Vysoce účinná extrakce čagy pomocí sonikace

Houby čaga (Inonotus obliquus) jsou bohaté na velmi účinné fytochemikálie (např. polysacharidy, kyselinu betulinovou, triterpenoidy), o nichž je známo, že přispívají ke zdraví a pomáhají v boji proti nemocem. Použití vysoce výkonné ultrazvukové frekvence k extrakci čagy je preferovanou technikou pro výrobu vynikajících extraktů z čagy nejvyšší kvality a s nejvyšší výtěžností.

Extrakty z houby čaga pomocí ultrazvuku

Ultrazvuková extrakce je vysoce účinná technika uvolňování fytochemických látek z botanických materiálů, jako jsou rostliny a houby.
Houby čaga jsou bohaté na řadu látek, jako jsou polysacharidy, triterpeny a polyfenoly, které odpovídají za většinu jejich zdraví prospěšných a terapeutických účinků. Mezi hlavní bioaktivní látky čagy patří kromě dalších látek polysacharidy (např. β-glukany, proteoglykany obsahující d-galaktózu, d-glukózu, d-xylózu a d-manózu), triterpenoidy (např. betulin, kyselina betulinová), polyfenoly a fytosteroly (např. inotodiol).

Ultrazvuková extrakce účinně rozrušuje buňky houby čaga a uvolňuje intracelulární látky (tj. bioaktivní fytochemikálie) do rozpouštědla. Ultrazvuková extrakce je založena na principu akustické kavitace. Účinky ultrazvukové / akustické kavitace jsou vysoké smykové síly, turbulence a intenzivní tlakové rozdíly. Tyto sonomechanické síly rozrušují buněčné struktury, jako jsou chitinové buněčné stěny hub, podporují přenos hmoty mezi materiálem čagy a rozpouštědlem a vedou k velmi vysokým výtěžkům extraktu v rámci rychlého procesu. Sonikace navíc podporuje sterilizaci extraktů tím, že usmrcuje bakterie a mikroby. Mikrobiální inaktivace sonikací je výsledkem destruktivního působení kavitačních sil na buněčnou membránu, tvorby volných radikálů a lokálního zahřívání.

Proč je ultrazvuková extrakce čagy tak výhodná?

Ultrazvuková extrakce se uplatňuje v mnoha oblastech výroby extraktů, např. u botanických a bylinných extraktů pro potraviny, doplňky stravy, léčiva a kosmetiku. Velmi známým příkladem ultrazvukové extrakce je extrakce kanabidiolu (CBD) a dalších látek z rostliny konopí.
Vzhledem k tomu, že ultrazvuková extrakce je netermická extrakční technika, jsou bioaktivní látky ultrazvukovými vlnami zpracovávány šetrně, a tím se zabraňuje tepelné degradaci citlivých rostlinných látek. Všechny parametry ultrazvukového procesu, tj. amplitudu, intenzitu, teplotu a tlak, lze přesně řídit. To umožňuje přesnou kontrolu procesu i kvality a usnadňuje opakování a reprodukci jednou dosažených výsledků extrakce. Výrobci extraktů oceňují ultrazvukové zpracování pro jeho spolehlivou opakovatelnost procesu, která pomáhá standardizovat procesy a produkty na vysoké úrovni kvality.

Vysoce kvalitní extrakty z čagy s vysokou výtěžností díky sonikaci

Výzkum potvrzuje, že ultrazvukem vyrobené extrakty z houby čaga obsahují více triterpenoidů než konvenční extrakt získaný horkou vodou. Technika ultrazvukové extrakce podporuje uvolňování a izolaci všech důležitých látek z hub čaga (I. obliquus). Ultrazvukem asistovaná extrakce předčí alternativní extrakční metody vynikající účinností a zvýšenou biologickou dostupností bioaktivních fytochemikálií v extraktu z hub. Uvedené úryvky z vědeckých výzkumných studií dokládají 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 extrakcí ultrazvukovou frekvencí, což poskytlo extrakční hodnoty 1,82%

Extrakce betulinu / kyseliny betulinové z čagy

Výsledky ukazují, že ultrazvuk sehrál aktivní roli při extrakci betulinu a kyseliny betulinové, protože dokáže otevřít buněčné stěny a podporuje lepší přenos hmoty a tepla. To následně pomáhá úspěšně extrahovat požadované fytochemikálie v krátkém čase s vysokou účinností. Malý nárůst výtěžků po přidání kroku extrakce rozpouštědlem po ultrazvukovém zpracování naznačil, že většina těchto látek musela být z biomasy již extrahována. Získané výsledky ukazují maximální množství extrahovatelného betulinu v biomase. (Alhazmi, 2017) Celkově ultrazvukové zpracování dramaticky zvýšilo výtěžek betulinu a kyseliny betulinové.

