Proč je sondový sonikátor nejlepší pro extrakci z hub?

Přemýšlíte, proč vaše extrakce z hub pomocí ultrazvukové lázně nebo ultrazvukové čisticí vany nepřináší požadovaný výtěžek extraktu? Zjistěte zde vše, co potřebujete vědět o pevných buněčných stěnách hub obsahujících chitin, o nejlepší extrakční technice a vhodných rozpouštědlech!

Proč potřebuji k extrakci z hub intenzivní síly?

Všechny jedlé houby mají buněčné stěny z chitinu, tedy ze stejného materiálu, z něhož jsou tvořeny krunýře korýšů a hmyzu. Chitin je velmi pevný materiál, který dodává buňkám hub vysokou houževnatost. Buněčná stěna vytváří bariéru před intracelulárními kompartmenty, které obsahují bioaktivní molekuly hub. Důležitými molekulami hub jsou například α- a β-glukany, polysacharidy, terpeny, antioxidanty, vitaminy nebo halucinogenní sloučeniny. Každý druh hub se vyznačuje jedinečným spektrem bioaktivních sloučenin. Aby se tyto zdraví prospěšné látky uvolnily z buněk hub, musí být buněčné stěny rozrušeny. Vzhledem k obsahu chitinu je dezintegrace buněk hub náročným úkolem a vyžaduje určité znalosti a sofistikované vybavení.

Rozrušení buněčných stěn hub obsahujících chitin pomocí sonikace

Přestože je chitin skvělým zdrojem vlákniny, prebiotik a antioxidantů, problém spočívá v tom, že lidé nemají schopnost chitin rozkládat. To také znamená, že když konzumujete syrové neupravené houby, nezískáte užitek z mnoha bioaktivních sloučenin hub, protože jsou uzavřeny v buňkách, které chrání pevné buněčné stěny obsahující chitin.
Ultrazvuková extrakce činí bioaktivní sloučeniny z hub biologicky dostupnými, takže je lidské tělo dokáže rychle a úplně vstřebat. Navíc jsou v ultrazvukových extraktech z hub prospěšné živiny koncentrovány, takže i malé množství extraktu z hub přináší požadované zdraví prospěšné účinky.

Sonikace pro extrakci z hub

Sonikace je proces, při kterém se pomocí vysokofrekvenčních zvukových vln vytvářejí v kapalině kavitační bubliny. Když tyto bubliny kolabují, vytvářejí intenzivní lokální smykové síly, které mohou rozrušit buňky a uvolnit jejich obsah do kapaliny.
Při extrakci z hub lze sonikaci použít k rozrušení buněčných stěn hub a k uvolnění jejich bioaktivních sloučenin do rozpouštědla. Existují dva typy sonikátorů: lázňové a sondové.

Proč moje ultrazvuková lázeň dává špatné výsledky extrakce z hub?

Lázňový sonikátor je zařízení, ve kterém je vzorek umístěn v nádobě naplněné rozpouštědlem a ultrazvukové vlny působí na celou nádobu. Tato metoda je známá jako poměrně neúčinná, protože ultrazvuková lázeň rozděluje ultrazvukovou energii nerovnoměrně a s nízkou intenzitou. Protože je vzorek hub v ultrazvukové lázni sonikován nepřímo, ultrazvuk nemůže proniknout hluboko do vzorku. Ultrazvukové vlny musí projít stěnami nádoby, než dopadnou na houbový materiál. Tím jsou již tak málo intenzivní ultrazvukové vlny ultrazvukové vany ještě dále zeslabeny.

Tato měření UV-Vis ukazují významný rozdíl v extrakci mezi ultrazvukovou sondou a ultrazvukovou lázní. Sondový sonikátor UP100H (černý graf) poskytuje výrazně vyšší výtěžek extraktu z houby čaga než ultrazvuková lázeň (červený graf).

Intenzivní ultrazvuková extrakce pomocí ultrazvukové sondy

Naproti tomu sondový sonikátor je vybaven hrotem – tzv. sonotrodou neboli sondou –, který lze vložit přímo do vzorku, což umožňuje cílenější a lokalizovanější aplikaci ultrazvukové energie. To vede k výrazně účinnější dezintegraci buněk a extrakci bioaktivních sloučenin, zejména v hustých nebo těžko dostupných oblastech vzorku.
Cílená a lokalizovaná aplikace ultrazvukové energie zajišťovaná sondovým sonikátorem zaručuje, že chitin je vystaven dostatečnému množství energie, aby byl rozrušen.
Navíc lze sonotrodou pohybovat do různých oblastí vzorku, čímž vzniká dodatečné makromísení, které zajišťuje, že všechny části hub jsou dostatečně sonikovány. To je zvláště důležité u hub se silnými buněčnými stěnami nebo hustou strukturou, u nichž může být obtížné zajistit úplnou extrakci jinými metodami.

