Visoko efikasna ekstrakcija čage putem ultrazvuka

čaga gljive (Inonotus obliquus) bogati su vrlo moćnim fitokemikalijama (npr. polisaharidi, betulinska kiselina, triterpenoidi), za koje se zna da doprinose zdravlju i borbi protiv bolesti. Korištenje ultrazvučne frekvencije velike snage za ekstrakciju čage je poželjna tehnika za proizvodnju vrhunskih ekstrakata čage najvišeg kvaliteta i prinosa.

Ekstrakti gljive čage od strane ultrazvuka

Ultrazvučna ekstrakcija je vrlo efikasna tehnika oslobađanja fitokemijskih jedinjenja iz biljaka kao što su biljke i gljive.
Čaga pečurke su bogate nekoliko jedinjenja kao što su polisaharidi, triterpeni i polifenoli, koji su odgovorni za većinu njenih zdravstvenih i terapijskih efekata. Čagina glavna bioaktivna jedinjenja su polisahardidi (npr. β-glukani, proteoglikani koji sadrže d-galaktozu, d-glukozu, d-ksilozu i d-manozu), triperpenoidi (npr. betulin, betulinska kiselina), polifenoli, fitotodioli (npr. ) između ostalih jedinjenja.

Ultrazvučna ekstrakcija efikasno razbija ćelije čaga pečurke i oslobađa intracelularna jedinjenja (tj. bioaktivne fitokemikalije) u rastvarač. Ultrazvučna ekstrakcija se zasniva na principu rada akustične kavitacije. Efekti ultrazvučne/akustične kavitacije su velike posmične sile, turbulencije i intenzivne razlike tlaka. Ove sonomehaničke sile razbijaju ćelijske strukture kao što su ćelijski zidovi hitinske gljive, pospješuju prijenos mase između čaga materijala i rastvarača i rezultiraju vrlo visokim prinosima ekstrakta unutar brzog procesa. Osim toga, sonikacija potiče sterilizaciju ekstrakata ubijanjem bakterija i mikroba. Mikrobna inaktivacija ultrazvukom rezultat je destruktivnih kavitacijskih sila na ćelijsku membranu, proizvodnje slobodnih radikala i lokaliziranog zagrijavanja.

Zašto je ultrazvučna ekstrakcija čage tako korisna?

Ultrazvučna ekstrakcija se primjenjuje u mnogim poljima proizvodnje ekstrakta, npr. botanički i biljni ekstrakti za hranu, suplemente, farmaceutske i kozmetičke proizvode. Vrlo istaknut primjer ultrazvučne ekstrakcije je ekstrakcija kanabidiola (CBD) i drugih jedinjenja iz biljke kanabisa.
Budući da je ultrazvučna ekstrakcija tehnika ekstrakcije koja nije termička, bioaktivna jedinjenja se blago obrađuju ultrazvučnim talasima i na taj način se sprečava termička degradacija osetljivih biljnih jedinjenja. Svi parametri ultrazvučnog procesa, tj. amplituda, intenzitet, temperatura i pritisak, mogu se tačno kontrolisati. Ovo omogućava precizan proces i kontrolu kvaliteta i olakšava ponavljanje i reprodukciju nakon dobijenih rezultata ekstrakcije. Proizvođači ekstrakata cijene ultrasonifikaciju zbog njegove pouzdane ponovljivosti procesa, što pomaže u standardizaciji procesa i proizvoda na visokom nivou kvalitete.

Visokokvalitetni ekstrakti čage visokog prinosa ultrazvukom

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

Ekstrakcija polisaharida iz čage

Zhang et al. koristio ultrazvučnu potpomognutu ekstrakciju za razvoj optimalnih uslova za ekstrakciju polisaharida iz I. obliquus, uz najbolje uslove koji su uključivali upotrebu vode kao rastvarača u trajanju od 15 minuta na 95 °C uz ekstrakciju ultrazvučnom frekvencijom, što je dalo vrijednosti ekstrakcije od 1,82%

Betulin / Ekstrakcija betulinske kiseline iz čage

Rezultati pokazuju da je ultrazvuk imao aktivnu ulogu u ekstrakciji betulina i betulinske kiseline jer može natjerati ćelijske zidove da se otvore i pospješuje bolji prijenos mase i topline. Ovo zauzvrat pomaže da se željene fitokemikalije uspješno ekstrahiraju u kratkom vremenu uz visoku efikasnost. Malo povećanje prinosa pri dodavanju koraka ekstrakcije rastvaračem nakon ultrazvučne obrade ukazuje na to da je većina ovih spojeva morala biti ekstrahirana iz biomase. Dobijeni rezultati ukazuju na maksimalnu količinu ekstrahiranog betulina u biomasi. (Alhazmi, 2017.) Sve u svemu, ultrazvuk je dramatično povećao prinos betulina i betulinske kiseline.

Protokol ekstrakcije korak po korak

Kako bi se izolirao snažan ekstrakt punog spektra iz čaga gljiva (Inonotus obliquus), primjenjuje se protokol ekstrakcije u dva koraka korištenjem moćnog ultrazvuka.
Materijal: Osušeni I. obliquus (100g) izmrviti na manje komade od cca. 1,3cm2 (0.5×0.5 inča). Zdrobljeni materijal od gljiva stavlja se u staklenu čašu od 1,5 l.

1. Korak: ultrazvučna hladna ekstrakcija: Osušena, mljevena čaga se suspendira u 1000 mL 60% etanola u pročišćenoj ili destilovanoj vodi (v/v; 60% etanol : 40% vode) dodavanjem mješavine rastvarača u staklenu čašu s čagom. Za ekstrakciju se koristi ultrazvučni ekstraktor UP400St opremljen sonotrodom S24d22L2D. Rog (sonotroda) ultrazvučnog aparata je uronjen u suspenziju gljive i rastvarača. Upotreba mješalice nije obavezna, ali može pomoći da se čestice biljke ravnomjerno transportuju do sonotrode. Pazite da sonotroda ne dodiruje zidove čaše. Postavite amplitudu na 100% i obradite ultrazvukom cca. 10 min. UP400St dolazi sa senzorom temperature koji se može priključiti. Povežite termoelement sa ultrasonikatorom i umetnite senzor u suspenziju. U digitalnom meniju ultrazvučnog uređaja UP400St možete postaviti gornju temperaturnu granicu. Ultrasonikator će pauzirati kada se dostigne ovaj temperaturni maksimum i automatski se pokreće čim suspenzija dostigne donju vrijednost postavljene ∆T. Preporučene vrijednosti ∆T su cca. 30°C kao gornja i 20°C kao donja vrijednost temperature. Upotreba vodene ili ledene kupke pomaže u održavanju niske temperature tokom ultrazvučne obrade. Nakon ultrazvučne obrade, čvrste tvari gljiva se uklanjaju filtracijom i prešanjem. Rastvarač sa ekstrahovanim fitokemikalijama se podvrgava vakuumskom isparavanju ili rotorskom isparavanju tako da se konačno dobije frakcija čage iz ekstrakcije etanolom. Preostala čaga čvrsta materija se može koristiti za opcioni drugi korak namakanja, ultrazvučnu vruću ekstrakciju.
2. Korak (opciono): Ultrazvučna vruća ekstrakcija: Sirovina čage dobijena iz prve ekstrakcije koristi se u drugom koraku ultrazvučne vruće ekstrakcije za izolaciju frakcije još preostalih fitokemikalija u čaga gljivama. Materijal gljiva se stavi u staklenu čašu, doda se 600mL svježeg 60% etanola : 40% otopine vode i zagrije se na cca. 70°C. Tokom sonikacije, temperatura može porasti do 95°C. Dodatna toplota potiče oslobađanje zaostalih fitokemikalija. Budući da su skoro sva termo-osjetljiva jedinjenja ekstrahirana pod termički kontroliranim uvjetima u koraku 1, ovaj drugi korak se može opcionalno primijeniti za stvaranje vrlo snažnog ekstrakta, koji je potpun u svim fitokemikalijama čaga gljive. Suspenzija je sonikirana sa UP400St na isti način kao što je gore opisano. Procijedite, pritisnite i odvojite gljive od vodenog ekstrakta. Fito-sastojci u drugoj ekstrakciji se takođe izoluju isparavanjem.

Obje frakcije ekstrakta čage, iz ekstrakcije vode i etanola, miješaju se zajedno tako da se dobije ekstrakt čage gljive punog spektra. Ovaj ekstrakt se može formulirati u različite proizvode kao što su tinkture, kapsule ili jestivi proizvodi.

Ovaj proces je potpuno linearan skalabilan na bilo koji drugi volumen. Primjenom istih ultrazvučnih parametara (ultrazvučni intenzitet Ws/L, tlak, temperatura, koncentracija krutina:tečnost), svi jednom utvrđeni rezultati ultrazvučne ekstrakcije čage mogu se jednostavno skalirati na veće (ili manje) zapremine dok se postižu isti rezultati (tj. prinosi, efikasnost procesa).

Ultrazvučno proizvedeni ekstrakti gljiva bogati su polisaharidima koji su poznati po brojnim blagotvornim efektima na zdravlje. Ultrasonikator UP100H je ultrazvučni ekstraktor snage 100 vati za efikasno vađenje ljekovitih gljiva kao što su čaga, lavlja griva, reishi ili kordiceps.

Vaš izbor rastvarača

Ultrazvučna ekstrakcija je kompatibilna sa bilo kojim rastvaračem. Ovo vam omogućava da koristite rastvarač po vašoj želji. U gorenavedenom protokolu ekstrakcije čage preporučujemo rastvor rastvarača koji sadrži 60% etanola : 40% vode (v/v). Kombinacija etanola i vode omogućava oslobađanje fitokemikalija različitih polariteta. Alternativno, može se primijeniti dvofazna ekstrakcija korištenjem etanola u prvom koraku ekstrakcije i vode u drugom koraku ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija upotrebom kombinacije alkohola i vode otapala oslobađa fitokemikalije rastvorljive u vodi i alkoholu iz gljiva kao što je čaga.
Stoga je ekstrakcija ključna u stvaranju čistih i moćnih ekstrakata gljiva.
Ostali rastvarači koji se koriste za ekstrakciju Inonotus obliquusa su izopropanol, metanol, metanol koji sadrži 10% sirćetne kiseline, etil acetat između ostalih. Za ekstrakte za hranu, preporučuje se netoksično otapalo, jer nakon uklanjanja rastvarača (npr. isparavanje) ponekad u ekstraktu mogu ostati zaostale količine u tragovima.

Zašto ultrazvučne kupke daju nedostatne rezultate ekstrakcije čage?

Ultrazvučne kupke se obično koriste za blago čišćenje. U ultrazvučnoj kupki, akustična kavitacija se javlja nekontrolirano i neravnomjerno raspoređena kroz relativno veliki rezervoar. Ako staklenu čašu sa mješavinom gljiva i rastvarača stavite u ultrazvučnu kupku, ionako slabi ultrazvučni valovi moraju proći kroz stijenke čaše, što još više umanjuje intenzitet ultrazvuka. To znači da je ultrazvučni intenzitet ultrazvučnog rezervoara za čišćenje preslab za efikasnu ekstrakciju gljiva. Ćelijski zidovi gljiva sadrže hitin, žilav materijal koji čini ćelije gljiva vrlo krutima i teško ih je poremetiti. Kako bi se oslobodila bioaktivna jedinjenja iz gljiva kao što je čaga, potreban je ultrazvuk visokog intenziteta. Ultrazvučne sonde stvaraju mnogo intenzivniju akustičnu kavitaciju, silu koja razbija ćelijske zidove gljivica.
 

Tabela UV-Vis analize pokazuje poređenje između ultrazvučne sonde i ekstrakcije čaga gljive ultrazvučnom kupkom. Ultrasonikator tipa sonde UP100H (crna kriva) daje značajno veće prinose bioaktivnih jedinjenja čage.

 
Pročitajte više o razlikama između ultrazvučnih sondi i ultrazvučnih kupki i pogledajte kako se upoređuju u efikasnosti ekstrakcije!

Ultrasonikatori visokih performansi za ekstrakciju čage

Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana tehnologija obrade, koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz različitih sirovina poput čage i drugih gljiva. Hielscher Ultrasonics portfolio pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicatora do industrijskih sistema za ekstrakciju. Stoga vam mi u Hielscheru možemo ponuditi najprikladniji ultrasonikator za vaš predviđeni kapacitet procesa. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testiranja izvodljivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sistema na konačnom nivou proizvodnje.
Mali otisak naših ultrazvučnih ekstraktora, kao i njihova svestranost u mogućnostima ugradnje, čine ih uklapanjem čak i u male prostore za preradu pektina. Ultrazvučni procesori su instalirani širom svijeta u pogonima za proizvodnju hrane, farmacije i dodataka prehrani.

Hielscher Ultrasonics – Sofisticirana oprema za ekstrakciju

Hielscher Ultrasonics portfolio proizvoda pokriva cijeli niz ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi od malih do velikih. Dodatni dodaci omogućavaju jednostavnu montažu najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces ekstrakcije čage. Optimalna ultrazvučna postavka zavisi od predviđenog kapaciteta, zapremine, sirovine, serijskog ili inline procesa i vremenskog okvira.

Batch i Continuous Flow-Through

Hielscher ultrasonicatori se mogu koristiti za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Ultrazvučna serijska obrada je idealna za testiranje procesa, optimizaciju i nivo proizvodnje male do srednje veličine. Za proizvodnju velikih količina čaga gljive, inline obrada bi mogla biti korisnija. Kontinuirani inline proces miješanja zahtijeva sofisticirano podešavanje – koji se sastoji od pumpe, creva ili cevi i rezervoara -, ali je veoma efikasan, brz i zahteva znatno manje rada. Svi industrijski sistemi mogu raditi pod povišenim pritiscima, što povećava kavitaciju, a time i efikasnost ekstrakcije. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju postavku ekstrakcije za vaš volumen ekstrakcije i ciljeve procesa.

Ultrazvučni ekstraktori za svaki proizvodni kapacitet

Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrasonikatora preko stolnih i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu kamiona po satu. Cijeli asortiman proizvoda nam omogućava da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vašu čagu, kao i za druge gljive, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stoni sistemi su idealni za testove izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje na osnovu utvrđenih parametara procesa olakšava povećanje preradnih kapaciteta od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje se može izvršiti bilo instaliranjem snažnije ultrazvučne jedinice za ekstrakciju ili grupiranjem nekoliko ultrazvučnih uređaja paralelno. Sa UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni ekstraktor na svijetu.

Precizno kontrolisane amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrasonikatori su precizno kontrolirani i time pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih parametara procesa koji utiču na efikasnost i efektivnost ultrazvučne ekstrakcije fitokemikalija iz čage gljive (Inonotus obliquus).
Svi Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućavaju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i buster rogovi su dodaci koji omogućavaju modificiranje amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7.
Precizna podešavanja amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost da svoju sirovinu gljiva tretirate najefikasnijim ultrazvučnim uslovima. Optimalna sonikacija za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima. Ovo čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakcijom.

Lako testiranje bez rizika

Ultrazvučni procesi se mogu potpuno linearno skalirati. To znači da svaki rezultat koji ste postigli korištenjem laboratorijskog ili stonog ultrazvučnog aparata, može se skalirati na potpuno isti izlaz koristeći potpuno iste procesne parametre. Ovo čini ultrasonication idealnim za testiranje izvodljivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas da saznate kako ultrazvuk može povećati proizvodnju ekstrakta čage.

Najviša kvaliteta – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj

Kao porodično preduzeće koje vodi porodica, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrasonikatori su dizajnirani, proizvedeni i temeljno testirani u našem sjedištu u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. 24/7 rad pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscherovih ekstraktora visokih performansi.
Hielscher ultrazvučni procesor možete kupiti u bilo kojoj različitoj veličini i točno konfiguriran prema vašim zahtjevima procesa ekstrakcije gljiva. Od tretiranja gljivica u maloj laboratorijskoj čaši do kontinuiranog protočnog miješanja gnojiva gljiva na industrijskom nivou, Hielscher Ultrasonics nudi odgovarajući ultrasonikator za vas! Molimo kontaktirajte nas – drago nam je da vam preporučimo idealnu ultrazvučnu postavku!

Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata: