Extracción altamente eficaz de chaga por sonicación

Hongos chaga (Inonotus obliquus) son ricos en fitoquímicos muy potentes (por ejemplo, polisacáridos, ácido betulínico, triterpenoides), de los que se sabe que contribuyen a la salud y a combatir enfermedades. El uso de frecuencias ultrasónicas de alta potencia para la extracción de chaga es la técnica preferida para producir extractos de chaga superiores de máxima calidad y rendimiento.

Extractos de seta Chaga por ultrasonidos

La extracción ultrasónica es una técnica muy eficaz para liberar compuestos fitoquímicos de productos botánicos como plantas y hongos.
Los hongos chaga son ricos en varios compuestos, como polisacáridos, triterpenos y polifenoles, responsables de la mayoría de sus efectos terapéuticos y beneficiosos para la salud. Los principales compuestos bioactivos del Chaga son los polisacáridos (por ejemplo, β-glucanos, proteoglicanos compuestos de d-galactosa, d-glucosa, d-xilosa y d-manosa), triperpenoides (por ejemplo, betulina, ácido betulínico), polifenoles, fitoesteroles (por ejemplo, inotodiol), entre otros compuestos.

La extracción por ultrasonidos rompe eficazmente las células del hongo chaga y libera los compuestos intracelulares (es decir, los fitoquímicos bioactivos) en el disolvente. La extracción ultrasónica se basa en el principio de funcionamiento de la cavitación acústica. Los efectos de la cavitación ultrasónica/acústica son fuerzas de cizallamiento elevadas, turbulencias e intensos diferenciales de presión. Estas fuerzas sonomecánicas rompen estructuras celulares como las paredes celulares quitinosas de los hongos, promueven la transferencia de masa entre el material de chaga y el disolvente y dan lugar a rendimientos de extracto muy altos en un proceso rápido. Además, la sonicación promueve la esterilización de los extractos matando bacterias y microbios. La inactivación microbiana por sonicación es el resultado de las fuerzas de cavitación destructivas de la membrana celular, la producción de radicales libres y el calentamiento localizado.

¿Por qué es tan ventajosa la extracción ultrasónica de chaga?

La extracción por ultrasonidos se aplica en muchos campos de la producción de extractos, por ejemplo, extractos botánicos y herbales para alimentos, suplementos, productos farmacéuticos y cosméticos. Un ejemplo muy destacado de extracción por ultrasonidos es la extracción de cannabidiol (CBD) y otros compuestos de la planta de cannabis.
Dado que la extracción por ultrasonidos es una técnica de extracción no térmica, los compuestos bioactivos se procesan suavemente con ondas ultrasónicas, evitando así la degradación térmica de los compuestos vegetales sensibles. Todos los parámetros del proceso ultrasónico, es decir, amplitud, intensidad, temperatura y presión, pueden controlarse con exactitud. Esto permite un control preciso del proceso y de la calidad y facilita la repetición y reproducción de los resultados de extracción obtenidos una vez. Los productores de extractos valoran la ultrasonicación por su fiable repetibilidad del proceso, que ayuda a estandarizar los procesos y los productos con altos niveles de calidad.

Extractos de Chaga de alta calidad y alto rendimiento por sonicación

La investigación confirma que los extractos de hongos chaga producidos por ultrasonidos contienen más triterpenoides que un extracto convencional con agua caliente. La técnica de extracción por ultrasonidos favorece la liberación y el aislamiento de todos los compuestos importantes de los hongos chaga (I. obliquus). La extracción asistida por ultrasonidos supera a los métodos de extracción alternativos por su eficacia superior y una mayor biodisponibilidad de los fitoquímicos bioactivos en el extracto del hongo. Los extractos de estudios de investigación científica demuestran la alta eficiencia y rendimiento de la extracción ultrasónica de chaga.

Extracción de polisacáridos de Chaga

Zhang et al. utilizaron la extracción asistida por ultrasonidos para desarrollar condiciones óptimas para la extracción de polisacáridos de I. obliquus, siendo las mejores condiciones el uso de agua como disolvente durante 15 minutos a 95 °C con extracción por frecuencia de ultrasonidos, lo que dio valores de extracción del 1,82%.

Extracción de betulina/ácido betulínico de Chaga

Los resultados muestran que los ultrasonidos han desempeñado un papel activo en la extracción de betulina y ácido betulínico porque pueden forzar la apertura de las paredes celulares y favorecen una mejor transferencia de masa y calor. Esto, a su vez, ayuda a extraer con éxito los fitoquímicos deseados en poco tiempo y con gran eficacia. El pequeño aumento de los rendimientos al añadir el paso de extracción con disolvente después de la ultrasonicación indica que la mayoría de estos compuestos deben haber sido extraídos de la biomasa. Los resultados obtenidos indican la cantidad máxima de betulina extraíble en la biomasa. (Alhazmi, 2017) En general, la ultrasonicación aumentó drásticamente el rendimiento de betulina y ácido betulínico.

Protocolo de extracción paso a paso

Para aislar un potente extracto de espectro completo de hongos chaga (Inonotus obliquus), se aplica un protocolo de extracción en dos pasos mediante ultrasonidos de potencia.
Material: I. obliquus seco (100g) se tritura en trozos más pequeños de aprox. 1,3cm2 (0,5×0.5 pulgadas). El material de seta cepillado se coloca en un vaso de precipitados de vidrio de 1,5 l.

1. Paso: Extracción en frío por ultrasonidos: El chaga seco y molido se suspende en 1000 mL de etanol al 60% en agua purificada o destilada (v/v; 60% etanol : 40% agua) añadiendo la mezcla de disolvente en el vaso de vidrio con el chaga. Para la extracción, se utiliza un extractor ultrasónico UP400St equipado con un sonotrodo S24d22L2D. El cuerno (sonotrodo) del ultrasonido se sumerge en la suspensión de setas y disolvente. El uso de un agitador es opcional, pero puede ayudar a transportar uniformemente las partículas vegetales al sonotrodo. Asegúrese de que el sonotrodo no toca las paredes del vaso de precipitados. Ajustar la amplitud al 100% y sonicar durante aprox. 10 min. El UP400St viene con un sensor de temperatura enchufable. Conecte el termopar con el ultrasonicador e inserte el sensor en la suspensión. En el menú digital del dispositivo ultrasónico UP400St, puede establecer un límite superior de temperatura. El ultrasonicador hará una pausa cuando se alcance esta temperatura máxima y se pondrá en marcha automáticamente en cuanto la suspensión haya alcanzado el valor inferior de la ∆T fijada. Los valores de ∆T recomendados son aproximadamente 30°C como valor de temperatura superior y 20°C como valor de temperatura inferior. El uso de un baño de agua o hielo ayuda a mantener baja la temperatura durante la sonicación. Después de la sonicación, los sólidos del hongo se eliminan por filtración y prensado. El disolvente con los fitoquímicos extraídos se somete a evaporación al vacío o rotor-evaporación para obtener finalmente la fracción de chaga procedente de la extracción con etanol. Los sólidos de chaga residuales pueden utilizarse para un segundo paso opcional de remojo, la extracción en caliente por ultrasonidos.
2. Paso (opcional): Extracción en caliente por ultrasonidos: La materia prima de chaga recuperada de la primera extracción se utiliza en el segundo paso de extracción en caliente por ultrasonidos para aislar la fracción de fitoquímicos que aún quedan en los hongos chaga. El material fúngico se coloca en un vaso de cristal, se añaden 600 ml de solución disolvente fresca de 60% de etanol : 40% de agua y se calienta a 70°C aproximadamente. Durante la sonicación, la temperatura puede aumentar hasta 95°C. El calor adicional favorece la liberación de fitoquímicos residuales. Dado que casi todos los compuestos termosensibles se han extraído en condiciones controladas térmicamente en el paso 1, este segundo paso puede aplicarse opcionalmente para crear un extracto muy fuerte, que sea completo en todos los fitoquímicos del hongo chaga. La suspensión se sonicará con el UP400St de la misma manera que se ha descrito anteriormente. Filtrar, prensar y separar las setas del extracto acuoso. Los fito-constituyentes de la segunda extracción también se aíslan por evaporación.

Ambas fracciones del extracto de chaga, procedentes de la extracción con agua y con etanol, se mezclan para obtener un extracto de hongo chaga de espectro completo. Este extracto puede formularse en diversos productos, como tinturas, cápsulas o productos comestibles.