Ultrazvuková sonda vs. ultrazvuková lázeň pro extrakci z hub

Stručně řečeno, vysoká intenzita sondové sonikace je nezbytná k rozrušení chitinu v buněčných stěnách hub a k uvolnění bioaktivních sloučenin. Cílená a lokalizovaná aplikace ultrazvukové energie zajišťovaná sondovým sonikátorem zaručuje, že chitin je dostatečně sonikován, což vede k účinnější a důkladnější extrakci bioaktivních sloučenin z hub.
Sondový sonikátor je obecně považován za účinnější pro extrakci z hub, protože ve srovnání s lázňovým sonikátorem může zajistit rovnoměrnější a důkladnější extrakci bioaktivních sloučenin.
Přečtěte si více o rozdílech v ultrazvukovém zpracování pomocí ultrazvukové sondy a ultrazvukové lázně!
 

Jaké je ideální rozpouštědlo pro ultrazvukovou extrakci z hub?

Sonikace jako extrakční metoda je kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem. To znamená, že při výběru správného rozpouštědla je nutné zohlednit druh hub a bioaktivní sloučeniny, které mají být extrahovány.
Houby obsahují řadu bioaktivních sloučenin, jako jsou polysacharidy, beta-glukany, triterpenoidy, fenolické sloučeniny a ergosterol, u nichž 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 běžné rozpouštědlo pro extrakci bioaktivních sloučenin z hub. Polysacharidy a beta-glukany jsou rozpustné ve vodě, což z ní činí ideální rozpouštědlo pro extrakci těchto sloučenin. Voda je také bezpečné a netoxické rozpouštědlo, což z ní činí ideální rozpouštědlo pro potravinářské a léčivé produkty.
• Ethanol: Ethanol je polární rozpouštědlo, které se běžně používá k extrakci fenolických sloučenin a triterpenoidů z hub. Ethanol lze použít také k extrakci polysacharidů a beta-glukanů, avšak s nižším výtěžkem než voda.
• Vodný ethanol: Vodným ethanolem se rozumí směs vody a ethanolu. Poměr vody a ethanolu lze upravit podle požadavků. Použití vodného ethanolu jako rozpouštědla má oproti použití samotné vody nebo samotného ethanolu několik výhod. Zaprvé, přídavek ethanolu k vodě může zlepšit rozpustnost určitých bioaktivních sloučenin, které nejsou v samotné vodě příliš rozpustné, jako jsou některé fenolické sloučeniny a triterpenoidy. Zadruhé, použití vodného ethanolu může vést k vyšším výtěžkům extrakce ve srovnání se samotnou vodou nebo samotným ethanolem, protože dokáže extrahovat širší spektrum bioaktivních sloučenin.
  Volba koncentrace ethanolu ve vodném ethanolu jako rozpouštědle závisí na polaritě extrahovaných bioaktivních sloučenin. K extrakci méně polárních sloučenin lze použít vyšší koncentraci ethanolu (70–100 %), zatímco k extrakci polárnějších sloučenin lze použít nižší koncentraci ethanolu (30–50 %).
• Methanol: Methanol je další polární rozpouštědlo, které lze použít k extrakci fenolických sloučenin z hub. Methanol je toxický, proto by se měl používat s opatrností. K odstranění methanolu 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 se měl používat s opatrností.
• Hexan: Hexan je nepolární rozpouštědlo, které lze použít k extrakci lipofilních sloučenin z hub. Hexan je hořlavý a toxický, proto by se měl používat s opatrností.

Volba rozpouštědla pro extrakci bioaktivních sloučenin z hub závisí na typu extrahované sloučeniny a na zamýšlené aplikaci. Voda a vodný ethanol jsou obecně nejbezpečnější a nejčastěji používaná rozpouštědla pro extrakci bioaktivních sloučenin z hub. Pro specifické aplikace nebo v případech, kdy extrakce vodou nestačí, však lze použít i jiná rozpouštědla, jako je ethanol, methanol, aceton a hexan. Je důležité používat tato rozpouštědla s opatrností a dodržovat příslušné bezpečnostní postupy.