Sự phân chia ba giai đoạn nâng cao siêu âm
- Ba giai đoạn phân chia (TPP) là một kỹ thuật để chiết xuất, tách và thanh lọc các thành phần, ví dụ như chất béo, enzyme, polysaccharides và các phân tử sinh học khác, từ vật liệu sinh học.
- Sự phân chia ba pha siêu âm hỗ trợ công nghệ TPP truyền thống nhờ năng suất cao hơn, độ tinh khiết được cải tiến và tốc độ vượt trội.
- TPP áp suất cao có thể áp dụng cho các khối lượng nhỏ và lớn và có thể dễ dàng được thu nhỏ để sản xuất công nghiệp.
Siêu âm Ba giai đoạn phân chia
Phân vùng ba giai đoạn
Phân chia ba pha (TPP) là một quá trình đơn giản và hiệu quả cho việc tách, tẩy uế và tập trung các phân tử sinh học như enzyme, lipid, polysaccharides, vv từ các hỗn hợp phức tạp.
TPP được thực hiện bởi sự bổ sung tuần tự của một lượng muối đủ (điển hình là amoni sunfat) và một dung môi hữu cơ (chủ yếu T-butanol /tert-butanol). Muối như amoni sulfat được sử dụng ở một độ bão hòa nhất định để kết tủa protein. Một dung môi hữu cơ như T-butanol được thêm vào để tạo thành các lớp ba pha và loại bỏ các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp như lipid, phenol và một số chất tẩy rửa. Kể từ T-butanol có một điểm sôi cao, nhưng ít dễ cháy hơn ethanol và methanol, T-butanol là dung môi ưu tiên cho TPP.
Sau khi xử lý các chiết xuất thô và decantation, hỗn hợp phân chia thành ba giai đoạn riêng biệt: các dung môi trên (T-butanol) có chứa các hợp chất không cực, được tách ra từ các pha nước thấp hơn (có chứa các hợp chất cực) bằng một sự kết tủa protein bề mặt. Các protein mong muốn được phân chia một cách có chọn lọc thành một pha và các protein chất ô nhiễm khác vào giai đoạn khác. Điều này gây ra sự thanh lọc và tập trung một phần của protein. Quá trình chiết xuất là sự kết tụ của kosotropic, salting out, isotonic cosolvent và precipitation osmolytic của protein.
TPP nâng cao bằng siêu âm
Sonication tăng cường quá trình TPP đáng kể. Ultrasonically hỗ trợ TPP được áp dụng thành công cho việc tách và thanh lọc các phân tử sinh học. Một loạt các biomoelcules đã được cô lập hiệu quả hơn trong thời gian ngắn hơn. Ví dụ, enzyme từ thực vật (ví dụ bromelain, papain, invertase, chất ức chế polyphenol oxidase và trypsin), động vật (ví dụ: trypsin, α-Chymotrypsin, chymosin, pepsin và luciferase) và vi khuẩn (như lipase, α-Amylase, α-galactosidase, serratiopeptidase, cyclodextrin glycosyltransferase, và enzyme tiêu sợi huyết) được tinh chế qua TPP siêu âm. Một lợi ích bổ sung của TPP siêu âm là hoạt động tăng cường của các enzym khác nhau, dẫn đến năng suất cao hơn rõ ràng (>100%) vì enzyme hoặc protein nhắm mục tiêu kết tủa trong lớp giữa giữa các giai đoạn hữu cơ và dung dịch nước.
TPP siêu âm có thể được sử dụng hiệu quả với các mẫu thô và có thể dễ dàng mở rộng.
Sonication cải thiện việc phân chia ba pha một cách đáng kể và mang lại năng suất và độ tinh khiết cao hơn trong thời gian quy trình rút ngắn đáng kể.
- Sản lượng cao hơn
- phục hồi nhanh chóng
- độ tinh khiết cao
- tiết kiệm thời gian
- không tốn kém
- dễ chạy
- thân thiện với môi trường
- cho phòng thí nghiệm và công nghiệp
Các ví dụ cho US-TPP
TPP siêu âm để chiết xuất astaxanthin
Đối với việc chiết xuất astaxanthin (AX), việc điều trị kết hợp TPP và sonication với Hielscher's UP400S không chỉ đơn giản là dễ áp dụng, mà còn là kỹ thuật rất hiệu quả để cô lập AX từ sinh khối vi khuẩn của Paracoccus NBRC 101723. Các biến hoạt động của sonication có thể được tối ưu hóa để có được kết quả thu được tối ưu. Các thông số chế biến bằng siêu âm giống như biên độ, thời gian, nhiệt độ và lượng chiết xuất (kích cỡ, hình dạng) cũng như kích thước hạt của sinh khối, ảnh hưởng đến sự phát tán siêu âm của AX từ sinh khối đáng kể. Siêu âm của sinh khối ướt cho kết quả tốt hơn so với TPP siêu âm của sinh khối khô để khai thác nhanh chóng và hiệu quả của AX. TPP siêu âm cho kết quả thu hồi AX cao hơn 37% so với chiết xuất dung môi thông thường. (xem Chougle và cộng sự năm 2013)
TPP siêu âm để tách andrographolide từ Andrographis paniculata
Andrographolide là một chất diterpenoid labdane, được đánh giá cao vì tác dụng chống viêm, chống oxy hóa, chống viêm gan, chống ung thư và chống tiểu đường. Các nghiên cứu so sánh cho thấy TPP siêu âm không chỉ làm tăng sản lượng andrographolide mà còn cải thiện hoạt tính chống oxy hoá so với TPP truyền thống.
Bộ xử lý siêu âm hiệu suất cao
Hielscher Ultrasonics chuyên về thiết kế và sản xuất các hệ thống siêu âm công suất cao để khai thác cũng như nhiều quá trình khác.
Phạm vi sản phẩm của chúng tôi bao gồm nhỏ, thiết bị phòng thí nghiệm mạnh mẽ, máy siêu âm băng tải cao và các hệ thống công nghiệp hiệu suất cao. Đa tạp Phụ kiện cho phép thích ứng lý tưởng của hệ thống siêu âm với yêu cầu quy trình cụ thể của bạn. Tất cả các máy siêu âm Hielscher được chế tạo cho hoạt động 24/7 dưới tải đầy đủ.
Kinh nghiệm lâu năm của chúng tôi trong xử lý siêu âm cho phép chúng tôi tư vấn cho khách hàng của chúng tôi từ những bài kiểm tra đầu tiên của họ bằng siêu âm thông qua các bước tối ưu hóa và thực hiện quy trình với quy mô công nghiệp.
Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây để cho chúng tôi biết về quy trình của bạn! Chúng tôi rất vui lòng đề nghị thảo luận về các cơ hội và lợi ích của sonication cho ứng dụng của bạn.
Thiết bị siêu âm mạnh mẽ và đáng tin cậy từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- Chougle, J.A: et al. (2013): Siêu âm hỗ trợ phân vùng ba pha (UATPP): Một kỹ thuật mới được phát triển để khai thác astaxanthin từ Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Hội nghị thường niên Đại học Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 tháng 7 năm 2013.
- Ketnawa, S. et al (2017): Phân chia pha để tách enzyme: Tổng quan và các ứng dụng gần đây. Tạp chí Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 24 (1), 2017. 1-24.
- Varakumar, S. et al. (2017): Tăng cường chiết xuất oleoresin từ bột gừng (Zingiber officinale) bằng cách sử dụng enzyme hỗ trợ phân chia ba pha. Hoá học thực phẩm 216, 2017. 27-36.
- Yan J.-K. et al. (2018): Siêu âm kết hợp với phân chia ba pha để tách và tách các polysaccharide Corbicula fluminea và các cơ chế liên quan có thể có. Siêu âm Sonochemistry Vol. 40, Phần A, 2018. 128-134.
Sự kiện đáng biết
Phân vùng ba pha (TPP)
TPP là một kỹ thuật phân tách sinh học, dựa trên sự phân chia các thành phần cực, protein và các thành phần k hydro nước trong ba giai đoạn gồm nước, amoni sulfat và t-butanol.
Các enzyme điều trị và enzym công nghiệp quan trọng (ví dụ α-galactocidase, các chất ức chế α-amylase và protease) và các hợp chất tự nhiên (ví dụ diterpenes như forskolin và andrographolide) được làm sạch bằng cách phân chia ba pha. Trong khi các chất màu, lipid và các chất ức chế enzyme tích tụ trong giai đoạn dung môi trên, được tách ra từ pha nước dưới, nơi các thành phần cực như saccharides được tích tụ, bởi một lớp protein trung gian kết tủa. Kể từ T-butanol liên kết các protein kết tủa TPP, xảy ra khi coprecipitates protein-t-butanol, nó trôi nổi giữa lớp hữu cơ và nước và có thể dễ dàng tách ra và tinh chế. Nói chung, các phân tử sinh học được thu hồi ở dạng tinh khiết ở pha trộn, trong khi các chất gây ô nhiễm chủ yếu phân chia thành T-butanol (pha trên) và đến pha nước (pha đáy).
Astaxanthin
Astaxanthin (3, 3 ́-dihydroxy-ß, ß-carotene 4, 4 ́-Dione) là một keto-carotenoid thuộc về lớp terpen. Như tetraterpenoid nó được xây dựng từ năm tiền chất Carbon, isopentenyl diphosphate, và dimethylallyl diphosphate. Astaxanthin là một loài heo con màu vàng cam và do đó được phân loại như là một xanthophyll. Astaxanthin chủ yếu được tìm thấy trong vi tảo, nấm men, salmonoids, Trout, loài nhuyễn thể, tôm, tôm hùm đất, và động vật giáp xác. Như là một scavenger triệt để tự do cực mạnh, da protectant, chống ung thư và như là một Enhancer của hệ thống miễn dịch, Astaxanthin được sử dụng như là bổ sung và phụ gia trong thực phẩm, dược phẩm và Mỹ phẩm. TPP siêu âm cải thiện quá trình khai thác và tách Astaxanthin từ các nguồn tự nhiên và làm cho sản xuất kinh tế của nó áp dụng cho các cấp công nghiệp.
UIP1000hdT – Siêu âm công nghiệp 1kW