Postup extrakce krok za krokem

K izolaci silného extraktu s plným spektrem z hub čaga (Inonotus obliquus) se používá dvoukrokový extrakční protokol s využitím výkonového ultrazvuku.
Materiál: Sušená houba I. obliquus (100g) se rozdrtí na menší kousky o velikosti cca 1,3cm² (0,5×0,5 palce). Rozdrcený houbový materiál se vloží do 1,5L skleněné kádinky.

1. Krok: Ultrazvuková extrakce za studena: Sušená, rozemletá čaga se suspenduje v 1000 mL 60% ethanolu v čištěné nebo destilované vodě (v/v; 60% ethanol : 40% voda) přidáním směsi rozpouštědel do skleněné kádinky s čagou. K extrakci se použije ultrazvukový extraktor UP400St vybavený sonotrodou S24d22L2D. Sonotroda sonikátoru se ponoří do suspenze houby a rozpouštědla. Použití míchadla je volitelné, ale může pomoci rovnoměrně přivádět rostlinné částice k sonotrodě. Dbejte na to, aby se sonotroda nedotýkala stěn kádinky. Nastavte amplitudu na 100% a sonikujte přibližně 10 min. UP400St se dodává se zásuvným teplotním čidlem. Připojte termočlánek k sonikátoru a vložte čidlo do suspenze. V digitální nabídce ultrazvukového přístroje UP400St můžete nastavit horní teplotní limit. Sonikátor se při dosažení tohoto teplotního maxima pozastaví a automaticky se znovu spustí, jakmile suspenze dosáhne spodní hodnoty nastaveného ∆T. Doporučené hodnoty ∆T jsou přibližně 30°C jako horní a 20°C jako spodní hodnota teploty. Použití vodní nebo ledové lázně pomáhá udržovat během sonikace nízkou teplotu. Po sonikaci se pevné části houby odstraní filtrací a lisováním. Rozpouštědlo s extrahovanými fytochemikáliemi se podrobí vakuovému odpařování nebo rotačnímu odpařování, čímž se nakonec získá frakce čagy z ethanolové extrakce. Zbylé pevné části čagy lze použít pro volitelný druhý krok máčení, ultrazvukovou extrakci za tepla.
2. Krok (volitelný): Ultrazvuková extrakce za tepla: Surovina z čagy získaná z první extrakce se použije ve druhém kroku ultrazvukové extrakce za tepla k izolaci frakce fytochemikálií, které v houbách čaga ještě zůstaly. Houbový materiál se vloží do skleněné kádinky, přidá se 600mL čerstvého roztoku rozpouštědla 60% ethanol : 40% voda a zahřeje se na přibližně 70°C. Během sonikace může teplota vystoupat až na 95°C. Dodatečné teplo podporuje uvolňování zbývajících fytochemikálií. Protože téměř všechny termolabilní látky byly extrahovány za tepelně řízených podmínek v kroku 1, lze tento druhý krok volitelně použít k vytvoření velmi silného extraktu, který obsahuje kompletně všechny fytochemikálie houby čaga. Suspenze se sonikuje pomocí UP400St stejným způsobem, jak je popsáno výše. Přefiltrujte, vylisujte a oddělte houby od vodného extraktu. Fytochemické složky z druhé extrakce se rovněž izolují odpařením.

Obě frakce extraktu z čagy, z vodné a ethanolové extrakce, se smíchají, čímž se získá extrakt z houby čaga s plným spektrem. Tento extrakt lze zpracovat do různých produktů, jako jsou tinktury, kapsle nebo jedlé produkty.

Tento proces je zcela lineárně škálovatelný na jakýkoli jiný objem. Při použití stejných ultrazvukových parametrů (ultrazvuková intenzita Ws/L, tlak, teplota, koncentrace pevná látka:kapalina) lze všechny jednou stanovené výsledky ultrazvukové extrakce čagy jednoduše přenést na větší (nebo menší) objemy při dosažení stejných výsledků (tj. výtěžků, účinnosti procesu).

Ultrazvukem vyrobené extrakty z hub jsou bohaté na polysacharidy, které jsou známé řadou příznivých účinků na zdraví. Sonikátor UP100H je výkonný ultrazvukový extraktor o výkonu 100 wattů pro účinnou extrakci léčivých hub, jako jsou čaga, korálovec ježatý, reishi nebo cordyceps.

Rozpouštědlo podle vaší volby

Ultrazvuková extrakce je kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem. To vám umožňuje použít rozpouštědlo podle vlastní preference. Ve výše uvedeném protokolu extrakce čagy doporučujeme roztok rozpouštědel složený z 60% ethanolu : 40% vody (v/v). Kombinace ethanolu a vody umožňuje uvolnit fytochemikálie různé polarity. Alternativně lze použít dvoufázovou extrakci s ethanolem v prvním extrakčním kroku a vodou ve druhém extrakčním kroku. Ultrazvuková extrakce s kombinací rozpouštědel alkoholu a vody uvolňuje z hub, jako je čaga, fytochemikálie rozpustné ve vodě i v alkoholu.
Extrakce je proto zásadní pro vytváření čistých a účinných extraktů z hub.
Dalšími rozpouštědly používanými k extrakci Inonotus obliquus jsou mimo jiné isopropanol, methanol, methanol obsahující 10% kyseliny octové a ethylacetát. Pro extrakty potravinářské kvality se doporučuje netoxické rozpouštědlo, protože po odstranění rozpouštědla (např. odpařením) mohou v extraktu někdy zůstat zbytková stopová množství.

Proč poskytují ultrazvukové lázně nedostatečné výsledky extrakce čagy?

Ultrazvukové lázně se běžně používají pro šetrné čisticí aplikace. V ultrazvukové lázni vzniká akustická kavitace nekontrolovaně a nerovnoměrně rozložená v relativně velké vaně. Pokud do ultrazvukové lázně vložíte skleněnou kádinku se směsí hub a rozpouštědla, musí již tak slabé ultrazvukové vlny projít stěnami kádinky, což intenzitu ultrazvuku dále snižuje. To znamená, že intenzita ultrazvuku v ultrazvukové čisticí vaně je pro účinnou extrakci z hub příliš slabá. Buněčné stěny hub obsahují chitin, odolný materiál, díky kterému jsou buňky hub velmi pevné a obtížně se rozrušují. K uvolnění bioaktivních látek z hub, jako je čaga, je zapotřebí ultrazvuk o vysoké intenzitě. Sondové sonikátory vytvářejí mnohem intenzivnější akustickou kavitaci, tedy sílu, která rozrušuje buněčné stěny hub.

Graf UV-Vis analýzy ukazuje srovnání extrakce houby čaga sondovým sonikátorem a ultrazvukovou lázní. Sonikátor sondového typu UP100H (černá křivka) poskytuje výrazně vyšší výtěžky bioaktivních látek z čagy.

 
Přečtěte si více o rozdílech mezi sondovými sonikátory a ultrazvukovými lázněmi a podívejte se, jak se liší v účinnosti extrakce!

Vysoce výkonné sonikátory pro extrakci čagy

Ultrazvuková extrakce je spolehlivá technologie zpracování, která usnadňuje a urychluje výrobu vysoce kvalitních extraktů z různých surovin, jako je čaga a další houby. Portfolio Hielscher Ultrasonics pokrývá celou škálu od kompaktních laboratorních sonikátorů až po průmyslové extrakční systémy. Díky tomu vám my ve společnosti Hielscher můžeme nabídnout nejvhodnější sonikátor pro vámi plánovanou procesní kapacitu. Naši dlouholetí zkušení pracovníci vám pomohou od testů proveditelnosti a optimalizace procesu až po instalaci vašeho ultrazvukového systému na finální výrobní úrovni.
Díky malým zastavěným rozměrům našich ultrazvukových extraktorů a jejich všestranným možnostem instalace se vejdou i do prostorově omezených zařízení na zpracování pektinu. Ultrazvukové procesory jsou instalovány po celém světě v zařízeních na výrobu potravin, léčiv a doplňků stravy.

Hielscher Ultrasonics – sofistikované extrakční zařízení

Produktové portfolio Hielscher Ultrasonics pokrývá celou škálu vysoce výkonných ultrazvukových extraktorů od malého po velké měřítko. Doplňkové příslušenství umožňuje snadné sestavení nejvhodnější konfigurace ultrazvukového zařízení pro váš proces extrakce čagy. Optimální ultrazvuková sestava závisí na plánované kapacitě, objemu, surovině, vsádkovém nebo inline procesu a časovém harmonogramu.

Vsádkový a kontinuální průtokový provoz

Sonikátory Hielscher lze používat pro vsádkové i kontinuální průtokové zpracování. Ultrazvukové vsádkové zpracování je ideální pro testování a optimalizaci procesu a pro malou až středně velkou výrobu. Pro zpracování velkých objemů houby čaga může být výhodnější inline zpracování. Kontinuální inline proces míchání vyžaduje sofistikovanou sestavu – skládající se z čerpadla, hadic nebo potrubí a nádrží –, je však vysoce účinný, rychlý a vyžaduje výrazně méně práce. Všechny průmyslové systémy lze provozovat za zvýšeného tlaku, což zesiluje kavitaci a tím i účinnost extrakce. Hielscher Ultrasonics má nejvhodnější extrakční sestavu pro váš objem extrakce a procesní cíle.

Ultrazvukové extraktory pro jakoukoli výrobní kapacitu

Produktová řada Hielscher Ultrasonics pokrývá celé spektrum ultrazvukových procesorů od kompaktních laboratorních sonikátorů přes stolní a pilotní systémy až po plně průmyslové ultrazvukové procesory s kapacitou zpracovat celé nákladní vozy za hodinu. Kompletní produktová řada nám umožňuje nabídnout vám nejvhodnější ultrazvukový extraktor pro vaši čagu i další houby, procesní kapacitu a výrobní cíle.
Ultrazvukové stolní systémy jsou ideální pro testy proveditelnosti a optimalizaci procesu. Lineární zvětšení měřítka na základě stanovených procesních parametrů velmi usnadňuje zvýšení zpracovatelských kapacit z menších šarží až na plně komerční výrobu. Zvětšení měřítka lze provést buď instalací výkonnější jednotky ultrazvukového extraktoru, nebo paralelním propojením několika sonikátorů do klastru. S UIP16000 nabízí Hielscher nejvýkonnější ultrazvukový extraktor na světě.

Přesně nastavitelné amplitudy pro optimální výsledky

Všechny sonikátory Hielscher jsou přesně řiditelné, a tím představují spolehlivé tahouny ve výrobě. Amplituda je jedním z klíčových procesních parametrů, které ovlivňují účinnost a efektivitu ultrazvukové extrakce fytochemikálií z houby čaga (Inonotus obliquus).
Všechny procesory Hielscher Ultrasonics umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a boostery jsou příslušenství, které umožňuje měnit amplitudu v ještě širším rozsahu. Průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher dokážou dodávat velmi vysoké amplitudy a zajistit požadovanou ultrazvukovou intenzitu pro náročné aplikace. Amplitudy až 200µm lze snadno nepřetržitě provozovat v režimu 24/7.
Přesné nastavení amplitudy a trvalé monitorování parametrů ultrazvukového procesu pomocí chytrého softwaru vám dávají možnost zpracovávat vaši houbovou surovinu za nejúčinnějších ultrazvukových podmínek. Optimální sonikace pro nejlepší výsledky extrakce!
Robustnost ultrazvukových zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích. Díky tomu jsou ultrazvuková zařízení Hielscher spolehlivým pracovním nástrojem, který splní vaše požadavky na extrakci.

Snadné testování bez rizika

Ultrazvukové procesy lze zcela lineárně škálovat. To znamená, že každý výsledek, kterého jste dosáhli pomocí laboratorního nebo stolního sonikátoru, lze přenést na přesně stejný výstup při použití přesně stejných procesních parametrů. Díky tomu je ultrazvukové zpracování ideální pro testy proveditelnosti bez rizika, optimalizaci procesu a následnou implementaci do komerční výroby. Kontaktujte nás a zjistěte, jak může sonikace zvýšit vaši výrobu extraktu z čagy.

Nejvyšší kvalita – navrženo a vyrobeno v Německu

Jako rodinná firma ve vlastnictví a pod vedením rodiny klade Hielscher u svých ultrazvukových procesorů důraz na nejvyšší standardy kvality. Všechny sonikátory jsou navrženy, vyrobeny a důkladně testovány v našem sídle v Teltow nedaleko Berlína v Německu. Díky robustnosti a spolehlivosti jsou ultrazvuková zařízení Hielscher tahounem ve vaší výrobě. Provoz 24/7 při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou vlastností vysoce výkonných extraktorů Hielscher.
Ultrazvukové procesory Hielscher si můžete zakoupit v jakékoli velikosti a přesně nakonfigurované podle požadavků vašeho procesu extrakce z hub. Od zpracování hub v malé laboratorní kádince až po kontinuální průtokové míchání houbových suspenzí v průmyslovém měřítku – Hielscher Ultrasonics pro vás nabízí vhodný sonikátor! Prosím, kontaktujte nás – rádi vám doporučíme ideální ultrazvukovou sestavu!

Níže uvedená tabulka uvádí orientační přibližnou zpracovatelskou kapacitu našich sonikátorů: