Ultraschall-Extraktion von medizinischen Pilzen

Heilpilze sind seit dem Altertum für ihre außergewöhnlichen gesundheitsfördernden Effekte bekannt. In jüngster Zeit sind Heilpilze zu einem beliebten Lebensmittel geworden, um die Gesundheit zu verbessern und die Leistungsfähigkeit zu steigern. Um das gesamte Spektrum der gesundheitsfördernden Wirkungen von Heilpilzen freizusetzen, müssen Verbindungen wie Polysaccharide, Triterpene und andere bioaktive Substanzen aus den Zellen des Pilzes freigesetzt werden. Die Ultraschallextraktion ist eine hervorragende Technik zur Isolierung bioaktiver Verbindungen aus Pflanzen wie Reishi, Löwenmähne, Cordyceps, Shiitake, Chaga usw.

Extrakte aus Heilpilzen – Hergestellt mit Ultraschall

Heilpilze und medizinische Pilze haben sich aufgrund ihrer außergewöhnlichen Auswirkungen auf die kognitiven Funktionen und das Immunsystem als Superfood und Nootropic etabliert. Neben ihrer positiven Effekte auf das gesundheitliche und kognitive Wohlbefinden werden Heilpilze zur Vorbeugung und Behandlung von Krankheiten (z.B. Krebs, Diabetes, Entzündungen etc.) eingesetzt. Die bekanntesten Speisepilzarten mit heilender Wirkung sind Chaga, Reishi, Lion's Mane, Cordyceps, Shiitake und Maitake.

Ultraschall ist eine schnelle und milde Extraktionsmethode zur Herstellung von hochwertigem Pilzextrakt. In dem Video wird ein UP400St für die Shitake-Extraktion verwendet.

Kaltextraktion von aktiven Substanzen aus Pilzen mit dem Ultraschallprozessor UP400St mit 22mm-Sonotrode

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Ultraschall-Batch-Extraktion bioaktiver Verbindungen aus Heilpilzen mit dem Sonotroden-Ultraschallgerät UP100H.

Der UP100H, ein 100 Watt starkes Ultraschallextraktionsgerät, wird verwendet, um bioaktive Verbindungen aus dem Chaga-Pilz (Inonotus obliquus) zu extrahieren.

Was die wichtigsten gesundheitlichen Wirkungen von Pilzen betrifft, so haben sich bioaktive Verbindungen von Pilzen als immunstärkend erwiesen, sie erhöhen den Nervenwachstumsfaktor (NGF), verbessern die Ausdauer bei körperlicher Aktivität sowie die Langlebigkeit. Bei den bioaktiven Verbindungen, die die gesundheitsfördernden Wirkungen hervorrufen, handelt es sich beispielsweise um Polysaccharide wie α-Glucane und β-Glucane. Das Profil der Glucane unterscheidet sich zwischen den einzelnen Pilzarten und ist verantwortlich für die spezifische Verwendung verschiedener Pilze zur Erzielung unterschiedlicher Wirkungen. So fördert beispielsweise die Löwenmähne den Nervenwachstumsfaktor (NGF), während der Cordyceps-Pilz die Ausdauer verbessert und der Reishi das Immunsystem und die Langlebigkeit unterstützt.
Klicken Sie auf die folgenden Links, um mehr Informationen zur Extraktion aus bestimmten Pilzen inklusive Extraktionsprotokolle und Videodemonstrationen zu erhalten:

Warum Pilzextrakte?

Pilzextrakte sind von Vorteil, da nur geringe Mengen konsumiert werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen wie bei der Einnahme großer Mengen von Pilzpulver. Bei gemahlenen Pilzen (Pilzpulver) ist es notwendig, eine größere Menge einzunehmen, um die gewünschten Effekte zu erzielen. Ultraschall-isolierte Pilzextrakte liefern Ihnen alle wichtigen Nährstoffe und bioaktiven Substanzen in sehr konzentrierter Form!

Ultraschallextraktion von Polysacchariden

Um Polysaccharide (wie Alpha-Glucane und Beta-Glucane), Triterpene und andere bioaktive Verbindungen aus Heilpilzen zu isolieren, ist die Ultraschallextraktion die geeignetste, effektivste und effizienteste Technik.
Weitere nützliche Bestandteile vieler Heil- und Speisepilze sind Selen, Vitamin D und Vitamin B3. Durch intensiven Ultraschall werden die Zellwände von Pilzen (die aus Chitin bestehen) perforiert und aufgebrochen, so dass die chemischen Verbindungen wie Polysaccharide, Vitamine etc. in das umgebende Lösungsmittel freigesetzt werden. Die Ultraschallextraktion ist hocheffizient und setzt das gesamte Spektrum an bioaktiven Verbindungen in kürzester Zeit frei. Im Vergleich zu herkömmlichen Extraktionstechniken ist die Ultraschall-Extraktion nicht nur effizienter, sondern auch deutlich schonender und schneller.
Nach der Extraktion können die bioaktiven Verbindungen durch Filtration, Destillation / Verdampfung und Ausfällung getrennt und aufgereinigt werden, um hochkonzentrierte, hochwirksame Pilzextrakte herzustellen. Diese Pilzextrakte werden später zu Medikamenten, Nahrungsergänzungsmitteln, Inhaltsstoffen für funktionelle Lebensmittel, Tinkturen und Tonika verarbeitet.

Ultraschall-gestützte Wasser- oder Lösungsmittel-basierte Extraktion

Ein großer Vorteil der Ultraschallextraktion ist die breite Auswahl an Lösungsmitteln , die Ihnen für Ihre Pilzextraktion zur Auswahl steht. Die ultraschall-gestützte Isolierung von Phytochemikalien und bioaktiven Verbindungen kann in Lösungsmitteln wie Wasser, Ethanol, Methanol, Isopropanol, Wasser-Ethanol-Gemischen, Glycerin, Pflanzenölen usw. durchgeführt werden.
Abhängig von den zu isolierenden Verbindungen kann die ultraschall-gestützte Extraktion von Pilzen in Wasser oder Lösungsmitteln wie Ethanol, Methanol, Isopropanol etc. durchgeführt werden. Da Pilze meist wasserlösliche Zielverbindungen und nur wenige nicht-wasserlösliche Komponenten enthalten, ist eine Extraktion in Wasser oder wässrigem Ethanol die bevorzugte Methode. Lösungsmittel mit höherem Alkoholanteil werden speziell zur Isolierung von Extrakten mit hohem Triterpenanteil eingesetzt.

Der Hielscher UP400St ist ein leistungsstarker Ultraschall-Extraktor (Zum Vergrößern anklicken!).

UP400St Das Ultraschallgerät UP400St ist hocheffizient und ermöglicht die schnelle Extraktion bioaktiver Verbindungen wie Polysaccharide, Terpene, Alkaloide und anderer Mykochemikalien aus dem Mycel und dem Fruchtkörper von Heilpilzen.

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Vorteile der Ultraschallextraktion

  • Hocheffiziente Extraktionsmethode
  • schnelle Extraktion
  • vollständigere Extraktion
  • Hochwertige Vollspektrum-Extrakte
  • Milder, nicht-thermischer Prozess (kalte Extraktion)
  • Pharma- / Lebensmitteltaugliches Verfahren
  • Standardisierter Prozess
  • Verschiedene Lösemittel zur Auswahl
  • sicher & einfach zu bedienen

Ergebnisse der Ultraschall-gestützten Pilzextraktion

Ultraschallprozessparameter sind entscheidend für die Isolierung und Gewinnung von Phytochemikalien. Erstens sind Ultraschallparameter wie Amplitude, Druck und Temperatur wichtige Faktoren, um den Extraktionsprozess auf höchste Ausbeute und Qualität abzustimmen. Zweitens sorgen präzise kontrollierte Prozessbedingungen dafür, dass die Extrakte nicht durch zu intensive Prozesseffekte (z.B. zu hohe Temperaturen) beschädigt werden. So sind beispielsweise botanische Verbindungen wie Polysaccharide anfällig für strukturelle Beschädigung und Abbau bei hohen Temperaturen.
Hielscher Ultrasonics‘ Extraktoren können exakt gesteuert werden – durch Einstellen von Amplitude, Druck, Temperatur können optimale Extraktionsbedingungen geschaffen werden. Dies ermöglicht reproduzierbare Ergebnisse, Extraktqualität und Prozessstandardisierung.
Forschungen (Alzorqi et al.) haben gezeigt, dass (1-3; 1-6)-β-d-glucans von malaysischen Pilzen, die mit Ultraschall extrahiert wurden, eine höhere antioxidative Aktivität, ein höheres Molekulargewicht und einen optimalen Verzweigungsgrad im Vergleich zu Extrakten aufweisen, die mit herkömmlichen Extraktionsverfahren hergestellt wurden.

Leistungsstarke Ultraschall-Extraktoren

Hielscher Ultrasonics ist ein langjähriger, erfahrener Hersteller von Hochleistungs-Ultraschallprozessoren, die erfolgreich zur Isolierung bioaktiver Komponenten aus Pflanzen und Pilzen eingesetzt werden. Mit einer Produktpalette, die das gesamte Spektrum von kleineren tragbaren Ultraschallgeräten über Tisch- und Pilotanlagen bis hin zu vollindustrialen Einheiten abdeckt, ist Hielscher Ultrasonics Ihr Partner, der Sie von der ersten Machbarkeitsprüfung und Prozessoptimierung bis zur Endmontage Ihrer industriellen Produktionslinie unterstützt. Um bioaktive Verbindungen aus Pflanzenstoffen freizusetzen, können hohe Amplituden erforderlich sein. – besonders wenn robuste Zellwände perforiert und ausgeschlossen werden müssen. Die Ultraschallprozessoren von Hielscher Ultrasonics, z.B. UIP500hdT oder UIP2000hdTkönnen problemlos sehr hohe Amplituden von bis zu 200µm erreichen. Diese hohen Amplituden können natürlich im 24/7-Betrieb kontinuierlich betrieben werden. Die Robustheit der Hielscher Ultraschallgeräte gewährleistet einen problemlosen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.

Warum Hielscher Ultrasonics?

  • Hochleistungs-Ultraschall-Extraktoren
  • präzise steuerbar
  • reproduzierbare Ergebnisse
  • lineare Skalierbarkeit
  • Robust & Geringer Wartungsaufwand
  • Beratung & Service
  • einfacher & Einfach und Sicher zu bedienen
Die SonoStation von Hielscher Ultrasonics ist eine einfach zu bedienende Ultraschallanlage für den Produktionsmaßstab. (Zum Vergrößern anklicken!)

SonoStation – ein Ultraschallsystem mit 2x 2kW Ultraschallgeräten, Rührtank und Pumpe – eignet sich hervorragend für die Extraktion großer Mengen.

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 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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In diesem Video demonstrieren wir die Ultraschallextraktion von Chaga-Pilzen mit kaltem Wasser. Der Hielscher UP100H ist ein 100-Watt-Ultraschall-Homogenisator. Die 14-mm-Sonde - MS14 - eignet sich sehr gut für die botanische Extraktion von kleinen Chargen. Sie können die Intensität mit dem Amplitudenregler einstellen. Für diese Extraktionsdemonstration verwenden wir 100% Intensität.

Kalte Extraktion von Chaga-Pilzen durch Ultraschallbehandlung

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Hielscher Ultrasonics produziert leistungsstarke Ultraschallgeräte für Vollspektrum-Extrakte.

Hochleistungs-Ultraschall-Extraktoren vom Labor- über den Pilot- bis zum industriellen Maßstab.



Literatur / Literaturhinweise

Wissenswertes

Ultraschall-Extraktion – Funktionsprinzip

Die Ultraschallextraktion ist eine einfache, kostengünstige, schnelle und effiziente Technologie, die die Flüssig-Feststoff-Extraktion intensiviert und traditionelle Extraktionstechniken übertrifft. Die Hauptvorteile der Ultraschall-Feststoff-Flüssigkeitsextraktion basieren auf einer schnelleren Extraktionskinetik und dem Stoffaustausch sowie auf einer Erhöhung der Ausbeute des Extrakts. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, den Extraktionsprozess bei niedrigeren Temperaturen durchzuführen, wodurch wärmeempfindliche Verbindungen vor dem Abbau geschützt werden. Im Vergleich zu alternativen Isolierungstechniken wie Mikrowelle oder überkritischem CO2 ist der Ultraschall-Extraktor kostengünstiger (sowohl für Anschaffung als auch für Betrieb), benutzerfreundlich und sicher zu bedienen.

Die ultraschall-erzeugte bzw. akustische Kavitation erzeugt hochintensive Kräfte, welche Zellen aufschließt und Zellwände aufbricht (sog. Lyse). (Zum Vergrößern anklicken!).

Die Ultraschallextraktion basiert auf der akustischen Kavitation und ihren hydrodynamischen Scherkräften. Hielscher Ultraschallgeräte‘ Systeme erzeugen intensive Ultraschallwellen und Kavitation für die Extraktion von Phyto-Chemikalien aus pflanzlichem Material.

Akustische Kavitation – das Phänomen der Ultraschallverarbeitung: Wenn intensive Ultraschallwellen in ein flüssiges Medium eingekoppelt werden, werden Kompressions- und Expansionszyklen auf das Fluid angewendet. Während der Expansion (Verdünnung) entstehen in der Flüssigkeit Vakuumblasen oder Hohlräume. Diese Vakuumblasen entstehen, wenn der ausgeübte Unterdruck die Zugfestigkeit der Flüssigkeit übersteigt. Über verschiedene Kompressions- / Verdünnungszyklen hinweg wachsen die Vakuumblasen, bis sie einen Punkt erreichen, an dem sie keine weitere Energie aufnehmen können, so dass sie heftig zusammenbrechen (Blasenimplosion). Während der Blasenimplosion treten extreme Bedingungen wie sehr hohe Temperatur- und Druckdifferenzen, Flüssigkeitsstrom und Scherkräfte lokal auf. Diese intensiven Kräfte brechen Zellen (von Pflanzen und Gewebe), so dass das intrazelluläre Material (z.B. Polysaccharide), Terpene Proteine, Flavone etc.) werden in das Lösungsmittel freigesetzt. Der Prozess der Bildung, des Wachstums und des Zusammenbruchs der Vakuumblasen wird als Kavitation.

Pilz

Pilze (Plural: Fungi) ist die botanische Bezeichnung für alle Mitglieder der Gruppe der eukaryotischen Organismen, zu denen Mikroorganismen wie Hefen, Schimmelpilze und Pilze gehören. Vor allem in der traditionellen Medizin (z.B. asiatische/chinesische Medizin) werden Pilze verabreicht, um vielfältige Wirkungen wie z.B. kognitive Verbesserungen, Stärkung des Immunsystems oder Langlebigkeit zu erreichen. Heutzutage werden Heilpilze nicht nur als alternative Arzneimittel verwendet, sondern Pilzextrakte werden auch als funktionelle Lebensmittel oder Superfoods konsumiert. So werden beispielsweise Pilze wie Maitake, Cordyceps, Truthahnschwanz und Reishi verzehrt, um ihre Wirkung als Immunmodulatoren zu nutzen. Mehrere Pilzarten wie Psilocybin-Pilze (umgangssprachlich als Zauberpilze bekannt) werden wegen ihrer psychedelischen Eigenschaften verwendet. Pilze sind keine Pflanzen und werden in das Reich der Pilze eingeordnet.

Polysaccharide

Polysaccharide sind wichtige bioaktive Verbindungen, die in medizinischen Pilzen vorkommen. Sie werden als biochemisch aktive Verbindungen für die pharmazeutische und nutrazeutische Verabreichung mit positiven Effekten wie Immunregulation, zur Umkehrung oder Verhinderung von Strahlenschäden, Anti-Blut-Koagulation sowie zur Bekämpfung von Krebs, antiviralen und hypoglykämischen Aktivitäten eingesetzt. Die aus Pilzen gewonnenen Polysaccharide Lentinan, Schizophyllan und Krestin wurden in Japan, Korea und China als Immunpräparate (Medikamente zur Stärkung des Immunsystems) zugelassen.
Pilze enthalten neben Polysacchariden unter anderem Phenole, Heteropolysaccharide, Glykogene, Vitamine und Triterpene.

Heilpilze / Medizinische Pilze

In Chaga Pilz, der auch bekannt ist als Inonotus obliquus oder Schwarzer Baumpilz (umgangssprachlich Schlackenpilz, Birkenpilz, Klinkerpolypore genannt), sind Polysaccharide die bekanntesten Wirkstoffe. Die Polysaccharide von Chaga haben eine sehr starke antioxidative Aktivität, die freie Radikale fangen.

Löwenmähne (Hericium erinaceus) ist ein essbarer und medizinischer Pilz, der zur Gruppe der Zahnpilze gehört. Die Löwenmähne ist für ihre neuroprotektive und nootropische Wirkung bekannt, was bedeutet, dass die Löwenmähne zur Verbesserung des Gedächtnisses und der kognitiven Funktionen verwendet wird.

Reishi-Pilze enthalten Polysaccharide, die am effektivsten durch Ultraschall isoliert werden können (z.B. mit Hielscher Ultrasonics' UP400St).Reishi (Ganoderma lucidum, auch bekannt als Ling Zhi / Lingzhi, Mannentake, Pilz der Unsterblichkeit) ist ein Polypore-Pilz, der leicht an seiner rot lackierten, nierenförmigen Kappe zu erkennen ist. Der Reishi-Pilz produziert eine Gruppe von Triterpenen, die sogenannten Ganodersäuren. Ganoderinsäuren weisen eine Molekülstruktur auf, die der von Steroidhormonen ähnlich ist. Darüber hinaus sind in Reishi auch Polysaccharide (z.B. Beta-Glucan), Cumarin, Mannitol und Alkaloide enthalten. Sterine, die aus dem Pilz isoliert wurden, beinhalten Ganoderol, Ganoderensäure, Ganoderiol, Ganodermanontriol, Lucidadiol und Ganodermadiol. Kulinarisch gesehen ist Reishi für seinen bitteren Geschmack bekannt und wird oft in Kaffeegetränken konsumiert.

Shitake (Lentinula edodesumgangssprachlich als Schwarzwälder Baumpilz, Xiang Gu, Duftpilz bezeichnet), ist als Zutat in asiatischen Gerichten weit verbreitet. Aus gesundheitlichen Gründen verabreicht, stärkt Shiitake das Immunsystem und führt zu einem deutlichen Rückgang der Entzündung.

Coriolus versicolor (Trametes versicolor, Polyporus versicolor; Yun Zhi, Kawaratake) enthält die Polysaccharide PSK, PSP und Kresin sowie B-1,3 und B-1,4 Glukane. Die Polysaccharide werden zur Verbesserung der Immunfunktion bei Patienten mit bestimmten Krebsarten zusammen mit einer Chemotherapie eingesetzt. In der traditionellen chinesischen Medizin wird Turkey Tail als Tonikum verwendet.

Cordyceps sinensis (Ophiocordyceps sinensis; auch chinesischer Raupenpilz, Dong Chong Xia Cao, yartsa gunbu genannt) ist ein weiterer Pilz mit außergewöhnlichen antioxidativen Eigenschaften. Cordyceps enthält starke Antioxidantien, die schädliche freie Radikale neutralisieren und auch die Aktivität des körpereigenen Antioxidationssystems erhöhen.

Maitake (Grifola frondosaWolkenpilz, Hui Shu Hua, Henne des Waldes, Widderkopf, Schafskopf) ist ein polypöser Pilz, der nachweislich sowohl das angeborene als auch das adaptive Immunsystem stimuliert. Untersuchungen haben ergeben, dass der Maitake das Immunsystem von Brustkrebspatientinnen stimuliert. Außerdem zeigt er blutzuckersenkende Wirkungen, da der Pilz einen Alpha-Glucosidase-Hemmer enthält.

Agaricus subrufescens (auch bekannt als Agaricus blazei, Agaricus brasiliensis, Agaricus rufotegulis, Mandelpilz, Sonnenpilz, Gottespilz, Lebenspilz, königlicher Sonnenagaricus, Jisongrong oder Hämatsutake) ist ein essbarer Pilz, der sich durch seinen süßen Geschmack und Duft von Mandeln auszeichnet. Der Agaricus-Pilz ist ein beliebter Heilpilz, der vor allem wegen seiner immunstärkenden Wirkung verwendet wird.

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