Löwenmähnen-Extrakt effizient mittels Ultraschall produzieren
Extrakte aus der Pilzart Hericium erinaceus, dem so genannten Löwenmähnenpilz, lassen sich am effizientesten mit Ultraschall herstellen. Ultraschallextraktoren brechen die Zellmatrix des Pilzes schnell auf und ermöglichen die vollständige Extraktion bioaktiver Verbindungen aus dem Myzel und dem Fruchtkörper der Löwenmähne.
Ultraschall-gestützte Gewinnung von Löwenmähnen-Extrakt
Bioaktive Verbindungen des Löwenmähnen-Pilzes (Lion's Mane): Hericium erinaceus, auch bekannt unter den Namen Löwenmähne, Japanischer Yamabushitake, Pom Pom, Bartzahn, Igel- oder Affenkopfpilz, ist ein Pilz, der seit Jahrzehnten als traditionelles Heilmittel und Therapeutikum verwendet wird. Der Löwenmähnen-Pilz enthält viele bioaktive Verbindungen wie Polysaccharide, Sterole, Glykoproteine, Terpenoide (z.B. Erinacine) sowie phenolische und flüchtige Verbindungen (z.B. Hericenone). Diese Substanzen sind für ihre antioxidative, antidiabetische, krebshemmende, entzündungshemmende, antimikrobielle, blutzuckersenkende und hypolipidemische Wirkung bekannt. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass die Inhaltsstoffe der Löwenmähne die Entwicklung und Funktion der Nervenzellen verbessern und die Nerven vor Schädigungen schützen können. Daher wird sie derzeit als Therapeutikum für Demenz getestet.
Ultraschall-Löwenmähnenextraktion mit dem Ultraschallgerät UP200Ht: höhere Ausbeute, Vollspektrum-Extrakt.
Bei der Ultraschallextraktion von Löwenmähne handelt es sich um eine Technik, bei der Hochleistungsultraschall eingesetzt wird, um bioaktive Verbindungen aus dem Fruchtkörper oder Myzel des Löwenmähnenpilzes (Hericium erinaceus) zu extrahieren. Lion's Mane ist ein bekannter Heilpilz, der verschiedene gesundheitsfördernde bioaktive Verbindungen wie Polysaccharide, Beta-Glucane, Hericenone, Erinacine und Antioxidantien enthält.
Bei der Pilzextraktion mit Ultraschall werden Ultraschallstabscwingerh eingesetzt, die in einem flüssigen Medium (wie Wasser, Ethanol oder Methanol), das das Pilzmaterial enthält, intensive Kavitation erzeugen. Die erzeugte Ultraschallkavitation bewirkt, dass die Zellwände des Pilzmaterials aufbrechen und die bioaktiven Verbindungen in die Flüssigkeit / das Lösungsmittel freigesetzt werden. Die Ultraschallwellen verbessern auch den Massentransfer der bioaktiven Verbindungen aus dem Pilzmaterial in das Lösungsmittel, was die Extraktionseffizienz erhöht.
Die Pilzextraktion mit Ultraschall ist eine sehr effiziente und schnelle Isolierungstechnik, die keine hohen Temperaturen oder schädlichen Chemikalien erfordert. Die extrahierten bioaktiven Verbindungen können für verschiedene Anwendungen wie Nahrungsergänzungsmittel, funktionelle Lebensmittel und Nutrazeutika verwendet werden. Darüber hinaus ist die ultraschall-gestütze Löwenmähnenextraktion umweltfreundlich und nachhaltig, was sie zu einer idealen Wahl für die Gewinnung bioaktiver Verbindungen aus natürlichen Quellen macht.
- hoher Wirkungsgrad
- rein mechanische Extraktionseffekte, wodurch die Extraktion schonend ist
- einfache Bedienung
- sehr kurze Verarbeitungszeit
- energiesparend
Diese Vorteile machen die Beschallung zu einer hervorragenden Extraktionstechnik für hochwertige Pilzextrakte und sind der Grund, warum Hielscher Ultraschallgeräte weltweit in Labor und Industrie zur Herstellung von Pilzextrakten eingesetzt werden.
UV-Vis-Messung von ultraschallisoliertem Löwenmähnenextrakt unter Verwendung der Ultraschallsonde UP200Ht.
Protokoll für die Extraktion der Löwenmähne mit Ultraschall
Valu et al. (2020) demonstrierten ein hocheffizientes Extraktionsverfahren zur Gewinnung und Konzentration der bioaktiven Produkte aus der Biomasse von H. erinaceus, das auf der Ultraschallextraktion beruht. Für die Extraktion wurde ein Hielscher Ultraschallprozessor (Hielscher UIP1000hdT, 1000 Watt, 20 kHz) mit einer Sonotrode BS4d40 (40 mm Durchmesser) verwendet. Vor den Extraktionsexperimenten wurde der Ultraschallprozessor kalibriert, um die Nettoleistungsaufnahme zu bestimmen. Während des Beschallungsvorgangs wurde dieser Wert automatisch vom Bruttoenergieverbrauch abgezogen, so dass die an das Extraktionsmedium abgegebene Nettoleistung ermittelt werden konnte. Während der Experimente wurden die Proben in einem Eisbad unter ständigem Rühren gelagert, um die Probentemperatur niedrig zu halten. Nach Abschluss der Extraktion wurden die Proben vakuumfiltriert und anschließend zentrifugiert (2500× g für 5 min). Zur Entfernung von Wasser und Alkohol aus dem Überstand wurde ein Rotationsverdampfer verwendet. Die verbleibenden Wasser- und Alkoholreste aus den Proben wurden mittels Gefriertrocknung entfernt, um einen Pulverextrakt zu erhalten. Alternativ kann das Lösungsmittel auch nur mit einem Vakuumfilter und einem Rotationsvakuumverdampfer entfernt werden, um ein Pilzkonzentrat zu erhalten.
Ultraschallextraktion von Erinacin A und Polyphenolen mit antioxidativer Wirkung aus der Pilzbiomasse von Hericium erinaceus (Lion's Mane).
(Studie und Grafik: ©Valu et al. 2020)
Folgende optimierten Bedingungen wurden für die Ultraschallextraktion angewendet:
- Ultraschallgerät UIP1000hdT mit Sonotrode BS4d40: 100% Amplitude, 100% Zyklus)
- getrockneter, gemahlener Hericium erinaceus
- Lösungsmittel: 80%iges wässriges Ethanol
- Lösungsmittel-Feststoff-Verhältnis: 1:30 (g/ml)
- Extraktionszeit: 45 Minuten
Der Gesamtgehalt an Phenolen in diesem optimierten H. erinaceus-Extrakt betrug 23,2 mg GAE/g TM, und im DPPH-Test erreichte die antioxidative Aktivität eine IC50 von 87,2 μg/mL.
Das Forschungsteam konnte erfolgreich nachweisen, dass die Ultraschallextraktion eine äußerst effiziente Isolierung von Antioxidantien aus dem Pilz Hericium erinaceus bewirkt. Insbesondere Polyphenole und Flavonoide, die mit dem Diterpenoid Erinacin A korrelieren und für besonders hohe antioxidative Aktivität bekannt ist, konnten im Ultraschallextrakt nachgewiesen werden.
(vgl. Valu et al., 2020)
Ultraschallextraktor UIP1000hdT mit Rührwerk zur Extraktion bioaktiver Verbindungen aus Pilzen.
Finden Sie das ideale Ultraschallgerät für die Extraktion der Löwenmähne!
Die Löwenmähne ist reich an Chitin. Wie alle Pilze hat auch die Löwenmähne viel Chitin in ihren Zellwänden. Chitin ist ein zähes Biopolymer, das den Zellwänden eine hohe Steifigkeit und Festigkeit verleiht. Wegen ihres hohen Chitingehalts sollte die Löwenmähne nicht roh verzehrt werden, da das Chitin schwer verdaulich ist und zu Magenverstimmungen führen kann.
Um die chitinhaltigen Zellwände der Löwenmähne zu brechen und die intrazellulären bioaktiven Verbindungen zu extrahieren, sind starke Kräfte erforderlich. Daher führen Ultraschallbäder oder Reinigungswannen nicht zu den gewünschten Extraktionsergebnissen.
Lesen Sie mehr über den Leistungsvergleich zwischen einem Ultraschallstab und einem Ultraschallbad!
Im Gegensatz dazu erzeugt ein Ultraschallstab lokal hochintensive Ultraschallwellen und Kavitation, die die notwendige Energie liefern, um die chitinhaltigen Zellwände von Pilzen aufzubrechen. Außerdem ist die Beschallung mit einem Ultraschallstab eine nicht-thermische Extraktionsmethode, bei der eine hitze-bedingte Zersetzung der bioaktiven Verbindungen vermieden wird. Daher sind Ultraschallstabschwinger die effizienteste Extraktionstechnik für die Extraktion von Heilpilzen.
Fragen Sie uns nach dem idealen Ultraschallstab für Ihre Pilzextraktion!
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:
| Batch-Volumen | Durchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
|---|---|---|
| 1 bis 500ml | 10 bis 200ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000ml | 20 bis 400ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 10L | 0.1 bis 2L/min | UIP1000hdT |
| 0.1 bis 20l | 0,2 bis 4l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100l | 2 bis 10l/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150 Liter | 3 bis 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
| n.a. | größere | Cluster aus UIP16000 |
Kontaktieren Sie uns jetzt und erfahren Sie mehr über unsere Ultraschallgeräte für die Pilzextraktion! Unser langjährig erfahrenes, gut geschultes Personal wird Ihnen gerne den am besten geeigneten Ultraschallextraktor für Ihren Pilzextraktionsprozess empfehlen!
Kontaktieren Sie uns! / Fragen Sie uns!
Literatur / Literaturhinweise
- 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
Wissenswertes
Bioaktive Pilzbestandteile aus Myzel und Fruchtkörper
Mit der Ultraschallextraktion können sowohl Myzel- als auch Fruchtkörperextrakte hergestellt werden, und beide haben ihre eigenen einzigartigen Vorteile. Welcher Ausgangsstoff besser ist, hängt von der jeweiligen Anwendung und den gewünschten Ergebnissen ab.
Myzel-Extrakte sind im Allgemeinen preiswerter und leichter in großen Mengen herzustellen als Extrakte aus Fruchtkörpern, weshalb sie leichter erhältlich sind. Das Mycelium enthält außerdem viele nützliche Verbindungen wie Polysaccharide, Ergosterol und Enzyme.
Extrakte, die aus dem Fruchtkörper eines Pilzes gewonnen wurden, haben einen höheren Gehalt an Beta-Glucanen, Triterpenoiden und anderen Verbindungen, welche mit gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung gebracht werden. Der Fruchtkörper eines Pilzes hat in der Regel zudem eine größere Vielfalt an Verbindungen und kann deshalb in einigen Fällen eine höhere Wirksamkeit zeigen.
Letztendlich hängt die Wahl zwischen Myzel- und Fruchtkörperextrakten von der spezifischen Anwendung und der gewünschten Wirkung ab. Wenn Sie zum Beispiel das Immunsystem unterstützen wollen, kann ein Myzel-Extrakt aufgrund seines hohen Polysaccharid-Gehalts eine gute Wahl sein. Zur Unterstützung der kognitiven Fähigkeiten ist ein Fruchtkörperextrakt aufgrund seines hohen Gehalts an Triterpenoiden möglicherweise die bessere Wahl. Es ist auch erwähnenswert, dass hochwertige Extrakte sowohl aus Myzel- als auch aus Fruchtkörperquellen für eine Vielzahl von Zwecken wirksam und nützlich sein können.
Was ist die beste Extraktionsmethode für Beta-Glucane aus Löwenmähne?
Die Kaltwasserextraktion mit Ultraschall ist die beste Technik, um die wasserlöslichen Verbindungen aus Pilzen wie dem Löwenmützen-Fruchtkörper freizusetzen. Die Kaltwasserextraktion mit Ultraschall perforiert und bricht die zähen Zellwände der Pilze auf, um die bioaktiven Verbindungen wie β-Glucane aus der Zellmatrix freizusetzen. Da die Beschallung ein schonendes Verfahren ist, werden die sekundären Pflanzenstoffe nicht beschädigt und der Abbau aller gesundheitsfördernden bioaktiven Verbindungen, einschließlich der Beta-Glucane, verhindert.
Was sind die Vorteile eines Pilzextrakts?
Durch den Extraktionsprozess, z. B. die Ultraschallextraktion, werden die bioaktiven Verbindungen wie die Beta-Glucane aus der Zellmatrix freigesetzt. Daher enthalten Pilzextrakte im Vergleich zu gemahlenem Pilzpulver höhere Mengen an bioaktiven Verbindungen. Die Hauptfraktion der β-Glucane, bei denen es sich um hochmolekulare Polymere handelt, ist in Wasser löslich. Deshalb ist die Kaltwasserextraktion mit Ultraschall nicht nur eine gesunde und umweltfreundliche Art der Extraktion, sondern setzt auch die β-Glucane aus den Pilzzellen effizient in Wasser frei. Mit dem Extrakt ist es möglich, Therapeutika und Nahrungsergänzungsmittel herzustellen, die in jeder Dosis eine gleichbleibende Menge bioaktiver Moleküle enthalten.
Bioaktive Wirkstoffe in der Löwenmähne
Zu den sehr wichtigen und gut untersuchten bioaktiven Metaboliten gehören die Erinacine (A-I), eine Gruppe von Cyathin-Diterpenoiden, die aus dem Mycel von Hericium erinaceus (Löwenmähne oder Yamabushitake) gewonnen werden, und die Hericenone (C-H), Benzylalkoholderivate, die aus dem Fruchtkörper gewonnen werden. Beide Gruppen von Verbindungen können die Blut-Hirn-Schranke leicht überwinden und haben neurotrope und neuroprotektive Wirkungen gezeigt. Es gibt wissenschaftliche Untersuchungen, die zeigen, dass Erinacine und Hericenone sowohl in vitro als auch in vivo die Synthese des Nervenwachstumsfaktors (NGF) anregen. Der Lion's Mane Heilpilz hat zudem auch antioxidative, entzündungshemmende, krebshemmende, immunstimulierende, antidiabetische, antimikrobielle, hypolipidämische und blutzuckersenkende Eigenschaften. Am häufigsten wird Lion's Mane Extrakt zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen und kognitiven Störungen eingesetzt.
Erinacin A, der Hauptvertreter der Erinacin-Gruppe, hat nachweislich eine wirksame Schutzwirkung gegen die Parkinson-Krankheit. In einem 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP)-Mausmodell der Parkinson-Krankheit bewirkte Erinacin A eine Verringerung des MPTP-induzierten dopaminergen Zellverlusts, des durch oxidativen Stress induzierten apoptotischen Zelltods sowie der Spiegel von Glutathion, Nitrotyrosin und 4-Hydroxy-2-nonenal (4-HNE); es kehrte auch MPTP-assoziierte motorische Defizite um und reduzierte die Beeinträchtigung der 1-Methyl-4-Phenylpyridinium (MPP)-induzierten neuronalen Zellzytotoxizität und Apoptose durch eine durch endoplasmatischen Retikulum (ER)-Stress unterstützte Aktivierung der IRE1α/TRAF2, JNK1/2 und p38 MAPK-Wege, die Expression von C/EBP homologous protein (CHOP), IKB-β und NF-κB sowie Fas und Bax. Dieser Metabolit erwies sich auch als wirksam gegen den ischämischen Schlaganfall, wie in einer Studie an Ratten berichtet wurde, in der die Verringerung der neuronalen Apoptose sowie der Größe der Schlaganfallhöhle im Gehirn durch die Beeinflussung der iNOS/reaktiven Stickstoffspezies (RNS) und der p38 Mitogen-aktivierten Proteinkinase (MAPK)/CCAAT Enhancer-binding Protein Homologous Protein (CHOP) Wege beobachtet wurde.
Erinacin A wurde auch eine signifikante Antitumoraktivität bei menschlichen Magenkrebszellen TSGH 9201 nachgewiesen, bei denen es eine signifikante Apoptose auslöste, die mit einer erhöhten Phosphorylierung der fokalen Adhäsionskinase/Proteinkinase FAK/Akt/p70S6K und der Serin/Threonin-Kinase PAK-1 einherging. Es führte auch zu einer erhöhten Zytotoxizität und ROS-Erzeugung, zu einer verringerten Invasivität und Aktivierung von Caspasen sowie zur Expression des Tumornekrose-Rezeptors TRAIL. Die starke Antitumorwirkung dieses Metaboliten wurde anschließend in einer kürzlich durchgeführten Studie sowohl in vitro an zwei menschlichen Darmkrebszelllinien (DLD-1 und HCT-116) als auch in vivo in einem Mausmodell bestätigt, die die Mechanismen weiter aufklärte. Zu den Behandlungseffekten gehörten die Stimulierung der extrinsischen Apoptose-Aktivierungswege (TNFR, Fas, FasL, Caspasen), die Unterdrückung der Expression der antiapoptotischen Moleküle Bcl-2 und Bcl-XL und die Phosphorylierung der Jun N-terminalen Kinase JNK1/2, die auf Stressreize, NF-κB p50 und p330 reagiert. Es wurde auch gezeigt, dass die Hochregulierung von Todesrezeptormolekülen durch den JNK-MAPK/p300/NF-κB-Weg durch die Modifikation von Histon H3K9K14ac vermittelt wird; die Ergebnisse des In-vivo-Tests zeigten in der Tat erhöhte Werte von Histon H3K9K14ac sowie eine Histonacetylierung an Fas-, FasL- und TNFR-Promotoren.
Ein weiteres Erinacin, Erinacin C, ist für seine entzündungshemmenden und neuroprotektiven Wirkungen bekannt, die durch einen Mechanismus der Hemmung der Proteinexpression von IκB, p-IκBα (beteiligt an der vorgelagerten NF-κB-Signaltransduktionskaskade) und der induzierbaren Stickstoffmonoxid-Synthase (iNOS) sowie durch die Aktivierung des Nrf2/HO-1-Stressschutzweges erreicht werden könnten. Die Behandlung menschlicher BV2-Mikrogliazellen mit LPS-induzierter Entzündung führte zu einer Verringerung der Konzentrationen von Stickstoffmonoxid (NO), IL-6, TNF-α und iNOS, der Hemmung der NF-κB-Expression und der Phosphorylierung von IκBα (p-IκBα)-Proteinen, sowie die Hemmung des Kelch-ähnlichen ECH-assoziierten Proteins 1 (Keap1) und die Erhöhung des nuklearen Transkriptionsfaktors Erythroid 2-Related Factor (Nrf2) und der Expression des Proteins Häm-Oxygenase-1 (HO-1).
(Auszug aus Venturella et al., 2021)
Ultraschallextraktor UP100H für die Isolierung von Polysacchariden aus dem Chaga-Pilz (Inonotus obliquus).
Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.