Extrakce beta-glukanů z hub pomocí ultrazvuku

Extrakce beta-glukanů z hub pro laboratorní testování nebo výrobní účely zahrnuje kombinaci sekání, mletí nebo drcení hub, ultrazvukem asistované extrakce a srážení beta-glukanů. Níže uvádíme zjednodušený přehled procesu extrakce beta-glukanů spolu s příkladovými objemy a hmotnostmi pro experiment v laboratorním měřítku. Upozorňujeme, že konkrétní podmínky a množství se mohou lišit v závislosti na druhu hub a požadované čistotě beta-glukanů.

Materiály a vybavení

• Houby (např. 100g nasekaných nebo nakrájených hub)
• Studená destilovaná voda (např. 500mL)
• Mixér nebo mlýnek
• Skleněné kádinky nebo baňky
• Filtrační papír nebo vakuová filtrační aparatura
• Centrifuga (volitelně)
• Alkohol (např. ethanol) ke srážení
• Chladnička
• Sušárna

Protokol extrakce beta-glukanů

1. Rozemelte nebo rozdrťte houby (např. čagu nebo korálovec ježatý) na hrubé částice o velikosti přibližně 1 až 3 milimetry. Použijte například 100g sušených houbových částic.
2. Poté vložte houbové částice do skleněné kádinky nebo baňky.
3. Dále přidejte 500mL destilované vody do kádinky s houbovými částicemi určenými k extrakci. Poměr vody k houbám se může lišit v závislosti na konkrétním druhu hub a velikosti částic.
4. Po promíchání suspenze sonikujte směs pomocí laboratorního ultrazvukového homogenizátoru (např. UP400St s 22mm sonotrodou při 100% amplitudě nebo UP200Ht se 14mm sonotrodou při 100% amplitudě) a udržujte teplotu pod 90°C. Nižší teploty pomáhají během extrakce zachovat tepelně citlivé sloučeniny, jako jsou beta-glukany. Při použití UP400St sonikujte přibližně 5 až 10 minut, při použití UP200Ht pak 10 až … minut. Upozorňujeme, že teplota a doba extrakce se mohou lišit v závislosti na použitém ultrazvukovém výkonu. Větší objemy budou samozřejmě vyžadovat delší dobu sonikace.
5. Sonikovanou směs přefiltrujte přes filtrační papír nebo použijte vakuovou filtrační aparaturu k oddělení kapaliny (obsahující extrahované beta-glukany) od pevného houbového zbytku.
6. Poté vysrážejte beta-glukany z kapaliny přidáním alkoholu (např. ethanolu). Ke srážení lze obvykle použít 2–3 objemy alkoholu.
7. Poté směs uchovávejte několik hodin v chladničce, aby se beta-glukany mohly vysrážet.
8. Po vysrážení můžete kapalinu opatrně dekantovat a shromáždit sraženinu beta-glukanů.
9. Nakonec beta-glukany sušte v sušárně při nízké teplotě (např. 40–50°C), dokud se neodstraní veškerý alkohol a nezískáte suchý prášek.

Toto video předvádí vysoce účinnou extrakci korálovce ježatého pomocí ultrazvukového homogenizátoru Hielscher UP200Ht.

Houby vykazují rozdíly ve svých vlastnostech. Proces extrakce beta-glukanů se proto může lišit v závislosti na faktorech, jako je konkrétní druh hub, stav hub (sušené nebo čerstvé), velikost částic a teplota extrakce. Pro optimalizaci postupu extrakce zvažte experimentování s různými parametry, včetně obměny poměru pevné fáze ke kapalině, úpravy teplot, zkoušení různých rozpouštědel a testování různých dob sonikace a nastavení amplitudy.

Ultrazvukem asistovaná enzymatická extrakce beta-glukanu

Ultrazvukem asistovaná enzymatická extrakce je metoda extrakce beta-glukanů z hub pomocí kombinace enzymů a ultrazvukových vln. Tento proces zvyšuje účinnost extrakce tím, že rozrušuje buněčné stěny hub a usnadňuje uvolňování beta-glukanů.

Převedení extrakce beta-glukanů z hub do většího měřítka

Jakmile zavedete protokol extrakce beta-glukanů, který splňuje vaše požadavky, může být převedení extrakčního procesu do většího měřítka jednoduchou záležitostí.

Převedení vsádkové extrakce do většího měřítka

Pokud plánujete převedení do většího měřítka pomocí vsádkové extrakce, doporučujeme zvětšit objem vsádky a zachovat poměry pevné fáze ke kapalině i všechny ostatní parametry konstantní. Pokud budete nadále používat stejný ultrazvukový homogenizátor, nezapomeňte úměrně prodloužit dobu sonikace. U vsádek přesahujících 1 litr můžete zvážit zařazení pomalého míchadla, které udrží částice v suspenzi a zlepší rovnoměrnost extrakce. Obrázek níže ukazuje sestavu pro vsádkovou extrakci 8 litrů s ultrazvukovým homogenizátorem UP400St v kombinaci s laboratorním míchadlem.

Průtoková extrakce hub

Pro zájemce o kontinuální extrakci větších množství beta-glukanů z hub nabízí Hielscher Ultrasonics reaktory s průtokovou celou určené pro extrakci rostlinného materiálu. Pokud se vás to týká, doporučujeme kontaktovat nás přímo pro více informací. Náš technický tým vám rád pomůže určit nejvhodnější sestavu pro vaše konkrétní potřeby. Provedení výše zmíněného experimentu v laboratorním měřítku s vaším konkrétním druhem hub však může být neocenitelné pro pochopení přesných požadavků procesu. Obrázek níže ukazuje velký reaktor s průtokovou celou s ultrazvukovým homogenizátorem UIP4000hdT pro extrakci beta-glukanů při zpracování přibližně 50 až 200 litrů suspenze hub v rozpouštědle za hodinu.

Empirické koncentrace beta-glukanů u jednotlivých druhů hub

Níže naleznete přehled empirických koncentrací beta-glukanů extrahovaných z různých druhů hub.

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.