 ° C / 20 phút. USPG biến tính được chuẩn bị theo cách tương tự, ngoại trừ NaOH được thêm vào nước dùng nuôi cấy filtrate ở nồng độ 0,2 M và dung dịch kiềm hóa được ủ trong 30 phút ở nhiệt độ phòng thí nghiệm trước khi tiêu chảy.

Phương pháp phân tích

Năng suất sợi nấm được ước tính về mặt hấp dẫn: nước dùng nuôi được pha loãng với nước 1: 4, ly tâm 10000 × g ở 25 ° C trong 20 phút, kết tủa được rửa bằng ba lượng nước, sấy khô ở 60 ° C và có trọng lượng. Schizophyllan được kết tủa từ chất siêu sinh hoạt với lượng rượu isopropyl ba lần, sấy khô ở 60 ° C trong 24h và năng suất của nó được xác định bằng trọng lực. pO2 trong nước dùng nuôi cấy được đo bằng đầu dò quang học Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Thụy Sĩ).
Độ nhớt động nước dùng nuôi cấy được đo trên HAAKE Visco Tester 6L với trục chính 1L và 2L ở 4 °C và tốc độ quay 30 vòng/ phút. Tốc độ lọc được tính từ thời gian lọc nước dùng nuôi cấy 500 mL đến 200 × bộ lọc độ sâu Seitz HS800 (Pall, Hoa Kỳ) 200 mm ở áp suất 1,5 bar và 40 ° C.
Trọng lượng phân tử uSPG được SEC-MALLS đo trên hệ thống HPLC Alliance (Waters) với các cột PL aquagel OH60 và PL aquagel OH40 kết nối chuỗi, và máy dò miniDAWN TREOS (Wyatt) được tập trung bằng cách lọc đến nồng độ uSPG 1 g / L và khử trùng bằng nồi hấp ở 120 ° C / 20 phút. USPG biến tính được chuẩn bị theo cách tương tự, ngoại trừ NaOH được thêm vào nước dùng nuôi cấy filtrate ở nồng độ 0,2 M và dung dịch kiềm hóa được ủ trong 30 phút ở nhiệt độ phòng thí nghiệm trước khi tiêu chảy.

Kết quả:
Việc xử lý siêu âm được áp dụng trực tiếp cho nhà thổ nuôi cấy S. xã 144-h bằng sợi nấm để tạo điều kiện cho SPG xử lý hạ lưu.
 
Đặc điểm của Sonicated Schizophyllan: Schizophyllan siêu âm (uSPG) được kết tủa từ nước dùng nuôi cấy filtrate bởi rượu và đặc trưng. SEC-MALLS ước tính Mw uSPG vào khoảng 1 MDa. Trọng lượng phân tử trung bình của schizophyllan từ quá trình lên men chất lỏng là khoảng 5 MDa, trong khi trong canh tác trạng thái rắn, nó có thể đạt tới 10 MDa. So sánh trọng lượng phân tử của schizophyllan siêu âm với trọng lượng phân tử của schizophyllan không được điều trị bản địa, trọng lượng phân tử giảm 5 đến 10 lần có thể được quan sát do siêu âm.
Polysaccharide uSPG sonicated chứa 0,7% w / w protein và 1,0% w / w dư lượng sau khi đánh lửa. uSPG thủy phân bao gồm glucose với hơn 99%. Các kết quả phân tích chỉ ra rằng sonication tách xương sống β-glucan một cách ngẫu nhiên và các nhánh bên vẫn còn nguyên vẹn do đó làm giảm kích thước và trọng lượng phân tử của schizophyllan. Các nghiên cứu miễn dịch về uSPG không có protein và nội độc tố cho thấy, schizophyllan siêu âm low-Mw đã phát âm hoạt động điều hòa miễn dịch.

 
Giảm độ nhớt: Siêu âm dẫn đến giảm đáng kể độ nhớt nước dùng nuôi cấy. Trong quá trình siêu âm, độ nhớt nước dùng nuôi cấy thay đổi phi tuyến: độ nhớt giảm nhanh chóng khi bắt đầu siêu âm, nhưng sau đó nó chậm lại. Đầu vào năng lượng cụ thể 100 Ws / mL là đủ để giảm độ nhớt nước dùng nuôi cấy gần 7 lần.

Cải tiến lọc: Nước dùng nuôi cấy được xử lý siêu âm chảy qua bộ lọc nhanh hơn nước dùng nuôi cấy không được xử lý (đầu vào năng lượng cụ thể 0 Ws / mL) với SPG phân tử cao. Bên cạnh đó, siêu âm làm giảm đáng kể mất sản phẩm trong quá trình lọc. Filtrate của nước dùng nuôi không được xử lý với SPG phân tử cao (đầu vào năng lượng cụ thể 0 Ws / mL) chứa 0,3 ± 0,07 g / L SPG, trong khi nồng độ SPG trước khi lọc độ sâu là 2 g / L. Ngược lại, filtrate của văn hóa siêu âm 100 Ws / mL đều chứa SPG ở nồng độ 2,2 ± 0,2 g / L, tương ứng với sự mất mát sản phẩm gần như bằng không.

Kết thúc: Trong kết luận của họ, nhóm nghiên cứu tiếp tục rằng xử lý siêu âm là một công nghệ hiệu quả để sản xuất schizophyllan trọng lượng phân tử thấp, sau đó có thể được sử dụng trong mỹ phẩm và y học. Siêu âm, khi áp dụng trên nhà thổ nuôi cấy hoàn chỉnh với tủy, mang lại những lợi thế nhất định cho sản xuất schizophyllan. Nó làm giảm tổn thất sản phẩm trong quá trình chế biến hạ nguồn và làm cho sản xuất polysaccharide tinh khiết cao có thể do sử dụng hiệu quả siêu lọc.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng xử lý siêu âm của schizophyllan có thể dễ dàng mở rộng. Một đơn vị của máy phân hủy siêu âm nhà máy thí điểm UIP2000hdT xử lý 1 Lít nước dùng nuôi cấy trong 110 giây ở chế độ dòng chảy. Năng suất của hệ thống có thể dễ dàng tăng lên bằng cách kết nối tuần tự của các đơn vị siêu âm bổ sung.

 
Đọc thêm về việc mở rộng quy mô đơn giản của chiết xuất nấm!
 

Thiết bị siêu âm hiệu suất cao để xử lý nấm Glucan

Sự phân mảnh của polysacarit như glucans cũng như các hợp chất hoạt tính sinh học khác như chitin và chitosan có thể được xử lý đáng tin cậy với thiết bị siêu âm hiệu suất cao Hielscher. Ultrasonicators của chúng tôi có thể cung cấp biên độ cao, cung cấp khả năng kiểm soát chính xác trên các thông số quá trình và có thể được vận hành 24/7 dưới tải nặng và trong môi trường đòi hỏi khắt khe. Phạm vi thiết bị siêu âm Hielscher đáp ứng các yêu cầu này một cách đáng tin cậy. Bên cạnh hiệu suất siêu âm vượt trội, Hielscher ultrasonicators tự hào về hiệu quả năng lượng cao, đó là một lợi thế kinh tế đáng kể – đặc biệt là khi sử dụng trong sản xuất thương mại quy mô lớn.
Máy siêu âm Hielscher là hệ thống hiệu suất cao có thể được trang bị các phụ kiện như sonotrodes, bộ tăng cường, lò phản ứng hoặc tế bào dòng chảy để phù hợp với nhu cầu quy trình của bạn một cách tối ưu. Với màn hình màu kỹ thuật số, tùy chọn cài đặt sẵn chạy sonication, ghi dữ liệu tự động trên thẻ SD tích hợp, điều khiển trình duyệt từ xa và nhiều tính năng khác, điều khiển quy trình cao nhất và thân thiện với người dùng được đảm bảo. Kết hợp với độ mạnh và khả năng chịu tải nặng, hệ thống siêu âm Hielscher là con ngựa làm việc đáng tin cậy của bạn trong sản xuất. Việc giảm trọng lượng phân tử của β-glucans như schizophyllan đòi hỏi siêu âm mạnh mẽ để có được sự phân tách mục tiêu và một sản phẩm schizophyllan cuối cùng có chất lượng cao, có thể được sử dụng cho các ứng dụng dược phẩm.
 
Tìm thêm thông tin về chiết xuất beta-glucan siêu âm từ nấm bao gồm hướng dẫn từng bước tại đây!
 
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: