Zašto je ultrazvučni uređaj sa sondom najbolji za ekstrakciju gljiva?

Pitate li se zašto ekstrakcija gljiva pomoću ultrazvučne kupelji ili ultrazvučne kade za čišćenje ne daje željeni prinos ekstrakta? Ovdje saznajte sve što trebate znati o krutim ćelijskim zidovima gljiva koji sadrže hitin, najboljoj tehnici ekstrakcije i prikladnim otapalima!

Zašto su mi potrebne intenzivne sile za ekstrakciju gljiva?

Sve jestive gljive imaju ćelijske zidove izgrađene od hitina, istog materijala od kojeg su građene školjke rakova i insekata. Hitin je vrlo čvrst materijal, koji ćelijama gljiva daje veliku žilavost. Ćelijski zid stvara barijeru prema unutarćelijskim odjeljcima, koji sadrže bioaktivne molekule gljiva. Važne molekule gljiva su, na primjer, α- i β-glukani, polisaharidi, terpeni, antioksidansi, vitamini ili halucinogena jedinjenja. Svaka vrsta gljive posjeduje jedinstven skup bioaktivnih jedinjenja. Da bi se ove supstance korisne za zdravlje oslobodile iz ćelija gljiva, ćelijski zidovi moraju biti razgrađeni. Zbog sadržaja hitina, razgradnja ćelije gljive zahtjevan je zadatak koji iziskuje određeno znanje i sofisticiranu opremu.

Razgradnja ćelijskih zidova gljiva koji sadrže hitin ultrazvučnom obradom (sonikacijom)

Iako je hitin odličan izvor vlakana, prebiotika i antioksidanasa, problem je u tome što ljudi nemaju sposobnost razgradnje hitina. To također znači da, kada konzumirate sirove neobrađene gljive, nećete imati koristi od mnogih bioaktivnih jedinjenja u gljivama, jer su zarobljena unutar ćelija koje su zaštićene čvrstim ćelijskim zidovima koji sadrže hitin.
Ultrazvučna ekstrakcija čini bioaktivna jedinjenja iz gljiva bioraspoloživima, tako da ljudsko tijelo može brzo i potpuno apsorbirati hranjivu tvar. Osim toga, u ultrazvučnim ekstraktima gljiva korisne hranjive tvari su koncentrirane, pa čak i mala količina ekstrakta gljiva daje željene rezultate koji doprinose zdravlju.

Ultrazvučna obrada (sonikacija) za ekstrakciju gljiva

Ultrazvučna obrada (sonikacija) je proces u kojem se zvučni talasi visoke frekvencije koriste za stvaranje kavitacijskih mjehurića u tečnosti. Kada ovi mjehurići kolabiraju, stvaraju intenzivne lokalizirane smične sile koje mogu razgraditi ćelije i osloboditi sadržaj ćelija u tečnost.
Pri ekstrakciji gljiva ultrazvučna obrada može se koristiti za razgradnju ćelijskih zidova gljiva i oslobađanje njihovih bioaktivnih jedinjenja u otapalo. Postoje dvije vrste ultrazvučnih uređaja: kupeljni i sa sondom.

Zašto moja ultrazvučna kupelj daje loše rezultate ekstrakcije gljiva?

Ultrazvučni uređaj kupeljnog tipa je uređaj u kojem se uzorak stavlja u posudu napunjenu otapalom, a ultrazvučni talasi primjenjuju se na cijelu posudu. Poznato je da je ova metoda prilično neefikasna, jer ultrazvučna kupelj raspoređuje ultrazvučnu energiju neravnomjerno i niskim intenzitetom. Budući da se uzorak gljive u ultrazvučnoj kupelji obrađuje ultrazvukom posredno, ultrazvuk ne može prodrijeti duboko u uzorak. Ultrazvučni talasi moraju proći kroz stijenke posude prije nego što dospiju do materijala gljive. Time se ultrazvučni talasi ultrazvučne kade, koji su već niskog intenziteta, dodatno slabe.

Ova UV-Vis mjerenja pokazuju značajnu razliku u ekstrakciji između ultrazvučne sonde i ultrazvučne kupelji. Ultrazvučni uređaj sa sondom UP100H (crni grafikon) daje znatno veći prinos ekstrakta gljive čaga nego ultrazvučna kupelj (crveni grafikon).

Intenzivna ultrazvučna ekstrakcija pomoću ultrazvučne sonde

S druge strane, ultrazvučni uređaj sa sondom opremljen je vrhom – takozvanom sonotrodom ili sondom – koji se može uroniti direktno u uzorak, što omogućava fokusiraniju i lokaliziraniju primjenu ultrazvučne energije. To rezultira znatno efikasnijom razgradnjom ćelija i ekstrakcijom bioaktivnih jedinjenja, posebno u gustim područjima uzorka ili područjima do kojih je teško doći.
Fokusirana i lokalizirana primjena ultrazvučne energije koju pruža ultrazvučni uređaj sa sondom osigurava da je hitin izložen dovoljnoj količini energije da bi se razgradio.
Osim toga, sonda se može pomjerati na različita područja uzorka, čime se stvara dodatno makromiješanje kako bi se osiguralo da su svi dijelovi gljive na odgovarajući način ultrazvučno obrađeni. To je posebno važno za gljive s debelim ćelijskim zidovima ili gustim strukturama, kod kojih može biti izazovno osigurati potpunu ekstrakciju drugim metodama.

Ultrazvučna sonda naspram ultrazvučne kupelji za ekstrakciju gljiva

Ukratko, visok intenzitet ultrazvučne obrade (sonikacije) pomoću sonde potreban je da bi se razgradio hitin u ćelijskim zidovima gljiva i oslobodila bioaktivna jedinjenja. Fokusirana i lokalizirana primjena ultrazvučne energije koju pruža ultrazvučni uređaj sa sondom osigurava da je hitin na odgovarajući način ultrazvučno obrađen, što rezultira efikasnijom i temeljitijom ekstrakcijom bioaktivnih jedinjenja iz gljiva.
Ultrazvučni uređaj sa sondom općenito se smatra efikasnijim za ekstrakciju gljiva, jer može omogućiti ujednačeniju i temeljitiju ekstrakciju bioaktivnih jedinjenja u poređenju s ultrazvučnim uređajem kupeljnog tipa.
Pročitajte više o razlikama u ultrazvučnoj obradi pomoću ultrazvučne sonde i ultrazvučne kupelji!
 

Koje je idealno otapalo za ultrazvučnu ekstrakciju gljiva?

Ultrazvučna obrada (sonikacija) kao metoda ekstrakcije kompatibilna je s bilo kojim otapalom. To znači da se odabir odgovarajućeg otapala mora vršiti uzimajući u obzir vrstu gljive i bioaktivna jedinjenja koja se trebaju ekstrahirati.
Gljive sadrže niz bioaktivnih jedinjenja, kao što su polisaharidi, beta-glukani, triterpenoidi, fenolna jedinjenja i ergosterol, za koja je dokazano da imaju različite blagotvorne učinke na zdravlje. Ekstrakcija ovih bioaktivnih jedinjenja iz gljiva može se postići različitim otapalima, od kojih svako ima svoje prednosti i nedostatke. Evo nekih od često korištenih otapala za ekstrakciju bioaktivnih jedinjenja iz gljiva:

• Voda: Voda je uobičajeno otapalo za ekstrakciju bioaktivnih jedinjenja iz gljiva. Polisaharidi i beta-glukani su topljivi u vodi, što je čini idealnim otapalom za ekstrakciju ovih jedinjenja. Voda je također sigurno i neotrovno otapalo, što je čini idealnim otapalom za prehrambene i medicinske proizvode.
• Etanol: Etanol je polarno otapalo koje se često koristi za ekstrakciju fenolnih jedinjenja i triterpenoida iz gljiva. Etanol se također može koristiti za ekstrakciju polisaharida i beta-glukana, ali uz niži prinos nego voda.
• Vodeni etanol: Vodeni etanol označava smjesu vode i etanola. Omjer vode i etanola može se prilagoditi zahtjevima. Upotreba vodenog etanola kao otapala ima nekoliko prednosti u odnosu na upotrebu same vode ili samog etanola. Prvo, dodavanje etanola u vodu može poboljšati topljivost određenih bioaktivnih jedinjenja koja nisu jako topljiva samo u vodi, kao što su neka fenolna jedinjenja i triterpenoidi. Drugo, upotreba vodenog etanola može rezultirati većim prinosima ekstrakcije u poređenju sa samom vodom ili samim etanolom, jer može ekstrahirati širi spektar bioaktivnih jedinjenja.
  Odabir koncentracije etanola u otapalu vodenog etanola ovisi o polarnosti bioaktivnih jedinjenja koja se ekstrahiraju. Veća koncentracija etanola (70-100%) može se koristiti za ekstrakciju manje polarnih jedinjenja, dok se niža koncentracija etanola (30-50%) može koristiti za ekstrakciju polarnijih jedinjenja.
• Metanol: Metanol je još jedno polarno otapalo koje se može koristiti za ekstrakciju fenolnih jedinjenja iz gljiva. Metanol je otrovan, pa ga treba koristiti s oprezom. Za uklanjanje metanola nakon ekstrakcije potrebno je sofisticirano pročišćavanje.
• Aceton: Aceton je nepolarno otapalo koje se često koristi za ekstrakciju ergosterola iz gljiva. Aceton je zapaljiv i otrovan, pa ga treba koristiti s oprezom.
• Heksan: Heksan je nepolarno otapalo koje se može koristiti za ekstrakciju lipofilnih jedinjenja iz gljiva. Heksan je zapaljiv i otrovan, pa ga treba koristiti s oprezom.

Odabir otapala za ekstrakciju bioaktivnih jedinjenja iz gljiva ovisi o vrsti jedinjenja koje se ekstrahira i namjeravanoj primjeni. Voda i vodeni etanol općenito su najsigurnija i najčešće korištena otapala za ekstrakciju bioaktivnih jedinjenja iz gljiva. Međutim, druga otapala, kao što su etanol, metanol, aceton i heksan, mogu se koristiti za specifične primjene ili kada ekstrakcija vodom nije dovoljna. Važno je koristiti ova otapala s oprezom i pridržavati se odgovarajućih sigurnosnih postupaka.