Ekstraktion af beta-glucaner fra svampe ved hjælp af sonikering

Ekstraktion af beta-glucaner fra svampe til laboratorietest eller produktion indebærer en kombination af hakning, formaling eller knusning af svampene, ultralydsassisteret ekstraktion og udfældning af beta-glucaner. Her følger en forenklet oversigt over processen til ekstraktion af beta-glucaner med eksempler på volumener og vægte til et forsøg i laboratorieskala. Bemærk, at de specifikke betingelser og måleværdier kan variere afhængigt af svampetypen og den krævede renhed af beta-glucanerne.

Materialer og udstyr

• Svampe (f.eks. 100g hakkede eller skiveskårne svampe)
• Koldt destilleret vand (f.eks. 500mL)
• Blender eller kværn
• Bægerglas eller kolber
• Filterpapir eller en opstilling til vakuumfiltrering
• Centrifuge (valgfrit)
• Alkohol (f.eks. ethanol) til udfældning
• Køleskab
• Tørreovn

Protokol til ekstraktion af beta-glucaner

1. Formal eller knus svampene (f.eks. chaga eller pindsvinepigsvamp) til grove partikler på ca. 1 til 3 millimeter. Brug for eksempel 100g tørrede svampepartikler.
2. Kom derefter svampepartiklerne i et bægerglas eller en kolbe.
3. Tilsæt dernæst 500mL destilleret vand til bægerglasset med de svampepartikler, der skal ekstraheres. Forholdet mellem vand og svampe kan variere afhængigt af den specifikke svampetype og partikelstørrelse.
4. Efter omrøring af suspensionen sonikeres blandingen med en ultralydshomogenisator til laboratoriebrug (f.eks. UP400St med en 22mm sonotrode ved 100% amplitude eller UP200Ht med en 14mm sonotrode ved 100% amplitude), mens temperaturen holdes under 90°C. Lavere temperaturer hjælper med at bevare varmefølsomme forbindelser såsom beta-glucaner under ekstraktionen. Soniker i ca. 5 til 10 minutter ved brug af UP400St og i 10 til … minutter ved brug af UP200Ht. Bemærk, at temperaturen og ekstraktionstiden kan variere afhængigt af den anvendte ultralydseffekt. Større volumener vil naturligvis kræve længere sonikeringstider.
5. Filtrer den sonikerede blanding gennem filterpapir, eller brug en opstilling til vakuumfiltrering til at adskille væsken (som indeholder de ekstraherede beta-glucaner) fra de faste svamperester.
6. Udfæld derefter beta-glucanerne fra væsken ved at tilsætte alkohol (f.eks. ethanol). Typisk kan du bruge 2–3 volumener alkohol til udfældning.
7. Opbevar derefter blandingen i et køleskab i flere timer, så beta-glucanerne kan udfældes.
8. Efter udfældningen kan du forsigtigt dekantere væsken og opsamle beta-glucanbundfaldet.
9. Tør til sidst beta-glucanerne i en ovn ved lav temperatur (f.eks. 40–50°C), indtil al alkohol er fjernet, og du har et tørt pulver.

Denne video demonstrerer højeffektiv ekstraktion af pindsvinepigsvamp med ultralydshomogenisatoren Hielscher UP200Ht.

Svampe varierer i deres egenskaber. Derfor kan processen til ekstraktion af beta-glucaner variere afhængigt af faktorer såsom den specifikke svampeart, svampenes tilstand (tørrede eller friske), partikelstørrelse og ekstraktionstemperatur. For at optimere din ekstraktionsprocedure kan du overveje at eksperimentere med forskellige parametre, herunder at variere forholdet mellem fast stof og væske, justere temperaturer, afprøve forskellige opløsningsmidler og teste forskellige sonikeringsvarigheder og amplitudeindstillinger.

Ultralydsassisteret enzymatisk ekstraktion af beta-glucan

Ultralydsassisteret enzymatisk ekstraktion er en metode til at ekstrahere beta-glucaner fra svampe ved hjælp af en kombination af enzymer og ultralydsbølger. Denne proces forbedrer ekstraktionseffektiviteten ved at nedbryde svampenes cellevægge og lette frigivelsen af beta-glucaner.

Opskalering af ekstraktion af beta-glucaner fra svampe

Når du har fastlagt en protokol til ekstraktion af beta-glucaner, der opfylder dine krav, kan det være ligetil at opskalere ekstraktionsprocessen.

Opskalering af batchekstraktion

Hvis du planlægger at opskalere med en metode til batchekstraktion, anbefaler vi at øge batchvolumenet, mens forholdet mellem fast stof og væske og alle øvrige parametre holdes konstante. Hvis du fortsat bruger den samme ultralydshomogenisator, skal du sørge for at øge sonikeringstiden proportionalt. For batcher på over 1 liter kan du overveje at tilføje en langsomtgående omrører for at holde partiklerne suspenderet og forbedre ekstraktionens ensartethed. Billedet nedenfor viser en opstilling til batchekstraktion på 8 liter med en ultralydshomogenisator af typen UP400St i kombination med en laboratorieomrører.

Inline-ekstraktion af svampe

Til dem, der er interesserede i kontinuerlig ekstraktion af større mængder beta-glucaner fra svampe, tilbyder Hielscher Ultrasonics flowcellereaktorer, der er udviklet til ekstraktion af plantemateriale. Hvis det er relevant for dig, opfordrer vi dig til at kontakte os direkte for at få flere oplysninger. Vores tekniske team hjælper gerne med at finde den bedst egnede opstilling til dine specifikke behov. Det kan dog være uvurderligt at gennemføre det tidligere nævnte forsøg i laboratorieskala med din specifikke svampeart for at forstå de præcise proceskrav. Billedet nedenfor viser en stor flowcellereaktor med en ultralydshomogenisator af typen UIP4000hdT til ekstraktion af beta-glucaner fra ca. 50 til 200 liter suspension af svampe i opløsningsmiddel pr. time.

Empirisk beta-glucankoncentration i svampearter

Nedenfor finder du en liste over empiriske beta-glucankoncentrationer, der blev opnået ved ekstraktion fra forskellige svampearter.

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.