Phân vùng ba pha tăng cường siêu âm

• Phân vùng ba pha (TPP) là một kỹ thuật để chiết xuất, tách và tinh chế các thành phần, ví dụ như lipid, enzyme, polysacarit và các phân tử sinh học khác, từ vật liệu sinh học.
• Phân vùng ba pha hỗ trợ siêu âm vượt trội so với phân vùng ba pha thông thường bởi năng suất cao hơn, độ tinh khiết được cải thiện và tốc độ đặc biệt.
• Phân vùng ba pha siêu âm được áp dụng cho khối lượng nhỏ và lớn và có thể dễ dàng thu nhỏ để sản xuất công nghiệp.

Siêu âm ba pha partitoning

Phân vùng ba pha

Phân vùng ba pha (TPP) là một quá trình một bước đơn giản và hiệu quả để tách, tinh chế và tập trung các phân tử sinh học như enzyme, lipid, polysacarit, v.v. từ các hỗn hợp phức tạp.
TPP được thực hiện bằng cách bổ sung tuần tự một lượng muối vừa đủ (thường là amoni sunfat) và dung môi hữu cơ (chủ yếu t-butanol/Tert-butanol). Các muối như amoni sunfat được sử dụng ở 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 để loại bỏ các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp như lipid, phenolics và một số chất tẩy rửa. Từ t-butanol có nhiệt độ sôi cao, nhưng ít cháy hơn ethanol và metanol, t-butanol là dung môi ưa thích cho TPP.
Sau khi xử lý chiết xuất thô và decantation, hỗn hợp tách thành ba giai đoạn riêng biệt: dung môi trên (t-butanol) pha chứa các hợp chất không phân cực, được tách ra khỏi pha nước dưới (chứa các hợp chất phân cực) bởi một kết tủa protein xen kẽ. Các protein mong muốn được phân chia có chọn lọc thành một pha và các protein gây ô nhiễm khác sang pha khác. Điều này gây ra sự thanh lọc một phần và nồng độ protein. Quá trình chiết xuất là sự pha trộn của kosmotropic, muối ra, dung môi đẳng trương và kết tủa thẩm thấu của protein.

Phân vùng ba pha tăng cường siêu âm

Sonication tăng cường đáng kể quá trình TPP. Phân vùng ba pha hỗ trợ siêu âm được áp dụng thành công cho việc tách và thanh lọc các phân tử sinh học. Một loạt các biomoelcules đã được phân lập hiệu quả hơn trong thời gian ngắn hơn. Ví dụ, các enzyme từ thực vật (ví dụ bromelain, papain, invertase, polyphenol oxidase và chất ức chế trypsin), động vật (ví dụ trypsin, α-chymotrypsin, chymosin, pepsin và luciferase) và vi khuẩn (ví dụ lipase, α-amylase, α-galactosidase, serratiopeptidase, cyclodextrin glycosyltransferase và enzyme tiêu sợi huyết) đã được tinh chế thông qua TPP siêu âm. Một lợi ích bổ sung của phân vùng ba pha siêu âm là tăng cường hoạt động của các enzyme khác nhau, dẫn đến năng suất cao hơn rõ ràng (khoảng 100%) kể từ khi enzyme hoặc protein mục tiêu kết tủa ở lớp giữa giữa các pha hữu cơ và nước.
Phân vùng ba pha siêu âm có thể được sử dụng hiệu quả với các mẫu thô và có thể dễ dàng mở rộng quy mô.

Ví dụ về phân vùng ba pha siêu âm (US-TPP)

TPP siêu âm để khai thác astaxanthin

Đối với việc chiết xuất astaxanthin (AX), việc xử lý kết hợp TPP và sonication với sonicator Hielscher UP400S không chỉ đơn giản và dễ dàng áp dụng, mà còn là kỹ thuật rất hiệu quả để phân 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 khai thác tối ưu. Các thông số xử lý siêu âm auch như biên độ, thời gian, nhiệt độ và tàu khai thác (kích thước, hình dạng) cũng như kích thước hạt của sinh khối, ảnh hưởng đến việc phát hành siêu âm của AX từ sinh khối đáng kể. Ultrasonication 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 dẫn đến phục hồi AX cao hơn 37% so với khai thác dung môi thông thường. (xem Chougle et al. 2013)

TPP siêu âm để tách andrographolide từ Andrographis paniculata

Andrographolide là một diterpenoid labdane, được đánh giá cao về tác dụng chống viêm, chống oxy hóa, bảo vệ gan, chống ung thư và chống tiểu đường. Các nghiên cứu so sánh cho thấy TPP siêu âm không chỉ làm tăng năng suất của andrographolide mà còn cải thiện hoạt động chống oxy hóa so với TPP thông thường.

Sonicators hiệu suất cao để phân vùng ba pha

Hielscher Ultrasonics chuyên 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 sonicator phòng thí nghiệm nhỏ, mạnh mẽ, đồng nhất băng ghế dự bị mạnh mẽ và hệ thống siêu âm hiệu suất cao công nghiệp. Các phụ kiện đa tạp cho phép thích ứng lý tưởng của hệ thống siêu âm theo yêu cầu quy trình cụ thể của bạn. Tất cả các sonicators Hielscher được xây dựng 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 từ các thử nghiệm đầu tiên của họ với siêu âm thông qua các bước tối ưu hóa quy trình và thực hiện trên quy mô công nghiệp.
Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây để cho chúng tôi biết về quy trình của bạn! Chúng tôi vui mừng khuyên bạn nên thảo luận về các cơ hội và lợi ích của sonication cho ứng dụng của bạn.

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 chiết xuất 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 vùng 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 thân rễ gừng (Zingiber officinale) bằng cách sử dụng phân vùng ba pha hỗ trợ enzyme. Hóa học thực phẩm 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Siêu âm hiệp đồng với phân vùng ba pha để chiết xuất và tách Corbicula fluminea polysacarit và các cơ chế liên quan có thể. Siêu âm Sonochemistry Vol. 40, Phần A, 2018. 128-134.