Visokoefikasna ekstrakcija čage putem sonikacije

Gljive čaga (Inonotus obliquus) bogate su vrlo moćnim fitokemikalijama (npr. polisaharidima, betulinskom kiselinom, triterpenoidima) za koje se zna da doprinose zdravlju i borbi protiv bolesti. Upotreba ultrazvučne frekvencije velike snage za ekstrakciju čage preferirana je tehnika za proizvodnju vrhunskih ekstrakata čage najviše kvalitete i prinosa.

Ekstrakti gljive čaga pomoću ultrazvuka

Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je djelotvorna tehnika oslobađanja fitokemijskih spojeva iz biljnih sirovina kao što su biljke i gljive.
Gljive čaga bogate su nizom spojeva, kao što su polisaharidi, triterpeni i polifenoli, koji su odgovorni za većinu njenih učinaka na unapređenje zdravlja i terapijskih učinaka. Glavni bioaktivni spojevi čage su polisaharidi (npr. β-glukani, proteoglikani koji sadrže d-galaktozu, d-glukozu, d-ksilozu i d-manozu), triterpenoidi (npr. betulin, betulinska kiselina), polifenoli, fitosteroli (npr. inotodiol) i drugi spojevi.

Ultrazvučna ekstrakcija efikasno razgrađuje ćelije gljive čaga i oslobađa intracelularne spojeve (tj. bioaktivne fitokemikalije) u otapalo. Ultrazvučna ekstrakcija zasniva se na radnom principu akustične kavitacije. Učinci ultrazvučne / akustične kavitacije su visoke smične sile, turbulencije i intenzivne razlike u pritisku. Te sonomehaničke sile razaraju ćelijske strukture kao što su hitinske ćelijske stijenke gljive, potiču prijenos mase između materijala čage i otapala i rezultiraju vrlo visokim prinosima ekstrakta u brzom procesu. Osim toga, sonikacija potiče sterilizaciju ekstrakata ubijanjem bakterija i mikroba. Mikrobna inaktivacija sonikacijom posljedica je razornih kavitacijskih sila na ćelijsku membranu, nastanka slobodnih radikala i lokaliziranog zagrijavanja.

Zašto je ultrazvučna ekstrakcija čage tako povoljna?

Ultrazvučna ekstrakcija primjenjuje se u mnogim oblastima proizvodnje ekstrakata, npr. biljnih i ljekovitih ekstrakata za hranu, dodatke prehrani, farmaceutske proizvode i kozmetiku. Vrlo istaknut primjer ultrazvučne ekstrakcije je ekstrakcija kanabidiola (CBD) i drugih spojeva iz biljke kanabis.
Budući da je ultrazvučna ekstrakcija netermalna tehnika ekstrakcije, bioaktivni spojevi se blago obrađuju ultrazvučnim valovima, čime se sprječava termička razgradnja osjetljivih biljnih spojeva. Svi parametri ultrazvučnog procesa, tj. amplituda, intenzitet, temperatura i pritisak, mogu se precizno kontrolirati. To omogućava preciznu kontrolu procesa i kvalitete te olakšava ponavljanje i reprodukciju jednom postignutih rezultata ekstrakcije. Proizvođači ekstrakata cijene ultrazvučnu obradu zbog pouzdane ponovljivosti procesa, koja pomaže standardizaciji procesa i proizvoda na visokom nivou kvalitete.

Ekstrakti čage visoke kvalitete i visokog prinosa dobiveni sonikacijom

Istraživanja potvrđuju da ultrazvučno proizvedeni ekstrakti gljive čaga sadrže više triterpenoida od konvencionalnog ekstrakta u vrućoj vodi. Tehnika ultrazvučne ekstrakcije potiče oslobađanje i izolaciju svih važnih spojeva iz gljive čaga (I. obliquus). Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija nadmašuje alternativne metode ekstrakcije vrhunskom efikasnošću i povećanom bioraspoloživošću bioaktivnih fitokemikalija u ekstraktu gljive. Izvodi iz naučnih istraživačkih studija pokazuju visoku efikasnost i prinos ultrazvučne ekstrakcije čage.

Ekstrakcija polisaharida iz čage

Zhang i saradnici koristili su ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju kako bi razvili optimalne uslove za ekstrakciju polisaharida iz I. obliquus, pri čemu su najbolji uslovi uključivali upotrebu vode kao otapala u trajanju od 15 minuta na 95 °C uz ekstrakciju ultrazvučnom frekvencijom, što je dalo vrijednosti ekstrakcije od 1,82%

Ekstrakcija betulina / betulinske kiseline iz čage

Rezultati pokazuju da je ultrazvuk imao aktivnu ulogu u ekstrakciji betulina i betulinske kiseline jer može prisiliti ćelijske stijenke da se otvore i potiče bolji prijenos mase i toplote. To zauzvrat pomaže da se željene fitokemikalije uspješno ekstrahiraju u kratkom vremenu uz visoku efikasnost. Malo povećanje prinosa nakon dodavanja koraka ekstrakcije otapalom poslije ultrazvučne obrade ukazuje na to da je većina ovih spojeva morala biti ekstrahirana iz biomase. Dobiveni rezultati ukazuju na maksimalnu količinu betulina koja se može ekstrahirati iz biomase. (Alhazmi, 2017) Sveukupno, ultrazvučna obrada dramatično je povećala prinos betulina i betulinske kiseline.

Protokol ekstrakcije korak po korak

Kako bi se izolirao snažan ekstrakt punog spektra iz gljive čaga (Inonotus obliquus), primjenjuje se protokol ekstrakcije u dva koraka pomoću ultrazvuka velike snage.
Materijal: Osušena I. obliquus (100g) usitnjava se na manje komade od približno 1,3cm2 (0,5×0,5 inča). Usitnjeni materijal gljive stavlja se u staklenu čašu od 1,5L.

1. Korak: ultrazvučna hladna ekstrakcija: Osušena, samljevena čaga suspendira se u 1000 mL 60% etanola u pročišćenoj ili destiliranoj vodi (v/v; 60% etanol : 40% voda) dodavanjem smjese otapala u staklenu čašu s čagom. Za ekstrakciju se koristi ultrazvučni ekstraktor UP400St opremljen sonotrodom S24d22L2D. Sonotroda (horn) ultrazvučnog uređaja uranja se u suspenziju gljive i otapala. Upotreba miješalice nije obavezna, ali može pomoći da se biljne čestice ravnomjerno transportuju do sonotrode. Pazite da sonotroda ne dodiruje stijenke čaše. Podesite amplitudu na 100% i sonicirajte približno 10 min. UP400St se isporučuje s priključivim temperaturnim senzorom. Povežite termoelement s ultrazvučnim uređajem i umetnite senzor u suspenziju. U digitalnom meniju ultrazvučnog uređaja UP400St možete postaviti gornju granicu temperature. Ultrazvučni uređaj će pauzirati kada se dostigne ovaj temperaturni maksimum i automatski će se ponovo pokrenuti čim suspenzija dostigne nižu vrijednost zadanog ∆T. Preporučene vrijednosti ∆T su približno 30°C kao gornja i 20°C kao donja temperaturna vrijednost. Upotreba vodene ili ledene kupelji pomaže da se temperatura tokom sonikacije održi niskom. Nakon sonikacije čvrste tvari gljive uklanjaju se filtracijom i cijeđenjem. Otapalo s ekstrahiranim fitokemikalijama podvrgava se vakuumskom isparavanju ili rotacijskom isparavanju kako bi se na kraju dobila frakcija čage iz ekstrakcije etanolom. Preostale čvrste tvari čage mogu se koristiti za dodatni, neobavezni drugi korak namakanja, ultrazvučnu vruću ekstrakciju.
2. Korak (neobavezno): ultrazvučna vruća ekstrakcija: Sirovina čage dobivena iz prve ekstrakcije koristi se u drugom koraku ultrazvučne vruće ekstrakcije kako bi se izolirala frakcija fitokemikalija koje su još preostale u gljivi čaga. Materijal gljive stavlja se u staklenu čašu, dodaje se 600mL svježe otopine otapala 60% etanol : 40% voda i zagrijava na približno 70°C. Tokom sonikacije temperatura može porasti do 95°C. Dodatna toplota potiče oslobađanje preostalih fitokemikalija. Budući da su gotovo svi termoosjetljivi spojevi ekstrahirani u termički kontroliranim uvjetima u koraku 1, ovaj drugi korak može se neobavezno primijeniti za dobivanje vrlo jakog ekstrakta koji je potpun u pogledu svih fitokemikalija gljive čaga. Suspenzija se sonicira uređajem UP400St na isti način kako je gore opisano. Filtrirajte, cijedite i odvojite gljive od vodenog ekstrakta. Fitokonstituenti iz druge ekstrakcije također se izoliraju isparavanjem.

Obje frakcije ekstrakta čage, iz ekstrakcije vodom i etanolom, miješaju se zajedno kako bi se dobio ekstrakt gljive čaga punog spektra. Ovaj ekstrakt može se formulirati u različite proizvode kao što su tinkture, kapsule ili jestivi proizvodi.

Ovaj proces je potpuno linearno skalabilan na bilo koji drugi volumen. Primjenom istih ultrazvučnih parametara (ultrazvučni intenzitet Ws/L, pritisak, temperatura, koncentracija čvrsto:tečno), svi jednom utvrđeni rezultati ultrazvučne ekstrakcije čage mogu se jednostavno skalirati na veće (ili manje) volumene uz postizanje istih rezultata (tj. prinosa, efikasnosti procesa).

Ultrazvučno proizvedeni ekstrakti gljiva bogati su polisaharidima, koji su poznati po brojnim povoljnim učincima na zdravlje. Ultrazvučni uređaj UP100H snažan je ultrazvučni ekstraktor snage 100 watts za efikasnu ekstrakciju ljekovitih gljiva kao što su čaga, lavlja griva, reishi ili cordyceps.

Vaš izbor otapala

Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je s bilo kojim otapalom. To vam omogućava da koristite otapalo po vlastitom izboru. U gore navedenom protokolu ekstrakcije čage preporučujemo otopinu otapala koja sadrži 60% etanola : 40% vode (v/v). Kombinacija etanola i vode omogućava oslobađanje fitokemikalija različite polarnosti. Alternativno, može se primijeniti dvofazna ekstrakcija koja koristi etanol u prvom koraku ekstrakcije i vodu u drugom koraku ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija pomoću kombinacije otapala alkohola i vode oslobađa fitokemikalije topive u vodi i topive u alkoholu iz gljiva kao što je čaga.
Stoga je ekstrakcija ključna za stvaranje čistih i moćnih ekstrakata gljiva.
Druga otapala koja se koriste za ekstrakciju Inonotus obliquus su izopropanol, metanol, metanol koji sadrži 10% octene kiseline, etil-acetat i druga. Za ekstrakte prehrambene kvalitete preporučuje se neotrovno otapalo, jer nakon uklanjanja otapala (npr. isparavanjem) ponekad u ekstraktu mogu ostati zaostali tragovi.

Zašto ultrazvučne kupelji daju nedovoljne rezultate ekstrakcije čage?

Ultrazvučne kupelji obično se koriste za blage primjene čišćenja. U ultrazvučnoj kupelji akustična kavitacija javlja se nekontrolirano i neravnomjerno raspoređena kroz relativno veliki rezervoar. Ako čašu sa smjesom gljive i otapala stavite u ultrazvučnu kupelj, već slabi ultrazvučni valovi moraju proći kroz stijenke čaše, što dodatno smanjuje intenzitet ultrazvuka. To znači da je intenzitet ultrazvuka ultrazvučnog rezervoara za čišćenje preslab za efikasnu ekstrakciju gljiva. Ćelijske stijenke gljiva sadrže hitin, žilav materijal zbog kojeg su ćelije gljiva vrlo krute i teško se razgrađuju. Da bi se bioaktivni spojevi oslobodili iz gljiva kao što je čaga, potreban je ultrazvuk visokog intenziteta. Ultrazvučne sonde stvaraju mnogo intenzivniju akustičnu kavitaciju, silu koja razbija ćelijske stijenke gljiva.

UV-Vis analitički dijagram prikazuje usporedbu ekstrakcije gljive čaga ultrazvučnom sondom i ultrazvučnom kupelji. Ultrazvučni uređaj sondnog tipa UP100H (crna krivulja) daje znatno veće prinose bioaktivnih spojeva čage.

 
Saznajte više o razlikama između ultrazvučnih sondi i ultrazvučnih kupelji te pogledajte kako se uspoređuju u efikasnosti ekstrakcije!

Visokoučinkoviti ultrazvučni uređaji za ekstrakciju čage

Ultrazvučna ekstrakcija pouzdana je tehnologija obrade koja olakšava i ubrzava proizvodnju ekstrakata visoke kvalitete iz raznih sirovina kao što su čaga i druge gljive. Portfolio proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih sistema za ekstrakciju. Stoga vam mi u kompaniji Hielscher možemo ponuditi najprikladniji ultrazvučni uređaj za vaš predviđeni procesni kapacitet. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testova izvodljivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sistema na nivou konačne proizvodnje.
Mala površina koju zauzimaju naši ultrazvučni ekstraktori, kao i njihova svestranost u opcijama instalacije, omogućavaju da se uklope čak i u pogone za preradu pektina s malo prostora. Ultrazvučni procesori instalirani su širom svijeta u pogonima za proizvodnju hrane, farmaceutskih proizvoda i dodataka prehrani.

Hielscher Ultrasonics – sofisticirana oprema za ekstrakciju

Portfolio proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon visokoučinkovitih ultrazvučnih ekstraktora od malih do velikih razmjera. Dodatna oprema omogućava jednostavno sastavljanje najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces ekstrakcije čage. Optimalna ultrazvučna postavka ovisi o predviđenom kapacitetu, volumenu, sirovini, šaržnom ili inline procesu i vremenskom okviru.

Šaržni i kontinuirani protočni rad

Hielscher ultrazvučni uređaji mogu se koristiti za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Ultrazvučna šaržna obrada idealna je za testiranje procesa, optimizaciju i proizvodnju male do srednje veličine. Za proizvodnju velikih količina gljive čaga inline obrada može biti povoljnija. Kontinuirani inline proces miješanja zahtijeva sofisticiranu postavku – koja se sastoji od pumpe, crijeva ili cijevi i rezervoara – ali je vrlo efikasan, brz i zahtijeva znatno manje rada. Svi industrijski sistemi mogu raditi pod povišenim pritiscima, što povećava kavitaciju i time efikasnost ekstrakcije. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju postavku za ekstrakciju za vaš volumen ekstrakcije i ciljeve procesa.

Ultrazvučni ekstraktori za svaki kapacitet proizvoda

Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora kapaciteta obrade kamiona tereta na sat. Cijeli asortiman proizvoda omogućava nam da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vašu čagu kao i druge gljive, procesni kapacitet i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stolni sistemi idealni su za testove izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje razmjera na osnovu utvrđenih procesnih parametara vrlo olakšava povećanje kapaciteta obrade od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje razmjera može se postići ili instaliranjem snažnije jedinice ultrazvučnog ekstraktora ili grupiranjem više ultrazvučnih uređaja paralelno. S uređajem UIP16000 Hielscher nudi najsnažniji ultrazvučni ekstraktor u svijetu.

Precizno podesive amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrazvučni uređaji precizno su upravljivi i time pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utiču na efikasnost i djelotvornost ultrazvučne ekstrakcije fitokemikalija iz gljive čaga (Inonotus obliquus).
Svi procesori Hielscher Ultrasonics omogućavaju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i booster-sonotrode su pribor koji omogućava izmjenu amplitude u još širem rasponu. Hielscher industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i osigurati potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200µm mogu se jednostavno kontinuirano održavati u radu 24/7.
Precizne postavke amplitude i stalni nadzor parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera pružaju vam mogućnost da svoju sirovinu od gljiva tretirate najefikasnijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna sonikacija za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost Hielscher ultrazvučne opreme omogućava rad 24/7 pod velikim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima. Zahvaljujući tome Hielscher ultrazvučna oprema pouzdan je radni alat koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakciju.

Jednostavno testiranje bez rizika

Ultrazvučni procesi mogu se potpuno linearno skalirati. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli pomoću laboratorijskog ili stolnog ultrazvučnog uređaja može skalirati na potpuno isti izlaz korištenjem potpuno istih procesnih parametara. Zbog toga je ultrazvučna obrada idealna za testiranje izvodljivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas kako biste saznali kako sonikacija može povećati vašu proizvodnju ekstrakta čage.

Najviša kvaliteta – dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj

Kao porodična kompanija u porodičnom vlasništvu, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvalitete za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučni uređaji dizajniraju se, proizvode i temeljito testiraju u našem sjedištu u Teltowu kraj Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost Hielscher ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscher visokoučinkovitih ekstraktora.
Hielscher ultrazvučni procesor možete kupiti u bilo kojoj veličini i tačno konfiguriran prema zahtjevima vašeg procesa ekstrakcije gljiva. Od tretmana gljiva u maloj laboratorijskoj čaši do kontinuiranog protočnog miješanja suspenzija gljiva na industrijskom nivou, Hielscher Ultrasonics nudi odgovarajući ultrazvučni uređaj za vas! Kontaktirajte nas – rado ćemo vam preporučiti idealnu ultrazvučnu postavku!

Tabela u nastavku daje vam orijentaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja: