استخلاص بيتا-غلوكان من الفطر باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية

يتضمن استخلاص بيتا-غلوكان من الفطر لأغراض الاختبارات المخبرية أو الإنتاج مزيجًا من تقطيع الفطر أو طحنه أو سحقه، والاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية، وترسيب بيتا-غلوكان. فيما يلي مخطط مبسط لعملية استخلاص بيتا-غلوكان، مع أمثلة على الأحجام والأوزان لتجربة على النطاق المخبري. يرجى ملاحظة أن الظروف والقياسات المحددة قد تختلف باختلاف نوع الفطر ودرجة نقاوة بيتا-غلوكان المطلوبة.

المواد والمعدات

• الفطر (مثلًا، 100g من الفطر المقطع أو المقطع إلى شرائح)
• ماء مقطر بارد (مثلًا، 500mL)
• خلاط أو مطحنة
• كؤوس أو دوارق زجاجية
• ورق ترشيح أو منظومة ترشيح بالتفريغ
• جهاز طرد مركزي (اختياري)
• كحول (مثل الإيثانول) للترسيب
• ثلاجة
• فرن تجفيف

بروتوكول استخلاص بيتا-غلوكان

1. اطحن الفطر أو اسحقه (مثل فطر الشاغا أو فطر عرف الأسد) إلى جسيمات خشنة يتراوح حجمها تقريبًا بين 1 و3 مليمترات. على سبيل المثال، استخدم 100g من جسيمات الفطر المجفف.
2. ثم أضف جسيمات الفطر إلى كأس أو دورق زجاجي.
3. بعد ذلك، أضف 500mL من الماء المقطر إلى الكأس المحتوي على جسيمات الفطر المراد استخلاصها. قد تختلف نسبة الماء إلى الفطر باختلاف نوع الفطر المحدد وحجم الجسيمات.
4. بعد تقليب المعلق، عالج المزيج بالموجات فوق الصوتية باستخدام مجانس مخبري بالموجات فوق الصوتية (مثل UP400St المزود بسونوترود بقطر 22mm عند سعة اهتزاز 100%، أو UP200Ht المزود بسونوترود بقطر 14mm عند سعة اهتزاز 100%)، وحافظ على درجة حرارة أقل من 90°C. تساعد درجات الحرارة المنخفضة على الحفاظ على المركبات الحساسة للحرارة، مثل بيتا-غلوكان، أثناء الاستخلاص. عالج بالموجات فوق الصوتية لمدة تقارب 5 إلى 10 دقائق عند استخدام UP400St، ولمدة 10 إلى … دقائق عند استخدام UP200Ht، على التوالي. يرجى ملاحظة أن درجة الحرارة ووقت الاستخلاص قد يختلفان باختلاف القدرة فوق الصوتية المستخدمة. وبالطبع، تتطلب الأحجام الأكبر أوقات معالجة بالموجات فوق الصوتية أطول.
5. رشّح المزيج المعالج بالموجات فوق الصوتية عبر ورق ترشيح، أو استخدم منظومة ترشيح بالتفريغ لفصل السائل (المحتوي على بيتا-غلوكان المستخلص) عن بقايا الفطر الصلبة.
6. ثم رسّب بيتا-غلوكان من السائل بإضافة الكحول (مثل الإيثانول). يمكنك عادةً استخدام حجم من الكحول يعادل 2–3 أضعاف حجم السائل للترسيب.
7. بعد ذلك، احفظ المزيج في ثلاجة لعدة ساعات للسماح بترسيب بيتا-غلوكان.
8. بعد الترسيب، يمكنك سكب السائل بحذر وجمع راسب بيتا-غلوكان.
9. أخيرًا، جفف بيتا-غلوكان في فرن عند درجة حرارة منخفضة (مثلًا، 40–50°C) حتى تتم إزالة الكحول بالكامل وتحصل على مسحوق جاف.

يوضح هذا الفيديو الاستخلاص عالي الكفاءة من فطر عرف الأسد باستخدام المجانس بالموجات فوق الصوتية Hielscher UP200Ht.

تختلف أنواع الفطر في خصائصها. لذلك، قد تختلف عملية استخلاص بيتا-غلوكان تبعًا لعوامل مثل نوع الفطر المحدد، وحالة الفطر (مجفف أو طازج)، وحجم الجسيمات، ودرجة حرارة الاستخلاص. لتحسين إجراء الاستخلاص، جرّب معلمات مختلفة، بما في ذلك تغيير نسب المادة الصلبة إلى السائل، وضبط درجات الحرارة، واستكشاف مذيبات متنوعة، واختبار مدد مختلفة للمعالجة بالموجات فوق الصوتية وإعدادات مختلفة لسعة الاهتزاز.

الاستخلاص الإنزيمي لبيتا-غلوكان بمساعدة الموجات فوق الصوتية

الاستخلاص الإنزيمي بمساعدة الموجات فوق الصوتية هو طريقة تُستخدم لاستخلاص بيتا-غلوكان من الفطر بالجمع بين الإنزيمات والموجات فوق الصوتية. تعزز هذه العملية كفاءة الاستخلاص من خلال تفكيك جدران خلايا الفطر وتسهيل تحرير بيتا-غلوكان.

توسيع نطاق استخلاص بيتا-غلوكان من الفطر

بمجرد وضع بروتوكول لاستخلاص بيتا-غلوكان يلبي متطلباتك، يمكن أن يكون توسيع نطاق عملية الاستخلاص إجراءً مباشرًا.

توسيع نطاق الاستخلاص على دفعات

إذا كنت تخطط لتوسيع النطاق باستخدام طريقة الاستخلاص على دفعات، فإننا نوصي بزيادة حجم الدفعة مع إبقاء نسب المادة الصلبة إلى السائل وجميع المعلمات الأخرى ثابتة. إذا واصلت استخدام المجانس نفسه بالموجات فوق الصوتية، فتأكد من زيادة وقت المعالجة بالموجات فوق الصوتية بصورة تناسبية. بالنسبة إلى الدفعات التي تتجاوز 1 لتر، يمكنك التفكير في إضافة جهاز تقليب بطيء للحفاظ على الجسيمات معلقة وتحسين تجانس الاستخلاص. تُظهر الصورة أدناه منظومة استخلاص على دفعات بسعة 8 لترات تستخدم مجانسًا بالموجات فوق الصوتية UP400St مع جهاز تقليب مخبري.

استخلاص الفطر ضمن خط التدفق

للراغبين في استخلاص كميات أكبر من بيتا-غلوكان من الفطر بصورة مستمرة، تقدم Hielscher Ultrasonics مفاعلات خلايا تدفق مصممة لاستخلاص المواد النباتية. إذا كان هذا يناسب احتياجاتك، فإننا نشجعك على التواصل معنا مباشرةً للحصول على مزيد من المعلومات. سيسر فريقنا التقني مساعدتك في تحديد المنظومة الأنسب لاحتياجاتك المحددة. ومع ذلك، قد يكون إجراء التجربة على النطاق المخبري المذكورة سابقًا باستخدام نوع الفطر المحدد لديك ذا قيمة كبيرة لفهم متطلبات العملية بدقة. تُظهر الصورة أدناه مفاعل خلية تدفق كبيرًا مزودًا بمجانس بالموجات فوق الصوتية UIP4000hdT لاستخلاص بيتا-غلوكان من نحو 50 إلى 200 لتر من معلق الفطر والمذيب في الساعة.

التركيز التجريبي لبيتا-غلوكان في أنواع الفطر

ستجد أدناه قائمة بتركيزات بيتا-غلوكان المحددة تجريبيًا، التي استُخلصت من أنواع مختلفة من الفطر.

Mushroom Species	Total 1,3-1,6-β-D-glucan (g/100g dry mass)
Boletus pinophilus	9,8%
Suillus granulatus	13,3%
Craterellus cornucopioides	4,5%
Suillus variegatus	13,7%
Hydnum repandum	4,1%
Gyroporus cyanescens	14,3%
Tricholomopsis rutilans	10,2%
Agaricus bisporus (portobello)	4%
Agaricus bisporus (cremini)	4%
Auricularia auricular-judae	16,8%

1,3-1,6-β-D-glucan content in the analyzed wild-growing and cultivated mushrooms, Source:Mirończuk-Chodakowska et al. (2017): Quantitative Evaluation of 1,3-1,6-Β-D-Glucan Contents in Wild–Growing Species of Edible Polish Mushrooms. Rocz Panstw Zakl Hig 2017;68(3):281-290.