Application of aqueous two-phase extraction to separate lysozyme from hen egg white

Wzrastające wymagania konsumentów sprawiają, że producenci żywności są coraz bardziej zainteresowani naturalnymi substancjami przeciwdrobnoustrojowymi, w miejsce powszechnie stosowanych chemicznych konserwantów. Spośród różnych, naturalnych substancji przeciwdrobnoustrojowych lizozym charakteryzuje się właściwościami hamującymi wzrost wielu bakterii chorobotwórczych, na przykład Staphylococcus i Streptococcus. W celu uzyskania handlowych preparatów lizozymu można stosować różne metody jego izolacji z białka jaja kurzego, choć nieliczne z nich wdrożono już do produkcji na skalę przemysłową. Należą do nich: wielokrotne wytrącanie za pomocą soli i krystalizacja, bezpośrednia ultrafiltracja i chromatografia jonowymienna. Ostatnio, w literaturze publikowane są informacje na temat badań nad ekstrakcją lizozymu z białka jaja kurzego w wodnych układach dwufazowych (ATPS) typu glikol polietylenowy (PEG)/roztwór soli. W porównaniu z innymi technikami separacji i oczyszczania białek, zastosowanie wodnych układów dwufazowych charakteryzuje się: krótkim czasem procesu separacji, niskim zużyciem energii, przebiegiem ekstrakcji w warunkach, które nie denaturują białek oraz stosunkowo łatwą możliwością powiększenia skali procesu. Jednak w układzie dwufazowym składającym się z glikolu polietylenowego (PEG) i roztworu soli, lizozym preferencyjnie migruje do fazy górnej wzbogaconej w PEG, co z kolei utrudnia dalszy odzysk tego enzymu. Proces separacji lizozymu w wodnych układach dwufazowych można uprościć i uczynić bardziej wydajnym poprzez zastosowanie zamiast glikolu polietylenowego (PEG) polimeru termoseparującego, zbudowanego z reszt oksyetylenu i oksypropylenu (EOPO), który tworzy fazę górną w układach dwufazowych z formującymi fazę dolną roztworami soli. W takim układzie dwufazowym, polimer EOPO zostaje oddzielony od wodnego roztworu oczyszczonego lizozymu w procesie termoseparacji polimeru, który, podobnie jak roztwór soli pozostały po pierwszym etapie procesu ekstrakcji dwufazowej, może być następnie wielokrotnie wykorzystywany.The increasing demands of consumers cause the manufacturers of food to be more and more interested in replacing commonly used chemical preservatives with natural antimicrobial substances. Among various natural antimicrobial substances, the lysozyme is characterized by properties inhibiting the growth of many pathogenic bacteria, such as Staphylococcus and Streptococcus. Different methods can be applied to separate lysozyme from hen egg white in order to obtain its commercial preparations; however, only a few have been already implemented in the industrial-scale production. They are: repeated salt precipitation and crystallization, direct ultrafiltration and ion-exchange chromatography. Recently, in the expert literature, information has been published referring to researches into the lysozyme extraction from hen egg white using aqueous two-phase systems (ATPS) such as polyethylene glycol (PEG)/salt solution. As compared to other separation and purification techniques of egg white, the application of aqueous two-phase systems is characterized by the following: short time of separation process, low energy consumption, the extraction process progresses under the conditions causing no denaturation of proteins, and a possibility to relatively easily scale-up the entire process. However, in the system composed of polyethylene glycol (PEG) and salt solution, the lysozyme preferentially migrates to the PEG-rich top-phase, and, therefore, it is difficult to subsequently recover this enzyme. The process of separating lysozyme in ATPSs can be simplified and made more efficient if a thermo-separating polymer is used instead of polyethylene glycol (PEG). The thermo-separating polymer is composed of ethylene oxide-propylene oxide (EOPO) forming the top phase in the two-phase systems with salt solutions forming the bottom phase. In this two-phase system, the EOPO polymer is separated from the aqueous solution of the purified lysozyme during a thermo-separation process of the polymer, which can be repeatedly applied just as the salt solution left after the first stage of the two-phase extraction