Vysoce účinná extrakce čagy pomocí ultrazvuku

Houby Chaga (Inonotus obliquus) jsou bohaté na velmi silné fytochemikálie (např. polysacharidy, kyselinu betulinovou, triterpenoidy), o nichž je známo, že přispívají ke zdraví a bojují proti nemocem. Použití vysoce výkonné ultrazvukové frekvence pro extrakci chagy je preferovanou technikou pro výrobu vynikajících extraktů z chagy nejvyšší kvality a výtěžnosti.

Extrakty z houby Chaga ultrazvukem

Ultrazvuková extrakce je vysoce účinná technika uvolňování fytochemických sloučenin z rostlinných látek, jako jsou rostliny a houby.
Houby Chaga jsou bohaté na několik sloučenin, jako jsou polysacharidy, triterpeny a polyfenoly, které jsou zodpovědné za většinu jejich zdraví prospěšných a terapeutických účinků. Hlavními bioaktivními sloučeninami Chagy jsou polysakahardidy (např. β-glukany, proteoglykany obsahující d-galaktózu, d-glukózu, d-xylózu a d-manózu), triperpenoidy (např. betulin, kyselinu betulinovou), polyfenoly, fytosteroly (např. inotodiol) a další sloučeniny.

Ultrazvuková extrakce účinně rozbíjí buňky houby chaga a uvolňuje intracelulární sloučeniny (tj. bioaktivní fytochemikálie) do rozpouštědla. Ultrazvuková extrakce je založena na pracovním principu akustické kavitace. Účinky ultrazvukové? akustické kavitace jsou vysoké smykové síly, turbulence a intenzivní tlakové rozdíly. Tyto sonomechanické síly narušují buněčné struktury, jako jsou buněčné stěny chitinových hub, podporují přenos hmoty mezi materiálem chaga a rozpouštědlem a vedou k velmi vysokým výtěžkům extraktu v rychlém procesu. Kromě toho sonikace podporuje sterilizaci extraktů zabíjením bakterií a mikrobů. Mikrobiální inaktivace sonikací je výsledkem destruktivních kavitačních sil na buněčnou membránu, produkce volných radikálů a lokalizovaného zahřívání.

Proč je ultrazvuková extrakce čagy tak výhodná?

Ultrazvuková extrakce se používá v mnoha oblastech výroby extraktů, např. botanické a bylinné extrakty pro potraviny, doplňky stravy, léčiva a kosmetiku. Velmi prominentním příkladem ultrazvukové extrakce je extrakce kanabidiolu (CBD) a dalších sloučenin z rostliny konopí.
Vzhledem k tomu, že ultrazvuková extrakce je netepelná extrakční technika, jsou bioaktivní sloučeniny mírně zpracovány ultrazvukovými vlnami, a tím je zabráněno tepelné degradaci citlivých rostlinných sloučenin. Všechny parametry ultrazvukového procesu, tj. amplituda, intenzita, teplota a tlak, lze přesně regulovat. To umožňuje přesnou kontrolu procesu a kvality a usnadňuje opakování a reprodukci po získání výsledků extrakce. Výrobci extraktů oceňují ultrazvuku pro jeho spolehlivou opakovatelnost procesu, což pomáhá standardizovat procesy a produkty na vysoké úrovni kvality.

Vysoce kvalitní, vysoce výnosné extrakty z čagy sonikací

Výzkum potvrzuje, že ultrazvukem vyráběné extrakty z houby chaga obsahují více triterpenoidů než běžný extrakt z horké vody. Ultrazvuková extrakční technika podporuje uvolňování a izolaci všech důležitých sloučenin z hub chaga (I. obliquus). Ultrazvukem asistovaná extrakce vyniká alternativními metodami extrakce vynikající účinností a zvýšenou biologickou dostupností bioaktivních fytochemikálií v houbovém extraktu. Výňatky z vědeckých výzkumných studií prokazují vysokou účinnost a výtěžnost ultrazvukové extrakce čagy.

Extrakce polysacharidů z čagy

Zhang et al. použili ultrazvukem asistovanou extrakci k vytvoření optimálních podmínek pro extrakci polysacharidů z I. obliquus, přičemž nejlepší podmínky zahrnovaly použití vody jako rozpouštědla po dobu 15 minut při 95 °C s ultrazvukovou frekvenční extrakcí, která poskytla hodnoty extrakce 1,82 %

Extrakce betulinu? kyseliny betulinové z čagy

Výsledky ukazují, že ultrazvuk hrál aktivní roli při extrakci betulinu a kyseliny betulinové, protože může donutit buněčné stěny k otevření a podporuje lepší přenos hmoty a tepla. To zase pomáhá úspěšně extrahovat požadované fytochemikálie v krátkém čase s vysokou účinností. Malé zvýšení výnosů po přidání kroku extrakce rozpouštědlem po ultrazvuku naznačovalo, že většina těchto sloučenin musela být extrahována z biomasy. Získané výsledky ukazují maximální množství extrahovatelného betulinu v biomase. (Alhazmi, 2017) Celkově, ultrazvuku dramaticky zvýšil výtěžek betulinu a kyseliny betulinové.

Protokol o extrakci krok za krokem

Aby bylo možné izolovat silný plnospektrální extrakt z hub chaga (Inonotus obliquus), je použit dvoustupňový extrakční protokol pomocí výkonového ultrazvuku.
Materiál: Sušená I. obliquus (100g) se rozdrtí na menší kousky cca 1,3cm2 (0,5×0.5 palce). Rozdrcený houbový materiál se umístí do skleněné kádinky o objemu 1,5 l.

1. Krok: Ultrazvuková extrakce za studena: Sušená, mletá čaga se suspenduje v 1000 ml 60% etanolu v čištěné nebo destilované vodě (v/v; 60% ethanol : 40% voda) přidáním směsi rozpouštědla do skleněné kádinky s čagou. Pro extrakci se používá ultrazvukový extraktor UP400St vybavený sonotrodou S24d22L2D. Roh (sonotroda) ultrazvuku je ponořen do suspenze houby a rozpouštědla. Použití míchadla je volitelné, ale může pomoci rovnoměrně transportovat částice rostlin do sonotrody. Dbejte na to, aby se sonotroda nedotýkala stěn kádinky. Nastavte amplitudu na 100% a sonikujte po dobu cca. 10 min. UP400St je dodáván se zásuvným teplotním senzorem. Připojte termočlánek k ultrazvuku a vložte senzor do zavěšení. V digitálním menu ultrazvukového přístroje UP400St můžete nastavit horní teplotní limit. Ultrasonicator se pozastaví, když je dosaženo tohoto teplotního maxima, a spustí se automaticky, jakmile suspenze dosáhne nižší hodnoty nastavené ∆T. Doporučené hodnoty ∆T jsou cca. 30°C jako horní a 20°C jako dolní hodnota teploty. Použití vodní nebo ledové lázně pomáhá udržovat nízkou teplotu během sonikace. Po sonikaci se houbové pevné látky odstraní filtrací a lisováním. Rozpouštědlo s extrahovanými fytochemikáliemi prochází vakuovým odpařováním nebo rotorovým odpařováním, takže se nakonec získá frakce čagy z extrakce ethanolem. Zbytkové pevné látky chaga lze použít pro volitelný druhý krok namáčení, ultrazvukovou extrakci za tepla.
2. Krok (volitelné): Ultrazvuková extrakce za horka: Získaná surovina chaga z první extrakce se používá ve druhém kroku ultrazvukové horké extrakce k izolaci frakce stále zbývajících fytochemikálií v houbách chaga. Materiál houby se umístí do skleněné kádinky, přidá se 600 ml čerstvého roztoku 60% ethanolu : 40% vodního rozpouštědla a zahřeje se na cca. 70 °C. Během sonikace může teplota stoupnout až na 95 °C. Dodatečné teplo podporuje uvolňování zbytkových fytochemikálií. Vzhledem k tomu, že téměř všechny termosenzitivní sloučeniny byly extrahovány za tepelně kontrolovaných podmínek v kroku 1, lze tento druhý krok volitelně použít k vytvoření velmi silného extraktu, který je kompletní ve všech fytochemikáliích houby chaga. Suspenze je sonikována s UP400St stejným způsobem, jak je popsáno výše. Houby přefiltrujte, vylisujte a oddělte od vodního extraktu. Fytosložky při druhé extrakci se také izolují odpařováním.

Obě frakce extraktu z čagy, z vody a etanolové extrakce, se smíchají dohromady, takže se získá extrakt z houby chaga s plným spektrem. Tento extrakt může být formulován do různých produktů, jako jsou tinktury, kapsle nebo jedlé produkty.

Tento proces je zcela lineárně škálovatelný na jakýkoli jiný svazek. Při použití stejných ultrazvukových parametrů (ultrazvuková intenzita Ws? L, tlak, teplota, koncentrace pevná látka: kapalina) lze všechny jednou stanovené výsledky ultrazvukové extrakce chagy jednoduše škálovat na větší (nebo menší) objemy při dosažení stejných výsledků (tj. výtěžky, efektivita procesu).

Ultrazvukem vyráběné houbové extrakty jsou bohaté na polysacharidy, které jsou známé pro řadu příznivých zdravotních účinků. Ultrasonicator UP100H je 100 wattů výkonný ultrazvukový extraktor pro efektivní extrakci léčivých hub, jako je chaga, lví hříva, reishi nebo cordyceps.

Rozpouštědlo dle vašeho výběru

Ultrazvuková extrakce je kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem. To vám umožní použít rozpouštědlo podle vašich preferencí. Ve výše uvedeném protokolu extrakce čagy doporučujeme roztok rozpouštědla obsahující 60 % ethanolu : 40 % vody (v/v). Kombinace etanolu a vody umožňuje uvolňovat fytochemikálie různé polarity. Alternativně lze použít dvoufázovou extrakci s použitím etanolu v prvním kroku extrakce a vody ve druhém kroku extrakce. Ultrazvuková extrakce pomocí kombinace rozpouštědla alkoholu a vody uvolňuje fytochemikálie rozpustné ve vodě a rozpustné v alkoholu z hub, jako je chaga.
Proto je extrakce zásadní pro vytváření čistých a účinných houbových extraktů.
Dalšími rozpouštědly používanými pro extrakci Inonotus obliquus jsou mimo jiné isopropanol, methanol, methanol obsahující 10 % kyseliny octové, ethylacetát. U potravinářských extraktů se doporučuje použití netoxického rozpouštědla, protože po odstranění rozpouštědla (např. odpaření) může někdy v extraktu zůstat zbytková stopová množství.

Proč dávat ultrazvukovým lázním nedostatečné výsledky extrakce čagy?

Ultrazvukové lázně se běžně používají pro jemné čištění. V ultrazvukové lázni dochází k akustické kavitaci nekontrolovaně a nerovnoměrně rozložené v relativně velké nádrži. Pokud vložíte skleněnou kádinku se směsí hub a rozpouštědel do ultrazvukové lázně, již tak slabé ultrazvukové vlny musí procházet stěnami kádinky, což ještě více snižuje intenzitu ultrazvuku. To znamená, že intenzita ultrazvuku ultrazvukové čisticí nádrže je příliš slabá pro efektivní extrakci hub. Buněčné stěny hub obsahují chitin, houževnatý materiál, díky kterému jsou buňky hub velmi tuhé a je těžké je narušit. Aby se uvolnily bioaktivní sloučeniny z hub, jako je čaga, je nutný ultrazvuk s vysokou intenzitou. Ultrazvukové sondy vytvářejí mnohem intenzivnější akustickou kavitaci, sílu, která rozbíjí buněčné stěny plísní.
 

Graf UV-Vis analýzy ukazuje srovnání mezi ultrazvukovou sondou a extrakcí houby chaga v ultrazvukové lázni. Ultrazvukový přístroj typu sondy UP100H (černá křivka) poskytuje výrazně vyšší výnosy bioaktivních sloučenin chaga.

 
Přečtěte si více o rozdílech mezi ultrazvukovými sondami a ultrazvukovými lázněmi a podívejte se, jak se porovnávají v účinnosti extrakce!

Vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro extrakci Chaga

Ultrazvuková extrakce je spolehlivá technologie zpracování, která usnadňuje a urychluje výrobu vysoce kvalitních extraktů z různých surovin, jako je chaga a další houby. Portfolio Hielscher Ultrasonics pokrývá celou řadu od kompaktních laboratorních ultrasonicators až po průmyslové extrakční systémy. Díky tomu vám ve společnosti Hielscher můžeme nabídnout nejvhodnější ultrasonikátor pro vaši předpokládanou procesní kapacitu. Naši dlouholetí zkušení pracovníci vám pomohou od testů proveditelnosti a optimalizace procesů až po instalaci vašeho ultrazvukového systému na úrovni finální výroby.
Díky malé stopě našich ultrazvukových extraktorů a jejich univerzálnosti v možnostech instalace se vejdou i do malých prostor zařízení na zpracování pektinu. Ultrazvukové procesory jsou instalovány po celém světě v potravinářských, farmaceutických a výživových výrobních zařízeních.

Hielscher Ultrasonics – Sofistikované odsávací zařízení

Portfolio produktů Hielscher Ultrasonics pokrývá celou řadu vysoce výkonných ultrazvukových extraktorů od malých až po velké měřítky. Další příslušenství umožňuje snadnou montáž nejvhodnější konfigurace ultrazvukového zařízení pro váš proces extrakce čagy. Optimální nastavení ultrazvuku závisí na předpokládané kapacitě, objemu, surovině, šarži nebo inline procesu a časovém harmonogramu.

Dávkový a kontinuální průtok

Hielscher ultrasonicators lze použít pro dávkové a kontinuální průtokové zpracování. Ultrazvukové dávkové zpracování je ideální pro testování procesů, optimalizaci a malou až středně velkou úroveň výroby. Pro produkci velkých objemů houby chaga může být výhodnější inline zpracování. Proces kontinuálního inline míchání vyžaduje sofistikované nastavení – Skládá se z čerpadla, hadic nebo potrubí a nádrží -, ale je vysoce účinný, rychlý a vyžaduje výrazně méně práce. Všechny průmyslové systémy mohou být provozovány za zvýšených tlaků, což zvyšuje kavitaci a tím i účinnost extrakce. Hielscher Ultrasonics má nejvhodnější extrakční nastavení pro váš objem extrakce a cíle procesu.

Ultrazvukové extraktory pro každou kapacitu produktu

Produktová řada Hielscher Ultrasonics pokrývá celé spektrum ultrazvukových procesorů od kompaktních laboratorních ultrasonicators přes stolní a pilotní systémy až po plně průmyslové ultrazvukové procesory s kapacitou pro zpracování nákladních automobilů za hodinu. Kompletní sortiment nám umožňuje nabídnout vám nejvhodnější ultrazvukový extraktor pro vaši čagu i jiné houby, procesní kapacitu a výrobní cíle.
Ultrazvukové stolní systémy jsou ideální pro testy proveditelnosti a optimalizaci procesů. Lineární škálování založené na zavedených procesních parametrech umožňuje velmi snadno zvýšit zpracovatelské kapacity od menších šarží až po plně komerční výrobu. Up-scaling lze provést buď instalací výkonnější ultrazvukové extrakční jednotky, nebo shlukováním několika ultrasonikátorů paralelně. S UIP16000 nabízí Hielscher nejvýkonnější ultrazvukový extraktor na světě.

Přesně regulovatelné amplitudy pro optimální výsledky

Všechny Hielscher ultrasonicators jsou přesně ovladatelné a tím spolehlivé pracovní koně ve výrobě. Amplituda je jedním z klíčových parametrů procesu, které ovlivňují účinnost a účinnost ultrazvukové extrakce fytochemikálií z houby chaga (Inonotus obliquus).
Všechny Hielscher Ultrazvuk’ Procesory umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a posilovací rohy jsou příslušenství, které umožňuje upravit amplitudu v ještě širším rozsahu. Hielscherovy průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy a dodávat požadovanou ultrazvukovou intenzitu pro náročné aplikace. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7.
Přesné nastavení amplitudy a neustálé sledování parametrů ultrazvukového procesu pomocí inteligentního softwaru vám dává možnost ošetřit vaši surovinu z hub nejúčinnějšími ultrazvukovými podmínkami. Optimální sonikace pro nejlepší výsledky extrakce!
Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při náročném provozu a v náročných prostředích. Díky tomu je Hielscherovo ultrazvukové zařízení spolehlivým pracovním nástrojem, který splňuje vaše požadavky na extrakci.

Snadné testování bez rizika

Ultrazvukové procesy lze škálovat zcela lineárně. To znamená, že každý výsledek, kterého jste dosáhli pomocí laboratorního nebo stolního ultrazvuku, lze škálovat na přesně stejný výstup pomocí přesně stejných parametrů procesu. Díky tomu je ultrazvuku ideální pro bezrizikové testování proveditelnosti, optimalizaci procesů a následnou implementaci do komerční výroby. Kontaktujte nás a zjistěte, jak může sonikace zvýšit produkci extraktu z čagy.

Nejvyšší kvalita – Navrženo a vyrobeno v Německu

Jako rodinný podnik upřednostňuje Hielscher nejvyšší standardy kvality pro své ultrazvukové procesory. Všechny ultrasonicators jsou navrženy, vyrobeny a důkladně testovány v našem ústředí v Teltow poblíž Berlína v Německu. Robustnost a spolehlivost ultrazvukového zařízení Hielscher z něj činí tažného koně ve vaší výrobě. Provoz 24/7 při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou charakteristikou Hielscherových vysoce výkonných extraktorů.
Můžete si koupit ultrazvukový procesor Hielscher v jakékoli jiné velikosti a přesně nakonfigurovaný podle vašich procesních požadavků na extrakci hub. Od ošetření plísní v malé laboratorní kádince až po kontinuální průtokové míchání houbových kaší na průmyslové úrovni, Hielscher Ultrasonics nabízí vhodný ultrasonicator pro vás! Kontaktujte nás – Jsme rádi, že vám můžeme doporučit ideální ultrazvukové nastavení!

Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: