SEPARATION OF LACTOFERRIN FROM WHEY IN THREE-PHASE EXTRACTION SYSTEMS (TPP METHOD)
SEPARACJA LAKTOFERYNY Z SERWATKI W EKSTRAKCYJNYCH UKŁADACH TRÓJFAZOWYCH

Radosław Demczyński, Aleksandra M. Dolata, Kinga Bombczyńska, Wojciech Białas, Tomasz Jankowski
2013 Zywnosc Nauka Technologia Jakosc/Food Science Technology Quality  
RADOSŁAW DEMBCZYŃSKI, ALEKSANDRA M. DOLATA, KINGA BOMBCZYŃSKA, WOJCIECH BIAŁAS, TOMASZ JANKOWSKI  SEPARACJA LAKTOFERYNY Z SERWATKI W EKSTRAKCYJNYCH UKŁADACH TRÓJFAZOWYCH S t r e s z c z e n i e Do separacji laktoferyny z serwatki zastosowano ekstrakcję w układach trójfazowych. W pracy zbadano 72 warianty układów trójfazowych, które różniły się stopniem wysycenia serwatki siarczanem amonu, pH oraz objętościowym stosunkiem serwatki do tert-butanolu. W powstałych fazach oznaczono stężenie
more » ... no stężenie laktoferyny i zawartość białka ogólnego w celu wyznaczenia parametrów separacji, takich jak: stopień oczyszczenia oraz wydajność odzysku laktoferyny. Na podstawie uzyskanych doświadczalnie parametrów separacji opracowano model matematyczny. Ustalony na jego podstawie optymalny układ trójfazowy składał się z serwatki o pH 10 wysyconej w 35 % siarczanem amonu, natomiast objętościowy stosunek serwatki do tert-butanolu wynosił 1 : 0,5. Takie warunki ekstrakcji umożliwiały uzyskanie w fazie dolnej układu trójfazowego preparatu laktoferyny o stopniu oczyszczenia wynoszącym około 3. Wydajność ekstrakcji laktoferyny w tej fazie była równa 26 %. Słowa kluczowe: układ trójfazowy, laktoferyna, serwatka, tert-butanol, ekstrakcja Wprowadzenie Laktoferyna (LF) jest jednym z białek o właściwościach bioaktywnych wchodzących w skład białek serwatkowych. Jej stężenie w serwatce mleka wynosi od 50 do 120 mg/dm 3 [12, 14, 27] . Białko to występuje również w wydzielinach innych niż mleko, takich jak: łzy, pot, ślina, a także w wielu narządach, błonach surowiczych oraz w drugorzędowych ziarnistościach granulocytów obojętnochłonnych u ssaków [1, 15] . Laktoferyna należy do grupy transferyn i jest glikoproteiną o budowie monomerycznej, której łańcuch polipeptydowy o masie 80 000 Da składa się z dwóch kulistych płatów połączonych regionem zawiasowym [22] . Funkcje laktoferyny związane są z mechanizmami naturalnej odporności organizmu. Wykazuje ona właściwości bakteriostatycz-ne, bakteriobójcze, antywirusowe, immunomodulujące, przeciwgrzybiczne i przeciwpasożytnicze, a także przeciwnowotworowe oraz przeciwzapalne [15, 23] . Laktoferyna jest przeciwutleniaczem, ma aktywność prokoagulanta nowotworowego, rybonukleazy, proteazy, a in vitro wykazuje działanie czynnika aktywującego transkrypcję kilku genów [16, 29] . Laktoferyna (bLF) jest izolowana na skalę przemysłową od 1985 r. głównie z mleka i z serwatki. Szacuje się, że jej roczna światowa produkcja wynosi 60 -79 t. Białko to znajduje zastosowanie w kosmetyce, produkcji preparatów odżywczych dla niemowląt oraz jako suplement produktów mlecznych (np. chudego mleka, jogurtów). Preparaty laktoferyny mają także formę tabletek [28, 29] . Ze względu na denaturację laktoferyny surowce do jej produkcji nie mogą być poddawane pasteryzacji. Najczęstszym sposobem otrzymywania preparatów zawierających bLF przez firmy produkujące suplementy jest wykorzystanie chromatografii kationowymiennej [29] . Izolacja laktoferyny od innych białek jest możliwa, gdyż dwa główne białka serwatki (-laktoalbumina i β-laktoglobulina) mają inne punkty izoelektryczne (pI). Zastosowanie odpowiedniego pH powoduje, że laktoferynę można związać na wymieniaczu jonowym, a następnie eluować jako osobną frakcję z powierzchni wymieniacza przy użyciu roztworu soli o odpowiednim stężeniu [18] . W procesach oczyszczania laktoferyny stosowane są też różne modyfikacje chromatografii powinowactwa, w tym specjalnie dobrane ligandy. Wykorzystuje się m.in. metale przejściowe (miedź) i różnego rodzaju związki chemiczne o charakterze anionów, takie jak: heparyna, cząsteczki DNA oraz specyficzne przeciwciała. Dotychczas wymienione metody stosowano jedynie w skali laboratoryjnej, podobnie jak filtrację żelową i chromatografię oddziaływań hydrofobowych [13, 29] . Tradycyjne metody chromatograficzne cechuje wiele niedogodności związanych z dużymi objętościami serwatki i znaczną koncentracją w nich białek, zanieczyszczeniami, długimi cyklami oraz spadkiem ciśnienia wzdłuż kolumny chromatograficznej i skomplikowanym procesem kontrolnym [20] . Chromatografia z żywicą jonowymienną jest procesem kosztownym, co sprawia że otrzymana za jej pomocą LF o czystości 98 % osiąga przeciętną cenę 1 USD za 1 g [19] . Dlatego modyfikuje się te metody w celu uproszczenia procedury, powiększenia skali i obniżenia kosztów. Służy temu np. adsorpcyjna chromatografia membranowa [20] oraz membranowa chromatografia powinowactwa [31] . W celu obniżenia kosztów otrzymywania LF próbowano także zastosować wstępną izolację LF z mleka za pomocą frakcjonowania z wytworzeniem piany [19] . Proces miał na celu zwiększenie koncentracji rozpuszczonych cząsteczek konkretnego białka. Uzyskanie z serwatki laktoferyny o wysokiej czystości przy użyciu konwencjonalnych metod chromatograficznych jest dodatkowo utrudnione ze względu na występowanie razem z nią laktoperoksydazy, której cząsteczka niewiele różni się pod
doi:10.15193/zntj/2013/86/119-136 fatcat:bozhwgtz75e6ndgrbkrxaaz5ym