Este proceso es completamente escalable de forma lineal a cualquier otro volumen. Aplicando los mismos parámetros ultrasónicos (intensidad ultrasónica Ws/L, presión, temperatura, concentración sólido:líquido), todos los resultados de la extracción de chaga por ultrasonidos, una vez establecidos, pueden escalarse de forma sencilla a volúmenes mayores (o menores) consiguiendo los mismos resultados (es decir, rendimientos, eficiencia del proceso).

Los extractos de setas producidos por ultrasonidos son ricos en polisacáridos, conocidos por sus numerosos efectos beneficiosos para la salud. El ultrasonicador UP100H es un potente extractor ultrasónico de 100 vatios para la extracción eficaz de setas medicinales como chaga, melena de león, reishi o cordyceps.

Su elección de disolvente

La extracción por ultrasonidos es compatible con cualquier disolvente. Esto le permite utilizar el disolvente de su preferencia. En el protocolo de extracción de chaga anterior, recomendamos una solución de disolvente compuesta por un 60% de etanol y un 40% de agua (v/v). La combinación de etanol y agua permite liberar fitoquímicos de distintas polaridades. Alternativamente, puede aplicarse una extracción bifásica utilizando etanol en una primera fase de extracción y agua en una segunda fase de extracción. La extracción ultrasónica con una combinación de disolventes de alcohol y agua libera fitoquímicos hidrosolubles y solubles en alcohol de hongos como el chaga.
Por lo tanto, la extracción es fundamental para crear extractos de hongos puros y potentes.
Otros disolventes utilizados para la extracción de Inonotus obliquus son el isopropanol, el metanol, el metanol con un 10% de ácido acético y el acetato de etilo, entre otros. Para los extractos de calidad alimentaria, se recomienda un disolvente no tóxico, ya que después de la eliminación del disolvente (por ejemplo, evaporación) a veces pueden quedar trazas residuales en el extracto.

¿Por qué los baños ultrasónicos no dan resultados suficientes en la extracción de Chaga?

Los baños de ultrasonidos se utilizan habitualmente para aplicaciones de limpieza suaves. En un baño de ultrasonidos, la cavitación acústica se produce de forma incontrolada y desigualmente distribuida a través de un tanque relativamente grande. Si se introduce un vaso de cristal con la mezcla de champiñón y disolvente en un baño de ultrasonidos, las ondas ultrasónicas, ya de por sí débiles, deben atravesar las paredes del vaso, lo que disminuye aún más la intensidad de los ultrasonidos. Esto significa que la intensidad de los ultrasonidos de una cuba de limpieza por ultrasonidos es demasiado débil para una extracción eficaz de las setas. Las paredes celulares de las setas contienen quitina, un material duro que hace que las células de las setas sean muy rígidas y difíciles de romper. Para liberar los compuestos bioactivos de hongos como el chaga, se necesitan ultrasonidos de alta intensidad. Las sondas ultrasónicas crean una cavitación acústica mucho más intensa, la fuerza que rompe las paredes celulares de los hongos.
 

El gráfico de análisis UV-Vis muestra la comparación entre la sonda ultrasónica y la extracción por baño ultrasónico del hongo chaga. El ultrasonicador tipo sonda UP100H (curva negra) proporciona rendimientos significativamente superiores de compuestos bioactivos de chaga.

 
Obtenga más información sobre las diferencias entre las sondas ultrasónicas y los baños de ultrasonidos y compruebe su eficacia de extracción.

Ultrasonidos de alto rendimiento para la extracción de chaga

La extracción por ultrasonidos es una tecnología de procesamiento fiable que facilita y acelera la producción de extractos de alta calidad a partir de diversas materias primas, como el chaga y otras setas. La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics cubre toda la gama, desde ultrasonidos compactos de laboratorio hasta sistemas de extracción industriales. De este modo, en Hielscher podemos ofrecerle el ultrasonicador más adecuado para su capacidad de proceso prevista. Nuestro experimentado personal le ayudará desde las pruebas de viabilidad y la optimización del proceso hasta la instalación de su sistema de ultrasonidos en el nivel de producción final.
El reducido tamaño de nuestros extractores ultrasónicos, así como su versatilidad en cuanto a opciones de instalación, hacen que encajen incluso en instalaciones de procesamiento de pectina con poco espacio. Los procesadores por ultrasonidos se instalan en todo el mundo en plantas de producción de alimentos, productos farmacéuticos y suplementos nutricionales.

Hielscher Ultrasonics – Sofisticados equipos de extracción

La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics cubre toda la gama de extractores ultrasónicos de alto rendimiento, desde pequeña a gran escala. Los accesorios adicionales permiten montar fácilmente la configuración de dispositivo ultrasónico más adecuada para su proceso de extracción de chaga. La configuración de ultrasonidos óptima depende de la capacidad, el volumen, la materia prima, el proceso por lotes o en línea y el plazo previstos.

Flujo continuo y discontinuo

Los ultrasonidos de Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en continuo. El procesamiento ultrasónico por lotes es ideal para pruebas de procesos, optimización y niveles de producción pequeños y medianos. Para producir grandes volúmenes de hongo chaga, el procesamiento en línea puede ser más ventajoso. Un proceso de mezclado continuo en línea requiere una configuración sofisticada – consistente en una bomba, mangueras o tuberías y depósitos-, pero es muy eficaz, rápido y requiere mucha menos mano de obra. Todos los sistemas industriales pueden funcionar a presiones elevadas, lo que aumenta la cavitación y, por tanto, la eficacia de la extracción. Hielscher Ultrasonics tiene la configuración de extracción más adecuada para su volumen de extracción y sus objetivos de proceso.

Extractores ultrasónicos para cualquier capacidad de producto

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics cubre todo el espectro de procesadores por ultrasonidos, desde los compactos ultrasonicadores de laboratorio, pasando por los sistemas de sobremesa y piloto, hasta los procesadores por ultrasonidos totalmente industriales con capacidad para procesar camiones cargados por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el extractor por ultrasonidos más adecuado para su chaga, así como para otras setas, capacidad de proceso y objetivos de producción.
Los sistemas ultrasónicos de sobremesa son ideales para pruebas de viabilidad y optimización de procesos. El escalado lineal basado en parámetros de proceso establecidos facilita enormemente el aumento de las capacidades de procesamiento desde lotes más pequeños hasta la producción totalmente comercial. La ampliación puede realizarse instalando una unidad de extracción por ultrasonidos más potente o agrupando varios ultrasonidos en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el extractor por ultrasonidos más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Todos los ultrasonidos de Hielscher se pueden controlar con precisión y, por tanto, son caballos de batalla fiables en la producción. La amplitud es uno de los parámetros cruciales del proceso que influyen en la eficiencia y eficacia de la extracción por ultrasonidos de fitoquímicos del hongo chaga (Inonotus obliquus).
Todos los Ultrasonidos Hielscher’ permiten ajustar con precisión la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy elevadas y ofrecer la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante un software inteligente le ofrecen la posibilidad de tratar su materia prima de setas con las condiciones ultrasónicas más eficaces. ¡Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de extracción!
La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en condiciones de trabajo duras y en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos de ultrasonidos de Hielscher en una herramienta de trabajo fiable que satisface sus requisitos de extracción.

Pruebas fáciles y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden escalarse de forma completamente lineal. Esto significa que todos los resultados obtenidos con un ultrasonido de laboratorio o de sobremesa pueden escalarse hasta obtener exactamente el mismo resultado con los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonicación sea ideal para pruebas de viabilidad sin riesgos, optimización de procesos y posterior implementación en la fabricación comercial. Póngase en contacto con nosotros para saber cómo la sonicación puede aumentar su producción de extracto de chaga.

Máxima calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores por ultrasonidos. Todos los equipos de ultrasonidos se diseñan, fabrican y prueban exhaustivamente en nuestra sede de Teltow, cerca de Berlín (Alemania). La robustez y fiabilidad de los equipos de ultrasonidos de Hielscher los convierten en un caballo de batalla en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de los extractores de alto rendimiento de Hielscher.
Puede adquirir el procesador de ultrasonidos Hielscher en cualquier tamaño y configurado exactamente para sus requisitos de proceso de extracción de setas. Desde el tratamiento de hongos en un pequeño vaso de laboratorio hasta la mezcla continua de lodos de hongos a nivel industrial, Hielscher Ultrasonics le ofrece el ultrasonido adecuado. Póngase en contacto con nosotros – estaremos encantados de recomendarle la configuración ultrasónica ideal.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: