Come analizzare il contenuto di HA nel brodo di fermentazione?

Introduzione

L'acido ialuronico (HA) è un polisaccaride naturale ampiamente utilizzato nell'industria farmaceutica, cosmetica e biomedica. La produzione di HA prevede tipicamente la fermentazione di ceppi batterici e l'analisi del contenuto di HA nel brodo di fermentazione è una fase cruciale del processo produttivo per garantire la qualità e la purezza del prodotto finale. In questo articolo discuteremo i metodi per analizzare il contenuto di HA nel brodo di fermentazione. Ci auguriamo che possiate conoscere i loro vantaggi e svantaggi e selezionare i prodotti HA adatti alla vostra ricerca o alla vostra attività.

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Figura 1. Struttura chimica dell'HA

Come produrre HA con il brodo di fermentazione?

L'acido ialuronico è stato estratto dai pettini di gallo in modo convenzionale, ma questo approccio è stato abbandonato per il basso tasso di estrazione, il complesso processo di isolamento e il costo elevato. Oggi, una grande quantità di HA viene prodotta attraverso la fermentazione microbica, dove l'HA viene preparato dagli enzimi ialuronano sintasi nei microrganismi viventi. I vantaggi sono i seguenti.

• Nuovi nutrienti: Vengono create alcune nuove sostanze benefiche per l'assorbimento.
• Maggiore velocità di estrazione: Proteasi, cellulasi e altri enzimi favoriscono la rottura delle cellule vegetali e il rilascio di principi attivi nel processo, aumentando così la resa e il tasso di estrazione dell'HA.
• Più facile da assorbire: Vengono generati polipeptidi, polisaccaridi e altre piccole molecole di dimensioni nanometriche, più facili da assorbire.
• Meno effetti collaterali: Le cellule microbiche sono in grado di decomporre le sostanze nocive e di ridurre i fattori di rischio.

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Figura 2. Schema dei sistemi HPLC

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Come analizzare il contenuto di HA nel brodo di fermentazione?

Sono state impiegate numerose tecniche per migliorare l'efficienza, la produttività e la purezza della produzione di acido ialuronico. Tra questi, diversi approcci sono utilizzati per l'analisi del contenuto di HA nel processo di fermentazione.

1. Precipitazione con cloruro di cetilpiridinio

La precipitazione con cloruro di cetilpiridinio (CPC) è un metodo analitico tradizionale, seguito dalla misurazione spettrofotometrica a 540 nm. Tuttavia, presenta dei limiti, come l'interferenza di altri polisaccaridi e la bassa precisione.

2. Cromatografia liquida ad alte prestazioni

Per superare questi limiti della CPC, negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi metodi analitici. Uno di questi metodi è la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC). L'HPLC prevede la separazione delle molecole di HA in base al loro peso molecolare, seguita dalla rilevazione mediante un rivelatore UV. L'HPLC è stata ampiamente utilizzata grazie alla sua elevata sensibilità, precisione e selettività. È possibile utilizzare l'HPLC per analizzare sia il peso molecolare che il contenuto di HA nel brodo di fermentazione.

3. Elettroforesi capillare

Un altro metodo che ha guadagnato attenzione di recente è l'elettroforesi capillare (CE). La CE è una tecnica analitica ad alta risoluzione che separa le molecole di HA in base al loro rapporto carica-dimensione. Può analizzare sia il peso molecolare che il contenuto di HA nel brodo di fermentazione con un'alta risoluzione, un basso consumo di campioni e un breve tempo di analisi.

4. Spettroscopia a infrarossi

Negli ultimi anni si è cercato di sviluppare nuovi metodi analitici in grado di superare le limitazioni dei metodi esistenti. Ad esempio, è stato sviluppato un nuovo metodo basato sulla spettroscopia infrarossa (IR). Il metodo prevede la misurazione diretta degli spettri di assorbimento delle molecole di HA e i risultati vengono confrontati con una curva di calibrazione per determinare il contenuto di HA. Questo metodo presenta vantaggi quali l'elevata sensibilità, il basso costo e la semplice preparazione del campione.

5. Altri metodi

Inoltre, sono stati generati altri metodi. Ad esempio, è possibile utilizzare la spettrometria di massa (MS) per analizzare il peso molecolare e il contenuto di HA rilevando gli ioni prodotti dalle molecole di HA. Anche la cromatografia a permeazione di gel (GPC) può essere applicata per separare le molecole di HA in base al loro peso molecolare, seguita da una misurazione spettrofotometrica a 205 nm.

La Tabella 1 mostra i punti di forza e di debolezza di questi metodi. È possibile consultarla per ulteriori informazioni.

Tabella 1. Confronto tra i diversi metodi di analisi dei contenuti di HA

Conclusioni

In sintesi, l'analisi del contenuto di HA nel brodo di fermentazione è di grande importanza per la produzione di HA. Sono stati sviluppati diversi metodi analitici, ciascuno con i suoi limiti e vantaggi. La scelta del metodo dipende da fattori quali la matrice del campione, la sensibilità e l'accuratezza richieste, le attrezzature e le risorse disponibili. Lo sviluppo di nuovi metodi analitici è essenziale per migliorare l'accuratezza, la sensibilità e il rapporto costo-efficacia dell'analisi del contenuto di HA nel brodo di fermentazione.

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Riferimenti:

[1] Wang, Yan & Cai, Li-Quan & Nugraha, Bramasta & Gao, Yi & Leo, Hwa. (2013). Soluzioni idrogel attuali per la riparazione e la rigenerazione di tessuti complessi. Chimica medicinale attuale. 21. 10.2174/0929867321666131212151855.

[2] Czaplicki, Sylwester. (2013). La cromatografia nell'analisi della bioattività dei composti. 10.5772/55620.