Ekstrakt af pindsvinepigsvamp fremstillet med ultralyd

Ekstrakter fra svampearten Hericium erinaceus, kendt som pindsvinepigsvamp, fremstilles mest effektivt ved hjælp af sonikering. Ultralydsekstraktorer bryder hurtigt svampens cellematrix op og muliggør fuldstændig ekstraktion af bioaktive forbindelser fra pindsvinepigsvampens mycelium og frugtlegeme.

Ultralydsassisteret ekstraktion af pindsvinepigsvamp

Bioaktive forbindelser i pindsvinepigsvamp: Hericium erinaceus, også kendt under de almindelige navne løvemanke, japansk yamabushitake, pom pom, skægget tandsvamp, pindsvin eller abehovedsvamp, er en svamp, der i årtier har været anvendt som traditionel medicin og terapeutisk middel. Pindsvinepigsvamp indeholder mange bioaktive forbindelser: polysakkarider, steroler, glykoproteiner, terpenoider (f.eks. erinaciner) samt fenoliske og flygtige forbindelser (f.eks. hericenoner). Disse stoffer er kendt for deres antioxidative, antidiabetiske, kræfthæmmende, antiinflammatoriske, antimikrobielle, antihyperglykæmiske og hypolipidæmiske virkninger. Videnskabelig forskning har vist, at forbindelserne i pindsvinepigsvamp kan forbedre nervecellers udvikling og funktion og muligvis beskytte nerver mod skader. Derfor undersøges svampen i øjeblikket som et terapeutisk middel mod demens.

Denne video demonstrerer højeffektiv ekstraktion af pindsvinepigsvamp med ultralydshomogenisatoren Hielscher UP200Ht. Ultralydsekstraktion er den ideelle teknik til at fremstille fuldspektrumekstrakter af høj kvalitet, som indeholder polysakkarider såsom betaglukaner samt hericenoner og erinaciner.

Ultralydsekstraktion af pindsvinepigsvamp:
Ultralydsekstraktion af pindsvinepigsvamp er en teknik, der anvender ultralyd med høj effekt til at ekstrahere bioaktive forbindelser fra pindsvinepigsvampens (Hericium erinaceus) frugtlegeme eller mycelium. Pindsvinepigsvamp er en velkendt medicinsk svamp og indeholder forskellige sundhedsfremmende bioaktive forbindelser såsom polysakkarider, beta-glucaner, hericenoner, erinaciner og antioxidanter.
Processen til ultralydsekstraktion af svampe indebærer brug af ultralydsapparater med sonde, som skaber intens kavitation i et flydende medium (såsom vand, ethanol eller methanol), der indeholder svampematerialet. Den genererede ultralydskavitation får svampematerialets cellevægge til at brydes ned, så de bioaktive forbindelser frigives til væsken / opløsningsmidlet. Ultralydsbølgerne øger også masseoverførslen af de bioaktive forbindelser fra svampematerialet til opløsningsmidlet, hvilket øger ekstraktionseffektiviteten.
Ultralydsekstraktion af svampe er en meget effektiv og hurtig isoleringsteknik, der ikke kræver høje temperaturer eller skadelige kemikalier. De ekstraherede bioaktive forbindelser kan anvendes til forskellige formål, såsom kosttilskud, funktionelle fødevarer og nutraceutiske produkter. Desuden er metoden til ultralydsekstraktion af pindsvinepigsvamp miljøvenlig og bæredygtig, hvilket gør den til et ideelt valg til ekstraktion af bioaktive forbindelser fra naturlige kilder.

Disse fordele gør sonikering til en fremragende ekstraktionsteknik til svampeekstrakter af høj kvalitet og er årsagen til, at Hielscher ultralydsapparater anvendes verden over i laboratorier og industrien til fremstilling af svampeekstrakter.

Protokol for ultralydsekstraktion af pindsvinepigsvamp

Valu et al. (2020) demonstrerede en meget effektiv ekstraktionsprocedure til at udvinde og koncentrere de bioaktive produkter fra H. erinaceus-biomassen baseret på principperne for ultralydsekstraktion. Til ekstraktionen blev der anvendt en Hielscher ultralydsprocessor (Hielscher UIP1000hdT, 1000 watt, 20 kHz) med sonotrode BS4d40 (40 mm diameter). Før ekstraktionsforsøgene blev ultralydsprocessoren kalibreret for at bestemme nettoeffektforbruget. Under sonikeringsprocessen blev denne værdi automatisk trukket fra bruttoenergiforbruget, hvilket gjorde det muligt at bestemme den nettoeffekt, der blev tilført ekstraktionsmediet. Under forsøgene blev prøverne anbragt i en ispose med kontinuerlig magnetisk omrøring for at opretholde en lav prøvetemperatur. Efter afslutning af ekstraktionen blev prøverne vakuumfiltreret og derefter centrifugeret (2500× g i 5 min). En rotationsfordamper blev anvendt til at fjerne vand og alkohol fra supernatanterne. De resterende vand- og alkoholrester fra prøverne blev frysetørret for at opnå et ekstrakt i pulverform. Alternativt kan opløsningsmidlet fjernes ved hjælp af et vakuumfilter og en rotationsvakuumfordamper for at opnå et svampekoncentrat.
 

 
De optimerede ekstraktionsbetingelser ved brug af ultralyd var følgende:

• ultralydsapparat UIP1000hdT med sonotrode BS4d40: 100% amplitude, 100% driftscyklus)
• tørret, formalet Hericium erinaceus
• opløsningsmiddel: 80% vandig ethanol
• forhold mellem opløsningsmiddel og materiale: 1:30 (g/mL)
• ekstraktionstid: 45 min

Det samlede indhold af fenoliske forbindelser i dette optimerede H. erinaceus-ekstrakt var 23,2 mg GAE/g DM, og i DPPH-testen nåede antioxidantaktiviteten en IC50 på 87,2 μg/mL.
Forskergruppen demonstrerede med succes, at ultralydsekstraktion effektivt fremmer isoleringen af antioxidanter i Hericium erinaceus, især polyfenoler og flavonoider, der er korreleret med diterpenoidet erinacin A, som er kendt for sin høje antioxidantaktivitet.
(jf. Valu et al., 2020)

I denne video demonstrerer vi ekstraktion af chagasvampe med ultralyd i koldt vand. Hielscher UP100H er en ultralydshomogenisator med en effekt på 100 watt. Denne 14mm-sonde – MS14 – er særdeles velegnet til planteekstraktion i små portioner. Intensiteten kan justeres med amplituderegulatoren. Vi bruger 100% intensitet til denne ekstraktionsdemonstration.

Find det ideelle ultralydsapparat til ekstraktion af pindsvinepigsvamp!

Pindsvinepigsvamp er rig på kitin. Som alle svampe har pindsvinepigsvamp meget kitin i sine cellevægge. Kitin er en sej biopolymer, der giver cellevæggene høj stivhed og styrke. På grund af det høje kitinindhold bør pindsvinepigsvamp ikke spises rå, da kitin er svært fordøjeligt og kan give mavebesvær.
Der kræves kraftige påvirkninger for at bryde pindsvinepigsvampens cellevægge og ekstrahere de intracellulære bioaktive forbindelser. Derfor giver ultralydsbade eller rensetanke ikke de ønskede ekstraktionsresultater.
Læs mere om sammenligningen af effektiviteten mellem et ultralydsapparat med sonde og et ultralydsbad!
Derimod skaber ultralydssonder lokalt ultralydsbølger med høj intensitet og kavitation, som leverer den nødvendige energi til at bryde svampenes kitinholdige cellevægge op. Desuden er sonikering med sonde en ikke-termisk ekstraktionsmetode, der forhindrer termisk nedbrydning af de bioaktive forbindelser som følge af varme. Derfor er ultralydsapparater med sonde den mest effektive ekstraktionsteknik til ekstraktion af medicinske svampe.
 
Spørg os om det rette ultralydsapparat med sonde til din svampeekstraktion!
 
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:

Kontakt os nu, og få flere oplysninger om ultralydsapparater til svampeekstraktion! Vores veluddannede medarbejdere med mange års erfaring anbefaler dig gerne den bedst egnede ultralydsekstraktor til din svampeekstraktionsproces!

---

---

Litteratur / Referencer

• Valu, Mihai-Vlad; Liliana Cristina Soare; Nicoleta Anca Sutan; Catalin Ducu; Sorin Moga; Lucian Hritcu; Razvan Stefan Boiangiu; Simone Carradori (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods 9, No. 12, 2020.
• Valu, M.-V.; Soare,L.C.; Ducu, C.; Moga, S.; Negrea, D.; Vamanu, E.; Balseanu, T.-A.; Carradori, S.; Hritcu, L.; Boiangiu, R.S. (2021): Hericium erinaceus (Bull.) Pers. Ethanolic Extract with Antioxidant Properties on Scopolamine-Induced Memory Deficits in a Zebrafish Model of Cognitive Impairment. Journal of Fungi 2021, 7, 477.
• Venturella, G.; Ferraro, V.; Cirlincione, F.; Gargano, M. L. (2021): Medicinal Mushrooms: Bioactive Compounds, Use, and Clinical Trials. International Journal of Molecular Sciences, 22(2), 634.
• Picture of Hericium By Jim Champion / Hericium erinaceum on an old tree in Shave Wood, New Forest / CC BY-SA 2.0

Værd at vide

Bioaktive svampeforbindelser fra mycelium sammenlignet med frugtlegeme

Både mycelieekstrakter og frugtlegemeekstrakter kan fremstilles ved ultralydsekstraktion, og begge har deres egne unikke fordele. Hvilken type der er bedst, afhænger af det specifikke anvendelsesformål og de ønskede resultater.
Mycelieekstrakter er generelt billigere og lettere at fremstille i store mængder end frugtlegemeekstrakter, hvilket gør dem mere tilgængelige. Mycelium indeholder også mange gavnlige forbindelser såsom polysakkarider, ergosterol og enzymer.
På den anden side indeholder frugtlegemeekstrakter højere niveauer af beta-glucaner, triterpenoider og andre forbindelser, der er blevet forbundet med sundhedsmæssige fordele. Frugtlegemer har også tendens til at indeholde en større mangfoldighed af forbindelser og kan i nogle tilfælde være mere potente.
I sidste ende afhænger valget mellem mycelieekstrakter og frugtlegemeekstrakter af den specifikke anvendelse og de ønskede virkninger. Hvis du for eksempel ønsker at understøtte immunforsvaret, kan et mycelieekstrakt være en god mulighed på grund af det høje polysakkaridindhold. Hvis du ønsker at understøtte kognitive funktioner, kan et frugtlegemeekstrakt være et bedre valg på grund af det høje triterpenoidindhold. Det er også værd at bemærke, at ekstrakter af høj kvalitet fra både mycelium og frugtlegemer kan være effektive og gavnlige til en række formål.

Hvad er den bedste ekstraktionsmetode til beta-glucaner fra pindsvinepigsvamp?

Ultralydsekstraktion med koldt vand er den bedste teknik til at frigive de vandopløselige forbindelser fra svampe såsom pindsvinepigsvampens frugtlegeme. Ultralydsekstraktion med koldt vand perforerer og bryder svampenes seje cellevægge for at frigive de bioaktive forbindelser såsom β-glucaner fra cellematrixen. Da sonikering er en skånsom proces, beskadiger den ikke de fytokemiske stoffer og forhindrer nedbrydningen af alle de sundhedsfremmende bioaktive forbindelser, herunder beta-glucanerne.

Hvad er fordelene ved et svampeekstrakt?

Ekstraktionsprocessen, f.eks. ultralydsekstraktion, frigiver de bioaktive forbindelser såsom beta-glucaner fra cellematrixen. Derfor indeholder svampeekstrakter større mængder bioaktive forbindelser end formalet svampepulver. Hovedfraktionen af β-glucaner, som er polymerer med høj molekylvægt, er opløselig i vand. Derfor er ultralydsekstraktion med koldt vand ikke kun en sund og miljøvenlig ekstraktionsmetode, men frigiver også effektivt β-glucanerne fra svampecellerne til vandet. Med ekstraktet bliver det muligt at fremstille terapeutiske midler og kosttilskud, der indeholder en ensartet mængde bioaktive molekyler i hver dosis.

Bioaktive forbindelser i pindsvinepigsvamp

Meget vigtige og velundersøgte bioaktive metabolitter omfatter også erinacinerne (A–I), en gruppe cyathin-diterpenoider ekstraheret fra myceliet af Hericium erinaceus, også kaldet pindsvinepigsvamp eller yamabushitake, og hericenonerne (C–H), benzylalkoholderivater ekstraheret fra frugtlegemet. Begge grupper af forbindelser kan let passere blod–hjerne-barrieren og har vist neurotrope og neuroprotektive virkninger. De rapporteres at inducere syntesen af nervevækstfaktor (NGF), både in vitro og in vivo. Denne medicinske svamp har imidlertid også antioxidative, antiinflammatoriske, kræfthæmmende, immunstimulerende, antidiabetiske, antimikrobielle, hypolipidæmiske og antihyperglykæmiske egenskaber, selvom dens hyppigste anvendelse er til behandling af neurodegenerative sygdomme og kognitiv svækkelse.
Erinacin A, den vigtigste repræsentant for erinacingruppen, har vist sig at have en effektiv beskyttende virkning mod Parkinsons sygdom. I en musemodel for Parkinsons sygdom baseret på 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) medførte erinacin A en reduktion af MPTP-induceret tab af dopaminerge celler, apoptotisk celledød induceret af oxidativt stress og niveauerne af glutathion, nitrotyrosin og 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE); det reverserede også MPTP-associerede motoriske forstyrrelser og reducerede skadevirkningen af 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP)-induceret cytotoksicitet og apoptose i nerveceller gennem en aktivering af IRE1α/TRAF2-, JNK1/2- og p38 MAPK-signalvejene, opretholdt af stress i det endoplasmatiske retikulum (ER), ekspressionen af C/EBP-homologt protein (CHOP), IKB-β og NF-κB samt Fas og Bax. Denne metabolit viste sig også at være effektiv mod iskæmisk slagtilfælde, som rapporteret i en undersøgelse på rotter, hvor der blev observeret en reduktion af neuronal apoptose samt størrelsen af slagtilfældets kavitet i hjernen ved at målrette iNOS/reaktive nitrogenforbindelser (RNS) og signalvejene for p38 mitogenaktiveret proteinkinase (MAPK)/CCAAT-enhancerbindende homologt protein (CHOP).
Erinacin A blev også rapporteret at have betydelig antitumoraktivitet i humane mavekræftceller af typen TSGH 9201, hvor det inducerede betydelig apoptose forbundet med øget fosforylering i signalvejene for fokal adhæsionskinase/proteinkinase FAK/Akt/p70S6K og serin/threonin-kinase PAK-1. Det resulterede også i øget cytotoksicitet og ROS-dannelse, reduceret invasivitet og aktivering af caspaser samt ekspression af tumornekrosereceptoren TRAIL. Denne metabolits stærke antitumorvirkning blev efterfølgende bekræftet af en nyere undersøgelse både in vitro i to humane tyktarmskræftcellelinjer (DLD-1 og HCT-116) og in vivo i en musemodel, der yderligere klarlagde dens mekanismer. Behandlingens virkninger omfattede stimulering af de ekstrinsiske signalveje til aktivering af apoptose (TNFR, Fas, FasL, caspaser), undertrykkelse af ekspressionen af de antiapoptotiske molekyler Bcl-2 og Bcl-XL samt fosforylering af Jun N-terminal kinase JNK1/2, som reagerer på stressstimuli, NF-κB p50 og p330. Det blev også demonstreret, at opreguleringen af dødsreceptormolekyler gennem JNK MAPK/p300/NF-κB-signalvejen medieres af modifikation af histon H3K9K14ac; resultaterne af in vivo-forsøget viste faktisk øgede niveauer af histon H3K9K14ac samt histonacetylering på promotorerne for Fas, FasL og TNFR.
En anden erinacin, erinacin C, er kendt for sine antineuroinflammatoriske og neuroprotektive virkninger, som kan opnås gennem en mekanisme med hæmning af IκB, p-IκBα (involveret opstrøms i NF-κB-signaltransduktionskaskaden) og proteinekspressionen af inducerbar nitrogenoxidsyntase (iNOS) samt aktivering af den stressbeskyttende Nrf2/HO-1-signalvej. Behandling af humane BV2-mikrogliaceller med LPS-induceret inflammation resulterede i reducerede niveauer af nitrogenoxid (NO), IL-6, TNF-α og iNOS, hæmning af NF-κB-ekspression og fosforylering af IκBα-proteiner (p-IκBα) samt hæmning af Kelch-lignende ECH-associeret protein 1 (Keap1) og øgede niveauer af den nukleære transkriptionsfaktor erythroid 2-relateret faktor (Nrf2) og ekspressionen af hæmoxygenase-1-proteinet (HO-1).
(uddrag fra Venturella et al., 2021)