Extracción de chaga altamente eficiente mediante sonicación

Los hongos chaga (Inonotus obliquus) son ricos en compuestos fitoquímicos muy potentes (p. ej., polisacáridos, ácido betulínico y triterpenoides), conocidos por contribuir a la salud y combatir enfermedades. El uso de una frecuencia ultrasónica de alta potencia para la extracción de chaga es la técnica preferida para producir extractos superiores de chaga con la máxima calidad y rendimiento.

Extractos de hongo chaga mediante ultrasonidos

La extracción ultrasónica es una técnica muy eficaz para liberar compuestos fitoquímicos de materias primas botánicas, como plantas y hongos.
Los hongos chaga son ricos en diversos compuestos, como polisacáridos, triterpenos y polifenoles, responsables de la mayoría de sus efectos beneficiosos para la salud y terapéuticos. Los principales compuestos bioactivos del chaga son los polisacáridos (p. ej., β-glucanos y proteoglicanos que contienen d-galactosa, d-glucosa, d-xilosa y d-manosa), los triperpenoids (p. ej., betulina y ácido betulínico), los polifenoles y los fitoesteroles (p. ej., inotodiol), entre otros compuestos.

La extracción ultrasónica 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 alto cizallamiento, turbulencias e intensos diferenciales de presión. Estas fuerzas sonomecánicas rompen estructuras celulares, como las paredes celulares quitinosas de los hongos, favorecen la transferencia de masa entre el material de chaga y el disolvente y permiten obtener rendimientos de extracción muy elevados en un proceso rápido. Además, la sonicación favorece la esterilización de los extractos al eliminar bacterias y microbios. La inactivación microbiana mediante sonicación es consecuencia de la acción destructiva de las fuerzas de cavitación sobre la membrana celular, la producción de radicales libres y el calentamiento localizado.

¿Por qué ofrece tantas ventajas la extracción ultrasónica de chaga?

La extracción ultrasónica se aplica en muchos ámbitos de la producción de extractos, como los extractos botánicos y herbales para alimentos, complementos, productos farmacéuticos y cosméticos. Un ejemplo muy destacado de extracción ultrasónica es la extracción de cannabidiol (CBD) y otros compuestos de la planta de cannabis.
Dado que la extracción ultrasónica es una técnica de extracción no térmica, los compuestos bioactivos se procesan suavemente con ondas ultrasónicas, lo que evita la degradación térmica de los compuestos vegetales sensibles. Todos los parámetros del proceso ultrasónico, es decir, la amplitud, la intensidad, la temperatura y la 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. Los productores de extractos valoran la ultrasonicación por la repetibilidad fiable del proceso, que ayuda a estandarizar procesos y productos con altos niveles de calidad.

Extractos de chaga de alta calidad y alto rendimiento mediante sonicación

Las investigaciones confirman que los extractos de hongo chaga producidos mediante ultrasonidos contienen más triterpenoides que un extracto convencional obtenido con agua caliente. La técnica de extracción ultrasónica favorece la liberación y el aislamiento de todos los compuestos importantes de los hongos chaga (I. obliquus). La extracción asistida por ultrasonidos supera a otros métodos de extracción gracias a su mayor eficiencia y a una mayor biodisponibilidad de los fitoquímicos bioactivos del extracto de hongo. Los fragmentos de estudios científicos demuestran la alta eficiencia y el elevado rendimiento de la extracción ultrasónica de chaga.

Extracción de polisacáridos del chaga

Zhang et al. utilizaron la extracción asistida por ultrasonidos para determinar las condiciones óptimas de extracción de polisacáridos de I. obliquus. Las mejores condiciones consistieron en utilizar agua como disolvente durante 15 minutos a 95 °C con extracción mediante frecuencia ultrasónica, lo que permitió obtener valores de extracción del 1,82%

Extracción de betulina / ácido betulínico del chaga

Los resultados muestran que los ultrasonidos desempeñaron un papel activo en la extracción de betulina y ácido betulínico, ya que pueden forzar la apertura de las paredes celulares y mejorar la transferencia de masa y calor. Esto, a su vez, ayuda a extraer satisfactoriamente los fitoquímicos deseados en poco tiempo y con alta eficiencia. El pequeño aumento de los rendimientos al añadir una etapa de extracción con disolvente después de la ultrasonicación indicó que la mayor parte de estos compuestos ya debía haberse extraído de la biomasa. Los resultados obtenidos indican la cantidad máxima de betulina extraíble de la biomasa. (Alhazmi, 2017) En conjunto, la ultrasonicación aumentó considerablemente 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 etapas con ultrasonidos de potencia.
Material: el I. obliquus seco (100 g) se tritura en pequeños trozos de aproximadamente 1,3cm² (0,5×0,5 pulgadas). El material de hongo triturado se coloca en un vaso de precipitados de vidrio de 1,5 L.

1. Etapa: extracción ultrasónica en frío: 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 disolventes al vaso de precipitados de vidrio que contiene el chaga. Para la extracción se utiliza un extractor ultrasónico UP400St equipado con el sonotrodo S24d22L2D. La bocina (sonotrodo) del ultrasonicador se sumerge en la suspensión de hongo y disolvente. El uso de un agitador es opcional, pero puede ayudar a transportar uniformemente las partículas vegetales hasta el sonotrodo. Asegúrese de que el sonotrodo no toque las paredes del vaso de precipitados. Ajuste la amplitud al 100% y sonique durante aproximadamente 10 min. El UP400St incluye un sensor de temperatura enchufable. Conecte el termopar al ultrasonicador e introduzca el sensor en la suspensión. En el menú digital del equipo ultrasónico UP400St puede establecer un límite superior de temperatura. El ultrasonicador se detendrá cuando se alcance esta temperatura máxima y se pondrá en marcha automáticamente en cuanto la suspensión alcance el valor inferior del ∆T establecido. Los valores recomendados de ∆T son aproximadamente 30 °C como temperatura superior y 20 °C como temperatura inferior. El uso de un baño de agua o hielo ayuda a mantener baja la temperatura durante la sonicación. Tras la sonicación, los sólidos del hongo se retiran mediante filtración y prensado. El disolvente que contiene los fitoquímicos extraídos se somete a evaporación al vacío o rotavaporación, de modo que finalmente se obtiene la fracción de chaga procedente de la extracción con etanol. Los sólidos residuales de chaga pueden utilizarse para una segunda etapa opcional de maceración: la extracción ultrasónica en caliente.
2. Etapa (opcional): extracción ultrasónica en caliente: La materia prima de chaga recuperada de la primera extracción se utiliza en la segunda etapa de extracción ultrasónica en caliente para aislar la fracción de fitoquímicos que aún permanece en los hongos chaga. El material del hongo se coloca en un vaso de precipitados de vidrio, se añaden 600 mL de solución disolvente fresca de 60% etanol : 40% agua y se calienta a aproximadamente 70 °C. Durante la sonicación, la temperatura puede subir hasta 95 °C. El calor adicional favorece la liberación de los fitoquímicos residuales. Dado que casi todos los compuestos termosensibles se han extraído en condiciones térmicamente controladas en la etapa 1, esta segunda etapa puede aplicarse de forma opcional para obtener un extracto muy potente que contenga todos los fitoquímicos del hongo chaga. La suspensión se sonica con el UP400St de la misma manera descrita anteriormente. Filtre, prense y separe los hongos del extracto acuoso. Los fitoconstituyentes de la segunda extracción también se aíslan mediante 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 y concentración sólido:líquido), todos los resultados previamente establecidos de la extracción ultrasónica de chaga pueden trasladarse fácilmente a volúmenes mayores (o menores), obteniendo los mismos resultados (es decir, rendimientos y eficiencia del proceso).

Los extractos de hongos producidos mediante 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 eficiente de hongos medicinales como chaga, melena de león, reishi o cordyceps.

Elección del disolvente

La extracción ultrasónica 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 disolvente compuesta por 60% etanol : 40% agua (v/v). La combinación de etanol y agua permite liberar fitoquímicos de distintas polaridades. Como alternativa, puede aplicarse una extracción en dos fases utilizando etanol en una primera etapa de extracción y agua en una segunda etapa. La extracción ultrasónica con una combinación de alcohol y agua como disolvente libera los fitoquímicos hidrosolubles y solubles en alcohol de hongos como el chaga.
Por tanto, la extracción es fundamental para obtener 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 grado alimentario se recomienda un disolvente no tóxico, ya que, tras la eliminación del disolvente (p. ej., por evaporación), en ocasiones pueden quedar trazas residuales en el extracto.

¿Por qué ofrecen los baños ultrasónicos resultados insuficientes en la extracción de chaga?

Los baños ultrasónicos se utilizan habitualmente para aplicaciones de limpieza suave. En un baño ultrasónico, la cavitación acústica se produce de forma no controlada y se distribuye de manera desigual por un tanque relativamente grande. Si se introduce un vaso de precipitados de vidrio con la mezcla de hongos y disolvente en un baño ultrasónico, las ondas ultrasónicas, ya de por sí débiles, deben atravesar las paredes del vaso, lo que reduce aún más la intensidad de los ultrasonidos. Esto significa que la intensidad ultrasónica de un tanque de limpieza ultrasónica es demasiado baja para una extracción eficiente de hongos. Las paredes celulares de los hongos contienen quitina, un material resistente que hace que sus células sean muy rígidas y difíciles de romper. Para liberar los compuestos bioactivos de hongos como el chaga, se requieren ultrasonidos de alta intensidad. Las sondas ultrasónicas generan una cavitación acústica mucho más intensa, cuya fuerza rompe las paredes celulares de los hongos.
 

La gráfica del análisis UV-Vis muestra la comparación entre la extracción de hongo chaga con sonda ultrasónica y con baño ultrasónico. El ultrasonicador de sonda UP100H (curva negra) proporciona rendimientos significativamente mayores de compuestos bioactivos del chaga.

 
¡Lea más sobre las diferencias entre las sondas ultrasónicas y los baños ultrasónicos y descubra cómo se comparan en eficiencia de extracción!

Ultrasonicadores de alto rendimiento para la extracción de chaga

La extracción ultrasónica 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 otros hongos. La gama de Hielscher Ultrasonics abarca desde ultrasonicadores compactos de laboratorio hasta sistemas industriales de extracción. Así, en Hielscher podemos ofrecerle el ultrasonicador más adecuado para la capacidad de procesamiento prevista. Nuestro personal, con muchos años de experiencia, le ayudará desde los ensayos de viabilidad y la optimización del proceso hasta la instalación de su sistema ultrasónico a escala de producción definitiva.
El reducido espacio que ocupan nuestros extractores ultrasónicos y la versatilidad de sus opciones de instalación permiten integrarlos incluso en instalaciones de procesamiento de pectina con poco espacio. Los procesadores ultrasónicos están instalados en centros de producción de alimentos, productos farmacéuticos y complementos nutricionales de todo el mundo.

Hielscher Ultrasonics – Equipos de extracción avanzados

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todos los extractores ultrasónicos de alto rendimiento, desde pequeña hasta gran escala. Los accesorios adicionales permiten montar fácilmente la configuración de equipo ultrasónico más adecuada para su proceso de extracción de chaga. La configuración ultrasónica óptima depende de la capacidad prevista, el volumen, la materia prima, el procesamiento por lotes o en línea y los plazos.

Procesamiento por lotes y en flujo continuo

Los ultrasonicadores Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en flujo continuo. El procesamiento ultrasónico por lotes es ideal para los ensayos de proceso, la optimización y la producción a pequeña y mediana escala. Para producir grandes volúmenes de hongo chaga, el procesamiento en línea puede resultar más ventajoso. Un proceso continuo de mezcla en línea requiere una configuración avanzada –compuesta por una bomba, mangueras o tuberías y depósitos–, pero es muy eficiente, rápido y requiere considerablemente menos mano de obra. Todos los sistemas industriales pueden funcionar a presiones elevadas, lo que aumenta la cavitación y, por tanto, la eficiencia de extracción. Hielscher Ultrasonics dispone de la configuración de extracción más adecuada para su volumen de extracción y sus objetivos de proceso.

Extractores ultrasónicos para cualquier capacidad de producción

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde ultrasonicadores compactos de laboratorio y sistemas de sobremesa y piloto hasta procesadores ultrasónicos plenamente industriales con capacidad para procesar cargas de camión por hora. Esta gama completa nos permite ofrecerle el extractor ultrasónico más adecuado para su chaga y otros hongos, su capacidad de procesamiento y sus objetivos de producción.
Los sistemas ultrasónicos de sobremesa son ideales para los ensayos de viabilidad y la optimización del proceso. El escalado lineal basado en parámetros de proceso establecidos facilita enormemente el aumento de la capacidad de procesamiento, desde lotes pequeños hasta la producción plenamente comercial. El aumento de escala puede realizarse instalando una unidad de extracción ultrasónica más potente o agrupando varios ultrasonicadores en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el extractor ultrasónico más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para obtener resultados óptimos

Todos los ultrasonicadores Hielscher pueden controlarse con precisión y son, por tanto, equipos de trabajo fiables en producción. La amplitud es uno de los parámetros de proceso cruciales que influyen en la eficiencia y la eficacia de la extracción ultrasónica de fitoquímicos del hongo chaga (Inonotus obliquus).
Todos los procesadores de Hielscher Ultrasonics permiten ajustar la amplitud con precisión. Los sonotrodos y las bocinas amplificadoras son accesorios que permiten modificar la amplitud en un intervalo aún más amplio. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy elevadas y la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Pueden funcionar fácilmente de forma continua con amplitudes de hasta 200 µm en régimen de funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante software inteligente le permiten tratar su materia prima de hongos en las condiciones ultrasónicas más eficaces. ¡Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de extracción!
La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 con trabajo intensivo y en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos ultrasónicos de Hielscher en herramientas de trabajo fiables que satisfacen sus requisitos de extracción.

Ensayos sencillos y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden escalarse de forma completamente lineal. Esto significa que cualquier resultado obtenido con un ultrasonicador de laboratorio o de sobremesa puede trasladarse a otra escala para obtener exactamente el mismo resultado utilizando exactamente los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonicación sea ideal para los ensayos de viabilidad sin riesgos, la optimización del proceso y la posterior implantación en la fabricación comercial. Póngase en contacto con nosotros para descubrir cómo la sonicación puede aumentar su producción de extractos de chaga.

Máxima calidad – Diseñados y fabricados en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher da prioridad a los más altos estándares de calidad en sus procesadores ultrasónicos. Todos los ultrasonicadores se diseñan, fabrican y prueban exhaustivamente en nuestra sede de Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y la fiabilidad de los equipos ultrasónicos de Hielscher los convierten en herramientas de trabajo incansables para su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica propia de los extractores de alto rendimiento de Hielscher.
Puede adquirir un procesador ultrasónico Hielscher del tamaño que necesite y configurado exactamente según los requisitos de su proceso de extracción de hongos. Desde el tratamiento de hongos en un pequeño vaso de precipitados de laboratorio hasta la mezcla en flujo continuo de suspensiones de hongos a escala industrial, ¡Hielscher Ultrasonics le ofrece un ultrasonicador adecuado! Póngase en contacto con nosotros – estaremos encantados de recomendarle la configuración ultrasónica ideal.

La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores: