Ekstrakcija beta-glukana iz gljiva ultrazvučnom obradom

Ekstrakcija beta-glukana iz gljiva za laboratorijska ispitivanja ili proizvodne svrhe obuhvata kombinaciju sjeckanja, mljevenja ili drobljenja gljiva, ultrazvučno potpomognute ekstrakcije i taloženja beta-glukana. U nastavku je pojednostavljen pregled procesa ekstrakcije beta-glukana, zajedno s primjerima volumena i masa za eksperiment u laboratorijskom mjerilu. Imajte na umu da se specifični uvjeti i mjerenja mogu razlikovati ovisno o vrsti gljive i potrebnoj čistoći beta-glukana.

Materijali i oprema

• Gljive (npr. 100g sjeckanih ili narezanih gljiva)
• Hladna destilirana voda (npr. 500mL)
• Blender ili mlin
• Staklene čaše ili tikvice
• Filter papir ili aparatura za vakuumsku filtraciju
• Centrifuga (opcionalno)
• Alkohol (npr. etanol) za taloženje
• Frižider
• Sušnica

Protokol ekstrakcije beta-glukana

1. Samljevite ili zdrobite gljive (npr. čagu ili gljivu kudravu medvjeđu glavu, Lion’ Mane) do grubih čestica od približno 1 do 3 milimetra. Na primjer, upotrijebite 100g osušenih čestica gljive.
2. Zatim dodajte čestice gljive u staklenu čašu ili tikvicu.
3. Zatim dodajte 500mL destilirane vode u čašu koja sadrži čestice gljive koje treba ekstrahirati. Omjer vode i gljive može varirati ovisno o specifičnoj vrsti gljive i veličini čestica.
4. Nakon što ste promiješali suspenziju, izvršite ultrazvučnu obradu (sonikaciju) smjese pomoću ultrazvučnog laboratorijskog homogenizatora (npr. UP400St sa sonotrodom od 22mm pri amplitudi od 100% ili UP200Ht sa sonotrodom od 14mm pri amplitudi od 100%) i održavajte temperaturu ispod 90°C. Niže temperature pomažu u očuvanju termosenzitivnih spojeva, kao što su beta-glukani, tijekom ekstrakcije. Provodite ultrazvučnu obradu približno 5 do 10 minuta kada koristite UP400St, a 10 do … minuta kada koristite UP200Ht, respektivno. Imajte na umu da se temperatura i vrijeme ekstrakcije mogu razlikovati ovisno o korištenoj ultrazvučnoj snazi. Naravno, veći volumeni zahtijevat će duža vremena ultrazvučne obrade.
5. Filtrirajte smjesu nakon ultrazvučne obrade kroz filter papir ili upotrijebite aparaturu za vakuumsku filtraciju kako biste odvojili tekućinu (koja sadrži ekstrahirane beta-glukane) od čvrstog ostatka gljive.
6. Zatim istaložite beta-glukane iz tekućine dodavanjem alkohola (npr. etanola). Obično se za taloženje mogu upotrijebiti 2–3 volumena alkohola.
7. Nakon toga smjesu pohranite u frižider na nekoliko sati kako bi se beta-glukani istaložili.
8. Nakon taloženja možete pažljivo dekantirati tekućinu i prikupiti talog beta-glukana.
9. Na kraju osušite beta-glukane u sušnici na niskoj temperaturi (npr. 40–50°C) dok se sav alkohol ne ukloni i ne dobijete suhi prah.

Ovaj video demonstrira visokoefikasnu ekstrakciju gljive lavlja griva pomoću ultrazvučnog homogenizatora Hielscher UP200Ht.

Gljive pokazuju varijacije u svojim karakteristikama. Stoga se proces ekstrakcije beta-glukana može razlikovati ovisno o faktorima kao što su specifična vrsta gljive, stanje gljiva (osušene ili svježe), veličina čestica i temperatura ekstrakcije. Da biste optimizirali postupak ekstrakcije, razmislite o eksperimentiranju s različitim parametrima, uključujući variranje omjera čvrste i tekuće faze, podešavanje temperatura, ispitivanje različitih otapala te testiranje različitih trajanja ultrazvučne obrade i postavki amplitude.

Ultrazvučno potpomognuta enzimska ekstrakcija beta-glukana

Ultrazvučno potpomognuta enzimska ekstrakcija je metoda koja se koristi za ekstrakciju beta-glukana iz gljiva pomoću kombinacije enzima i ultrazvučnih valova. Ovaj proces povećava efikasnost ekstrakcije razgradnjom staničnih stijenki gljiva i olakšavanjem oslobađanja beta-glukana.

Povećanje mjerila ekstrakcije beta-glukana iz gljiva

Kada uspostavite protokol ekstrakcije beta-glukana koji zadovoljava vaše zahtjeve, povećanje mjerila procesa ekstrakcije može biti jednostavan poduhvat.

Povećanje mjerila šaržne ekstrakcije

Ako planirate povećanje mjerila primjenom metode šaržne ekstrakcije, preporučujemo povećanje volumena šarže uz zadržavanje omjera čvrste i tekuće faze i svih ostalih parametara konstantnim. Ako nastavite koristiti isti ultrazvučni homogenizator, obavezno proporcionalno povećajte vrijeme ultrazvučne obrade. Za šarže veće od 1 litre možda ćete htjeti razmotriti upotrebu sporog miješalice radi održavanja suspenzije čestica i poboljšanja ujednačenosti ekstrakcije. Slika ispod prikazuje postavku šaržne ekstrakcije od 8 litara s ultrazvučnim homogenizatorom UP400St u kombinaciji s laboratorijskom miješalicom.

Inline ekstrakcija gljiva

Za one koji su zainteresirani za kontinuiranu ekstrakciju većih količina beta-glukana iz gljiva, Hielscher Ultrasonics nudi reaktore s protočnom ćelijom namijenjene ekstrakciji botaničkog materijala. Ako se ovo odnosi na vas, potičemo vas da nas izravno kontaktirate za više informacija. Naš tehnički tim rado će vam pomoći u određivanju najprikladnije postavke za vaše specifične potrebe. Međutim, provođenje ranije spomenutog eksperimenta u laboratorijskom mjerilu s vašom specifičnom vrstom gljive može biti neprocjenjivo za razumijevanje preciznih zahtjeva procesa. Slika ispod prikazuje veliki reaktor s protočnom ćelijom s ultrazvučnim homogenizatorom UIP4000hdT za ekstrakciju beta-glukana pri približno 50 do 200 litara suspenzije gljiva i otapala na sat.

Empirijske koncentracije beta-glukana u vrstama gljiva

U nastavku možete pronaći popis empirijskih koncentracija beta-glukana koje su ekstrahirane iz različitih vrsta gljiva.

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.