Екстракция на бета-глюкани от гъби чрез ултразвукова обработка

Извличането на бета-глюкани от гъби за лабораторни изпитвания или производствени цели включва комбинация от накълцване, смилане или раздробяване на гъбите, екстракция с помощта на ултразвук и утаяване на бета-глюканите. По-долу е представено опростено описание на процеса на екстракция на бета-глюкани с примерни обеми и маси за експеримент в лабораторен мащаб. Обърнете внимание, че конкретните условия и измервани величини могат да варират в зависимост от вида на гъбите и необходимата чистота на бета-глюканите.

Материали и оборудване

Гъби (напр. 100g накълцани или нарязани на филийки гъби)
Студена дестилирана вода (напр. 500mL)
Блендер или мелница
Стъклени лабораторни чаши или колби
Филтърна хартия или апаратура за вакуумна филтрация
Центрофуга (по избор)
Алкохол (напр. етанол) за утаяване
Хладилник
Сушилна пещ

Протокол за екстракция на бета-глюкани

Смелете или раздробете гъбите (напр. чага или лъвска грива) до едри частици с размер приблизително от 1 до 3 милиметра. Например използвайте 100g изсушени частици от гъби.
След това поставете частиците от гъби в стъклена лабораторна чаша или колба.
След това добавете 500mL дестилирана вода в чашата, съдържаща частиците от гъби, които ще бъдат подложени на екстракция. Съотношението вода към гъби може да варира в зависимост от конкретния вид гъби и размера на частиците.
След като разбъркате суспензията, обработете сместа с ултразвук с помощта на лабораторен ултразвуков хомогенизатор (напр. UP400St със сонотрод 22mm при 100% амплитуда или UP200Ht със сонотрод 14mm при 100% амплитуда) и поддържайте температура под 90°C. По-ниските температури спомагат за запазването на термочувствителни съединения, като бета-глюканите, по време на екстракцията. Обработвайте с ултразвук приблизително от 5 до 10 минути при използване на UP400St и съответно от 10 до … минути при използване на UP200Ht. Обърнете внимание, че температурата и времето за екстракция могат да варират в зависимост от използваната ултразвукова мощност. Разбира се, по-големите обеми ще изискват по-дълго време за ултразвукова обработка.
Филтрирайте обработената с ултразвук смес през филтърна хартия или използвайте апаратура за вакуумна филтрация, за да отделите течността (съдържаща извлечените бета-глюкани) от твърдия остатък от гъби.
След това утаете бета-глюканите от течността чрез добавяне на алкохол (напр. етанол). Обикновено за утаяването можете да използвате 2–3 обема алкохол.
След това съхранявайте сместа в хладилник в продължение на няколко часа, за да могат бета-глюканите да се утаят.
След утаяването можете внимателно да декантирате течността и да съберете утайката от бета-глюкани.
Накрая изсушете бета-глюканите в пещ при ниска температура (напр. 40–50°C), докато целият алкохол бъде отстранен и получите сух прах.

Това видео демонстрира високоефективната екстракция на гъбата лъвска грива с ултразвуковия хомогенизатор Hielscher UP200Ht.

Гъбите се различават по своите характеристики. Поради това процесът на екстракция на бета-глюкани може да се различава в зависимост от фактори като конкретния вид гъби, състоянието на гъбите (изсушени или пресни), размера на частиците и температурата на екстракция. За да оптимизирате процедурата за екстракция, обмислете експериментиране с различни параметри, включително промяна на съотношенията твърда фаза към течност, регулиране на температурите, изследване на различни разтворители и изпитване на различни продължителности на ултразвуковата обработка и настройки на амплитудата.

Ензимна екстракция на бета-глюкан с помощта на ултразвук

Ензимната екстракция с помощта на ултразвук е метод за извличане на бета-глюкани от гъби чрез комбинация от ензими и ултразвукови вълни. Този процес повишава ефективността на екстракцията, като разгражда клетъчните стени на гъбите и улеснява освобождаването на бета-глюканите.

Увеличаване на мащаба на екстракцията на бета-глюкани от гъби

След като установите протокол за екстракция на бета-глюкани, който отговаря на вашите изисквания, увеличаването на мащаба на процеса на екстракция може да бъде лесна задача.

Увеличаване на мащаба на периодичната екстракция

Ако планирате да увеличите мащаба чрез метод за периодична екстракция, препоръчваме да увеличите обема на партидата, като запазите съотношенията твърда фаза към течност и всички останали параметри постоянни. Ако продължите да използвате същия ултразвуков хомогенизатор, не забравяйте да увеличите пропорционално времето за ултразвукова обработка. За партиди над 1 литър можете да обмислите включването на бавнооборотна бъркалка, за да поддържате частиците в суспензия и да подобрите равномерността на екстракцията. Изображението по-долу показва инсталация за периодична екстракция с обем 8 литра, използваща ултразвуков хомогенизатор UP400St в комбинация с лабораторна бъркалка.

Инсталация за екстракция на гъби с ултразвуковия хомогенизатор UP400sT (400W, 24kHz)

Инсталация за периодична екстракция на гъби с обем 8L с ултразвуков апарат UP400St

Проточна екстракция на гъби

За тези, които се интересуват от непрекъснато извличане на по-големи количества бета-глюкани от гъби, Hielscher Ultrasonics предлага реактори с проточни клетки, предназначени за екстракция на растителни материали. Ако това представлява интерес за вас, ви насърчаваме да се свържете директно с нас за повече информация. Нашият технически екип с удоволствие ще ви помогне да определите най-подходящата конфигурация за вашите конкретни нужди. Провеждането на споменатия по-рано експеримент в лабораторен мащаб с вашия конкретен вид гъби обаче може да бъде безценно за разбирането на точните изисквания на процеса. Изображението по-долу показва голям реактор с проточна клетка и ултразвуков хомогенизатор UIP4000hdT за извличане на бета-глюкани при обработка на приблизително 50 до 200 литра суспензия от гъби и разтворител на час.

Емпирично установена концентрация на бета-глюкани в различни видове гъби

По-долу ще намерите списък с емпирично установени концентрации на бета-глюкани, извлечени от различни видове гъби.

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.

Свързани теми

Количествено определяне на концентрацията на бета-глюкани в екстракти от гъби

Концентрацията на бета-глюкани след екстракция може да бъде определена количествено чрез различни методи в зависимост от вида на бета-глюкана и конкретните изисквания на анализа. По-долу са изброени често използвани методи за количествено определяне на концентрацията на бета-глюкани. Разбира се, изборът на метод зависи от фактори като необходимата точност и наличното оборудване.

Гравиметричен метод
- Принцип: Този метод се основава на утаяване на бета-глюканите с етанол, последвано от изсушаване и претегляне на утайката.
- Процедура: Пробата се разтваря във вода, обработва се с етанол за утаяване на бета-глюканите, след което утайката се събира, изсушава и претегля.
- Предимства: Прост и широко използван.
- Ограничения: По-ниска прецизност в сравнение с други методи.
Колориметрични методи
- Принцип: Тези методи включват цветни реакции със специфични реагенти, които предизвикват промяна на цвета, пропорционална на концентрацията на бета-глюкани.
- Примери:
  - Метод с фенол и сярна киселина: Този метод включва обработка на пробата с концентрирана сярна киселина и фенол, при което разтворът се оцветява в оранжево. Интензитетът на цвета е пропорционален на концентрацията на бета-глюкани.
  - Антронов метод: Антроновият реагент реагира с бета-глюканите, при което се получава синьо-зелено оцветяване, и се измерва интензитетът на цвета.
- Предимства: Чувствителни и подходящи за анализ с висок капацитет за обработка на проби.
- Ограничения: Интерференция от други съединения и необходимост от специфични реагенти.
Ензимни анализи
- Принцип: Ензимните анализи използват ензими като β-глюканаза за разграждане на бета-глюканите до по-прости захари, а освободените захари се определят количествено.
- Предимства: Висока специфичност и точност.
- Ограничения: Необходими са специализирано оборудване и реагенти.
Високоефективна течна хроматография (HPLC)
- Принцип: HPLC разделя и определя количествено съединенията въз основа на взаимодействията им с хроматографска колона.
- Процедура: Бета-глюканите се хидролизират до монозахариди, а получените захари се разделят и определят количествено чрез HPLC.
- Предимства: Висока точност и пригодност за сложни проби.
- Ограничения: Необходими са специализирано оборудване и експертни познания.
Специфични имуноанализи
- Принцип: Имуноанализите използват антитела, специфични за бета-глюканите, за количествено определяне на тяхната концентрация.
- Примери:
  - ELISA (ензимно-свързан имуносорбентен анализ): При този метод антитяло, свързано с ензим, предизвиква промяна на цвета, когато се свърже с бета-глюканите.
  - Латерални поточни анализи: Това са бързи тестове, които дават видим резултат върху тестова лента.
- Предимства: Висока специфичност и чувствителност.
- Ограничения: Необходими са специфични антитела и разходите може да са по-високи.