Proč je ultrazvuk typu sondy nejlepší pro extrakci hub?

Zajímá vás, proč vám extrakce hub pomocí ultrazvukové lázně nebo ultrazvukové čisticí nádrže neposkytne požadovaný výtěžek extraktu? Zde se dozvíte vše, co potřebujete vědět o tuhých buněčných stěnách hub obsahujících chitin, nejlepší extrakční technice a vhodných rozpouštědlech!

Proč potřebuji intenzivní síly pro extrakci hub?

Všechny jedlé houby mají buněčné stěny vyrobené z chitinu, stejného materiálu, který tvoří schránky korýšů a hmyzu. Chitin je velmi pevný materiál, který dává houbovým buňkám vysokou houževnatost. Buněčná stěna vytváří bariéru pro intracelulární kompartmenty, které obsahují bioaktivní molekuly hub. Důležitými molekulami hub jsou například α a β-glukany, polysacharidy, terpeny, antioxidanty, vitamíny nebo halucinogenní sloučeniny. Každý druh houby obsahuje jedinečnou škálu bioaktivních sloučenin. Aby se tyto zdraví prospěšné látky z buněk houby uvolnily, musí se rozložit buněčné stěny. Vzhledem k obsahu chitinu je narušení houbové buňky náročným úkolem a vyžaduje určité znalosti a sofistikované vybavení.

Rozbití buněčných stěn hub obsahujících chitin pomocí ultrazvuku

Zatímco chitin je skvělým zdrojem vlákniny, prebiotik a antioxidantů, problém je v tom, že lidé nemají schopnost chitin rozkládat. To také znamená, že když konzumujete syrové neošetřené houby, nebudete mít prospěch z mnoha bioaktivních sloučenin v houbách, protože jsou zachyceny v buňkách, které jsou chráněny silnými buněčnými stěnami obsahujícími chitin.
Ultrazvuková extrakce činí bioaktivní sloučeniny z hub biologicky dostupnými, takže lidské tělo může rychle a úplně absorbovat živiny. Navíc v ultrazvukových houbových extraktech jsou prospěšné živiny koncentrovány tak, že i malé množství houbového extraktu poskytuje požadované zdraví podporující výsledky.

Ultrazvuku pro extrakci hub

Ultrazvuku je proces, při kterém se vysokofrekvenční zvukové vlny používají k vytváření kavitačních bublin v kapalině. Když se tyto bubliny zhroutí, vytvoří intenzivní lokalizované smykové síly, které mohou rozložit buňky a uvolnit obsah buněk do kapaliny.
Při extrakci hub lze ultrazvuku použít k rozkladu buněčných stěn hub a uvolnění jejich bioaktivních sloučenin do rozpouštědla. Existují dva typy ultrasonicators: typ lázně a typ sondy.

Proč moje ultrazvuková lázeň poskytuje špatné výsledky extrakce hub?

Ultrazvuk lázeňského typu je zařízení, ve kterém je vzorek umístěn do nádoby naplněné rozpouštědlem a ultrazvukové vlny jsou aplikovány na celou nádobu. Tato metoda je známá jako poměrně neúčinná, protože ultrazvuková lázeň distribuuje ultrazvukovou energii nerovnoměrně a s nízkou intenzitou. Vzhledem k tomu, že v ultrazvukové lázni je vzorek houby sonikován nepřímo, ultrazvuk nemůže proniknout hluboko do vzorku. Ultrazvukové vlny musí projít stěnami nádoby, než narazí na houbový materiál. Tím se ještě více sníží již tak nízká intenzita ultrazvukových vln ultrazvukové nádrže.

Tato měření UV-Vis ukazují významný extrakční rozdíl mezi ultrazvukovou sondou a ultrazvukovou lázní. Ultrazvukový přístroj typu sondy UP100H (černý graf) poskytuje výrazně vyšší výnos extraktu z houby chaga než ultrazvuková lázeň (červený graf).

Intenzivní ultrazvuková extrakce pomocí ultrazvukové sondy

Na druhé straně je ultrazvukový přístroj typu sondy vybaven špičkou – tzv. sonotoda nebo sonda – který lze vložit přímo do vzorku, což umožňuje cílenější a lokalizovanější aplikaci ultrazvukové energie. To má za následek výrazně účinnější narušení buněk a extrakci bioaktivních sloučenin, zejména v hustých nebo těžko přístupných oblastech vzorku.
Cílená a lokalizovaná aplikace ultrazvukové energie poskytované ultrazvukovým analyzátorem typu sondy zajišťuje, že chitin je vystaven dostatečnému množství energie, které má být rozloženo.
Kromě toho lze sondu přemisťovat do různých oblastí vzorku, čímž se vytváří další makromíchání, aby se zajistilo, že všechny části houby budou adekvátně sonikovány. To je důležité zejména u hub se silnými buněčnými stěnami nebo hustými strukturami, kde může být náročné zajistit úplnou extrakci pomocí jiných metod.

Ultrazvuková sonda vs ultrazvuková lázeň pro extrakci hub

Stručně řečeno, vysoká intenzita sonikace typu sondy je nezbytná k rozkladu chitinu v buněčných stěnách hub a uvolnění bioaktivních sloučenin. Cílená a lokalizovaná aplikace ultrazvukové energie poskytované ultrazvukovým analyzátorem typu sondy zajišťuje, že chitin je adekvátně sonikován, což vede k účinnější a důkladnější extrakci bioaktivních sloučenin z hub.
Ultrazvukový přístroj typu sondy je obecně považován za účinnější pro extrakci hub, protože může poskytnout jednotnější a důkladnější extrakci bioaktivních sloučenin ve srovnání s ultrazvukem typu koupele.
Přečtěte si více o rozdílech v ultrazvukovém zpracování pomocí ultrazvukové sondy a ultrazvukové lázně!
 

Jaké je ideální rozpouštědlo pro ultrazvukovou extrakci hub?

Ultrazvuku jako extrakční metoda je kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem. To znamená, že výběr správného rozpouštědla musí být proveden s ohledem na druh houby a bioaktivní sloučeniny, které by měly být extrahovány.
Houby obsahují řadu bioaktivních sloučenin, jako jsou polysacharidy, beta-glukany, triterpenoidy, fenolické sloučeniny a ergosterol, u kterých bylo prokázáno, že mají různé zdravotní přínosy. Extrakce těchto bioaktivních sloučenin z hub lze dosáhnout pomocí různých rozpouštědel, z nichž každé má své výhody a nevýhody. Zde jsou některá z běžně používaných rozpouštědel pro extrakci bioaktivních sloučenin z hub:

• Voda: Voda je běžným rozpouštědlem pro extrakci bioaktivních sloučenin z hub. Polysacharidy a beta-glukany jsou rozpustné ve vodě, což z nich činí ideální rozpouštědlo pro extrakci těchto sloučenin. Voda je také bezpečným a netoxickým rozpouštědlem, což z ní činí ideální rozpouštědlo pro potraviny a léčivé přípravky.
• Ethanol: Ethanol je polární rozpouštědlo, které se běžně používá k extrakci fenolických sloučenin a triterpenoidů z hub. Etanol lze také použít k extrakci polysacharidů a beta-glukanů, ale s nižším výtěžkem než voda.
• Vodný etanol: Vodným ethanolem se rozumí směs vody a etanolu. Poměr vody k etanolu lze upravit podle požadavků. Použití vodného ethanolu jako rozpouštědla má několik výhod oproti použití samotné vody nebo ethanolu. Za prvé, přidání etanolu do vody může zlepšit rozpustnost určitých bioaktivních sloučenin, které nejsou příliš rozpustné pouze ve vodě, jako jsou některé fenolické sloučeniny a triterpenoidy. Za druhé, použití vodného etanolu může vést k vyšším výtěžkům extrakce ve srovnání se samotnou vodou nebo ethanolem, protože může extrahovat širší škálu bioaktivních sloučenin.
  Volba koncentrace ethanolu ve vodném ethanolovém rozpouštědle závisí na polaritě extrahovaných bioaktivních sloučenin. Vyšší koncentrace etanolu (70-100%) může být použita pro extrakci méně polárních sloučenin, zatímco nižší koncentrace etanolu (30-50%) může být použita pro extrakci více polárních sloučenin.
• Methanol: Metanol je další polární rozpouštědlo, které lze použít k extrakci fenolických sloučenin z hub. Metanol je toxický, proto by měl být používán s opatrností. K odstranění metanolu po extrakci je nutné sofistikované čištění.
• Aceton: Aceton je nepolární rozpouštědlo, které se běžně používá k extrakci ergosterolu z hub. Aceton je hořlavý a toxický, proto by měl být používán s opatrností.
• Hexan: Hexan je nepolární rozpouštědlo, které lze použít k extrakci lipofilních sloučenin z hub. Hexan je hořlavý a toxický, proto by měl být používán s opatrností.

Volba rozpouštědla pro extrakci bioaktivních sloučenin z hub závisí na typu extrahované sloučeniny a zamýšleném použití. Voda a vodný ethanol jsou obecně nejbezpečnější a nejčastěji používaná rozpouštědla pro extrakci bioaktivních sloučenin z hub. Jiná rozpouštědla, jako je ethanol, methanol, aceton a hexan, však mohou být použita pro specifické aplikace nebo v případě, že extrakce vody není dostatečná. Je důležité používat tato rozpouštědla opatrně a dodržovat příslušné bezpečnostní postupy.