Applikazzjoni ta 'Ultrafiltrazzjoni fl-Estrazzjoni tal-Kallaġen Naturali

Il-kollaġen, bħala riżors naturali tal-proteini, għandu bijokompatibilità tajba, antiġeniċità baxxa, bijodegradabilità u emostasi, l-istruttura helical stretta tiegħu u l-karatteristiċi tiegħu stess, li kollha jipprovdu prerekwiżiti għall-industrijalizzazzjoni tiegħu. Il-kollaġen u l-prodotti sekondarji tiegħu mhux biss jintużaw bħala materjali tal-ippakkjar, kożmetiċi u prodotti għall-kura tas-saħħa, iżda wkoll bħala addittivi tal-ikel biex itejbu l-prodott tal-laħam, u għandu rwol importanti, speċjalment fil-qasam mediku.

 

X'inhu Collagen?

 

Il-kollaġen huwa makromolekula bijoloġika, il-komponent ewlieni tat-tessut konnettiv tal-annimali, u l-proteina funzjonali l-aktar abbundanti u mqassma b'mod wiesa 'f'mammiferi, li tammonta għal 25% sa 30% tal-proteina totali, u anke sa 80% jew aktar f'xi organiżmi. Huwa għandu r-rwol ta 'tessut li jgħaqqad fiċ-ċelloli tal-annimali.

Huwa mkejjel li l-ġisem ta 'adult għandu madwar 3kg kollaġen, li prinċipalment jeżisti fil-ġilda tal-bniedem, għadam, għajnejn, snien, għeruq, organi interni (inklużi qalb, stonku, imsaren, vini) u partijiet oħra tal-ġisem tal-bniedem, u tiegħu il-funzjoni hija li żżomm il-morfoloġija u l-istruttura tal-ġilda u t-tessuti u l-organi, u hija wkoll materja prima importanti għat-tiswija ta 'diversi tessuti wara korriment.

 

Hemm ħafna tipi ta 'proteina tal-kollaġen, u t-tipi komuni huma tip I, tip II, tip III, tip V u XI. Minħabba l-bijokompatibilità, il-bijodegradabilità u l-bijoattività tajba tiegħu, il-kollaġen intuża ħafna fl-ikel, mediċina, inġinerija tat-tessuti, kożmetiċi u oqsma oħra.

Kif estratt il-kollaġen naturali

It-tessuti tal-annimali mill-bhejjem u t-tjur huma l-mod ewlieni għan-nies biex jiksbu kollaġen naturali u l-peptidi tal-kollaġen tiegħu. Madankollu, minħabba mard tal-annimali relatat u ċertu twemmin reliġjuż, l-użu tan-nies tal-kollaġen u l-prodotti tiegħu minn mammiferi tal-art huwa limitat, u l-iżvilupp qed idur gradwalment għal organiżmi tal-Baħar. L-Awtorità Ewropea dwar is-Sigurtà fl-Ikel (EFSA) ikkonfermat li anki l-kollaġen derivat mill-għadam tal-annimali m’għandux il-potenzjal li jinfetta l-marda tal-baqar tal-ġenn u mard ieħor relatat. Minħabba differenzi fil-kompożizzjoni tal-aċidu amminiku u l-grad ta 'crosslinking, l-annimali akkwatiċi, speċjalment il-kollaġen rikki fl-iskart tal-ipproċessar tagħhom bħall-ġilda, l-għadam u l-iskala, għandhom ħafna vantaġġi li l-kollaġen tal-bhejjem m'għandux. Barra minn hekk, il-collagen derivat minn annimali tal-Baħar huwa ovvjament superjuri għall-collagen minn annimali tal-art f'xi aspetti, bħal antiġeniċità baxxa u ipoallerġeniċità. Għalhekk, il-kollaġen akkwatiku jista 'gradwalment jissostitwixxi l-collagen tal-annimali terrestri. Il-proċess ta 'estrazzjoni tal-collagen mill-iskali tal-ħut tal-karpjun tal-ħaxix ittieħed bħala eżempju.

 

Estrazzjoni tal-kollaġen mill-iskali tal-ħut tal-karpjun tal-ħaxix bil-metodu ta 'ultrafiltrazzjoni

1. Materjali u metodi

1.1 Kampjun tat-test

Estratt akweju tal-kollaġen mhux raffinat.

1.2 Metodi tat-test

1.2.1 Rotta tal-proċess tal-ultrafiltrazzjoni

 

1.2.2 Determinazzjoni tal-proċess ta' qabel il-filtrazzjoni

F'dan it-test, il-metodu ta 'filtrazzjoni bil-vakwu u l-metodu ta' mikrofiltrazzjoni huma mqabbla u analizzati biex jiddeterminaw l-aħjar proċess ta 'filtrazzjoni ta' qabel il-filtrazzjoni. Il-metodi speċifiċi tat-test huma kif ġej:

① L-estratt tal-ilma tal-kollaġen mhux raffinat ġie ffiltrat b'ippumpjar bil-vakwu ta 'karta tal-filtru biex jitneħħew partiċelli sospiżi u impuritajiet fl-estratt tal-ilma.

② L-estratt tal-ilma tal-kollaġen mhux raffinat ġie ffiltrat b'membrana ta 'mikrofiltrazzjoni 0.2μm biex tneħħi materja li ma tinħallx u impuritajiet fl-estratt tal-ilma.

 

1.2.3 Għażla tad-daqs tal-pori tal-membrana tal-ultrafiltrazzjoni

Id-daqs tal-pori tal-membrana tal-ultrafiltrazzjoni kien 100 kDa.

 

1.2.4 Esperiment ta 'fattur uniku ta' proċess ta 'purifikazzjoni ta' ultrafiltrazzjoni

It-teknoloġija tal-ultrafiltrazzjoni ntużat biex tippurifika l-estratt tal-ilma tal-kollaġen mhux raffinat, u ġew studjati esperimenti b'fattur wieħed dwar l-effetti tal-pressjoni operattiva, it-temperatura operattiva u l-valur tal-pH fuq iż-żamma tal-kollaġen. Wara li t-tagħmir ta 'ultrafiltrazzjoni inbeda għal perjodu ta' żmien u stabbilizzat, ġiet studjata l-influwenza ta 'diversi fatturi fuq iż-żamma tal-kollaġen.

 

1.2.5 Formula tal-Kalkolu

 

2. Riżultati u analiżi

2.1 Riżultati ta 'analiżi tal-proċess ta' prefiltrazzjoni

Ir-riżultati tat-tqabbil taż-żewġ metodi ta 'filtrazzjoni ta' estrazzjoni bil-vakwu u mikrofiltrazzjoni huma murija fit-tabella li ġejja.

 

Jista 'jidher mit-tabella li kemm il-metodu ta' filtrazzjoni bil-vakwu kif ukoll il-metodu ta 'mikrofiltrazzjoni jistgħu jneħħu impuritajiet u solidi li ma jinħallux fis-soluzzjoni, iżda l-metodu ta' mikrofiltrazzjoni għandu effett protettiv aħjar fuq il-proteini, jiġifieri, it-telf mhuwiex ovvju, u l-metodu ta 'filtrazzjoni bil-vakwu huwa faċli biex tikkawża telf ta 'proteini. Barra minn hekk, il-metodu ta 'filtrazzjoni bil-vakwu jidher turbidità wara li l-filtrat jitqiegħed għal perjodu ta' żmien, u l-mikrofiltrat għadu ċar u trasparenti, għalhekk il-mikrofiltrazzjoni hija magħżula bħala l-proċess ta 'pretrattament ta' ultrafiltrazzjoni.

 

2.2 Test ta 'fattur uniku tal-proċess ta' ultrafiltrazzjoni

2.2.1 Influwenza tal-pressjoni ta 'ultrafiltrazzjoni fuq ir-rata ta' żamma

Taħt il-kundizzjoni ta' temperatura 40 grad u pH=9.0, l-influwenza ta' pressjonijiet ta' ultrafiltrazzjoni differenti (0.07MPa, {{9} }.09MPa, 0.11MPa, 0.13MPa u 0.15MPa) fuq iż-żamma tal-proteini ġie studjat. Ir-riżultati huma murija fil-figura hawn taħt.

Kif jidher mill-figura ta 'hawn fuq, biż-żieda tal-pressjoni operattiva, ir-rata ta' żamma tal-proteina tonqos gradwalment. Meta l-pressjoni operattiva hija {{0}}.07MPa, ir-rata ta 'żamma tal-proteini hija 96.53%, u meta l-pressjoni operattiva hija 0.15MPa, ir-rata ta' żamma tal-proteini hija 84.38%. Dan huwa minħabba li l-effett ta 'separazzjoni ta' ultrafiltrazzjoni fuq is-sustanzi jitwettaq mid-differenza tal-pressjoni. Fil-medda ta 'pressjoni operattiva baxxa, molekuli żgħar jistgħu jgħaddu malajr mill-membrana, filwaqt li molekuli kbar jistgħu jinqabdu mill-membrana ta' ultrafiltrazzjoni u jakkumulaw fuq il-wiċċ tal-membrana. F'dan iż-żmien, il-wiċċ tal-membrana u l-estratt tal-ilma jiffurmaw differenza ta 'konċentrazzjoni, li tirriżulta fir-reżistenza tal-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni. F'dan iż-żmien, il-pressjoni hija relattivament baxxa, u ma jistax ikollha impatt kbir fuq ir-rata ta 'żamma. Madankollu, biż-żieda tal-pressjoni, ir-reżistenza tal-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni tiżdied gradwalment, u d-differenza tal-konċentrazzjoni bejn il-wiċċ tal-membrana u l-estratt tal-ilma tilħaq ekwilibriju. Meta l-pressjoni taqbeż dan l-ekwilibriju, jista 'jiġi ffurmat saff tal-ġel fuq il-wiċċ tal-membrana (li hija konsistenti mat-teorija li l-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni u s-saff ta' kondensazzjoni huma ffurmati matul l-ultrafiltrazzjoni), u l-pressjoni tkompli tiżdied, il-ħxuna tas-saff tal-ġell tiżdied , u l-proteina li tibqa 'fuq il-wiċċ tal-membrana tiżdied ukoll. Dan jirriżulta f'rata ta 'żamma aktar baxxa. Sabiex jiġi żgurat l-effett ta 'separazzjoni tal-membrana, l-aħjar parametru tal-pressjoni operattiva huwa 0.07MPa.

 

2.2.2 Influwenza tat-temperatura fuq iż-żamma tal-proteini

Taħt il-kundizzjonijiet ta '{{0}}.11MPa pressjoni u pH=9.0, l-effetti ta' temperaturi differenti, jiġifieri 25 grad , 30 grad , 35 grad , 40 grad u 45 grad , fuq il-proteina żamma ġew studjati. Ir-riżultati huma murija fil-figura hawn taħt.

Kif jidher mill-figura ta 'hawn fuq, ir-rata ta' żamma tal-membrana ta 'ultrafiltrazzjoni tiżdied gradwalment maż-żieda tat-temperatura, u tilħaq il-massimu f'45 grad, b'rata ta' żamma ta '97.01%. Dan għaliex il-viskożità tal-kollaġen hija relatata mill-qrib mat-temperatura. Meta t-temperatura tkun baxxa, il-viskożità tal-kollaġen hija akbar, u l-akkumulazzjoni tal-kollaġen fuq il-wiċċ tal-membrana hija faċli biex tifforma reżistenza, li tirriżulta f'rata ta 'żamma baxxa. Meta t-temperatura tiżdied, il-viskożità tal-kollaġen tonqos, l-interazzjoni bejn il-molekuli tal-kollaġen tiddgħajjef, u r-rata ta 'trasferiment tal-massa tiżdied, il-fenomenu tal-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni jiddgħajjef, u r-rata ta' żamma tiżdied. Raġuni oħra għaż-żieda tar-rata ta 'żamma hija li t-temperatura tiżdied, is-solubilità tal-kollaġen tiżdied ukoll b'mod korrispondenti, u l-fenomenu tal-kollaġen li jimblokka l-membrana jitnaqqas, għalhekk l-aħjar temperatura ta' ultrafiltrazzjoni hija ta '45 grad.

 

2.2.3 Influwenza tal-valur tal-pH fuq iż-żamma tal-proteini

Taħt il-kundizzjonijiet ta' pressjoni ta' {{0}}.11MPa u temperatura ta' 40 gradi, l-influwenza ta' kundizzjonijiet ta' pH differenti, jiġifieri pH=6.0, pH{{ 5}}.{{10}}, pH=8.0, pH{=9.0 u pH{=10}.0, fuq ir-rata ta' żamma ġew studjati. Ir-riżultati huma murija fil-figura hawn taħt.

 

As can be seen from the figure above, in the range of pH 6-7, the protein retention rate decreases with the increase of pH value, and the minimum value is 82.13% when pH=7.0; when pH>7, the retention rate gradually increases with the increase of pH value. This is because the isoelectric point of collagen is pH=7. At the isoelectric point, the protein is in a state of precipitation, which is easy to stay on the surface of the membrane and block the membrane, thus reducing the retention rate. When pH>7, ir-rata ta 'żamma tiżdied gradwalment maż-żieda tal-valur tal-pH. Dan huwa minħabba li l-membrana tal-ultrafiltrazzjoni hija membrana tal-aġġru tal-poliether b'ċarġ negattiv, u l-kollaġen huwa ċċarġjat b'mod negattiv taħt kundizzjonijiet alkalini. Il-molekuli tal-kollaġen iċċarġjati b'mod negattiv jiffurmaw stat reċiprokament esklussiv mal-membrana tal-ultrafiltrazzjoni bl-istess ħlas, u b'hekk il-molekuli tal-kollaġen mhumiex faċli biex jibqgħu fuq il-wiċċ tal-membrana u jimblokkaw il-membrana. Għalhekk, l-aħjar valur tal-pH tal-ultrafiltrazzjoni huwa 8-10.

 

2.3 Ottimizzazzjoni tal-proċess ta 'ultrafiltrazzjoni u verifika tar-riżultat

Skont l-analiżi tas-softwer Design-Expert8.05, l-aħjar parametri tal-proċess huma: pressjoni operattiva 0.14MPa, temperatura operattiva 40.98 grad, pH tas-soluzzjoni{{7 }}.43, u r-rata ta 'żamma hija 92.551%. Meta wieħed iqis l-operabilità tal-parametri attwali, il-kundizzjonijiet tal-ultrafiltrazzjoni ġew magħżula bħala pressjoni operattiva ta '0.14MPa, temperatura operattiva ta' 40 grad u valur ta 'pH 9.50 tas-soluzzjoni materjali, u l-verifika tat-test inbdiet wara li s-sistema ta' ultrafiltrazzjoni kienet bdiet u stabbilizzata. Ir-riżultat tar-rata ta' żamma kien (92.61±0.1) % (n=3). Il-valuri mbassra tal-ekwazzjoni huma bażikament simili għall-valuri mkejla, li turi li r-riżultati tal-parametri tal-kundizzjoni mbassra jaqblu mar-riżultati tal-kundizzjoni attwali.

 

2.4 Riżultati ta 'analiżi elettroforetika

Il-kollaġen purifikat ġie analizzat bl-elettroforeżi SDS-PAGE, u r-riżultati ġew murija fil-figura li ġejja.

 

Kif jidher mill-figura ta 'hawn fuq, il-korsija 1 hija l-kollaġen purifikat ta' dan it-test, u l-korsija 2 hija l-kampjun standard tal-kollaġen tal-għoġol tal-għoġol. Jista 'jidher mill-elettroforesi SDS-PAGE li l-kollaġen f'dan l-istudju jista' jiġi identifikat bħala kollaġen, iżda l-konfini bejn il-katina tal-peptide a1 u l-katina tal-peptide a2 jidhru li mhumiex ċari. Jista 'jidher mill-mappa elettroforetika li m'hemm l-ebda impurità oħra tal-proteina, għalhekk jista' jiġi konkluż li l-kollaġen purifikat huwa għoli fil-purità.

Dwar Guidling

 

Guidling Technology hija intrapriża nazzjonali ta 'teknoloġija għolja li tiffoka fuq bijofarmaċewtiċi, kultura taċ-ċelluli, purifikazzjoni u konċentrazzjoni ta' bijomediċina, dijanjosi u fluwidi industrijali. Aħna żviluppajna b'suċċess apparati ta 'filtru ċentrifugali, kasetts ta' ultrafiltrazzjoni u mikrofiltrazzjoni, filtru tal-virus, sistema TFF, filtru tal-fond, fibra vojta, eċċ Li jissodisfaw bis-sħiħ ix-xenarji ta 'applikazzjoni ta' bijofarmaċewtiċi, kultura taċ-ċelluli, eċċ. Il-membrani u l-filtri tal-membrana tagħna jintużaw ħafna f'konċentrazzjoni, estrazzjoni u separazzjoni ta 'prefiltrazzjoni, mikrofiltrazzjoni, ultrafiltrazzjoni u nanofiltrazzjoni. Il-ħafna linji ta 'prodotti tagħna, minn filtrazzjoni żgħira tal-laboratorju li tintuża darba għal sistemi ta' filtrazzjoni tal-produzzjoni, ittestjar ta 'sterilità, fermentazzjoni, kultura taċ-ċelluli u aktar, jissodisfaw il-ħtiġijiet tal-ittestjar u l-produzzjoni. Guidling Technology qed jistenna bil-ħerqa li jikkopera miegħek!