¿Por qué es mejor un ultrasonido de sonda para la extracción de setas?

¿Se pregunta por qué su extracción de setas con un baño de ultrasonidos o una cuba de limpieza por ultrasonidos no le proporciona el rendimiento de extracto deseado? Aprenda aquí todo lo que necesita saber sobre las rígidas paredes celulares de los hongos que contienen quitina, la mejor técnica de extracción y los disolventes adecuados.

¿Por qué necesito fuerzas intensas para la extracción de setas?

Todos los hongos comestibles tienen paredes celulares hechas de quitina, el mismo material que compone los caparazones de crustáceos e insectos. La quitina es un material muy resistente, que confiere a las células de los hongos una gran dureza. La pared celular crea una barrera para los compartimentos intracelulares, que contienen las moléculas bioactivas de los hongos. Las moléculas importantes de los hongos son, por ejemplo, α- y β-glucanos, polisacáridos, terpenos, antioxidantes, vitaminas o compuestos alucinógenos. Cada especie de seta presenta un conjunto único de compuestos bioactivos. Para que las células de los hongos liberen estas sustancias beneficiosas para la salud, es necesario romper las paredes celulares. Debido a su contenido en quitina, la ruptura de la célula del hongo es una tarea difícil y requiere ciertos conocimientos y equipos sofisticados.

Rotura de las paredes celulares de los champiñones que contienen quitina mediante sonicación

Mientras que la quitina es una gran fuente de fibra, prebióticos y antioxidantes, el problema es que los seres humanos no tienen la capacidad de descomponer la quitina. Esto significa también que, cuando se consumen setas crudas sin tratar, no se aprovechan muchos de los compuestos bioactivos de las setas, porque están atrapados en las células, que están protegidas por fuertes paredes celulares que contienen quitina.
La extracción ultrasónica hace que los compuestos bioactivos de las setas sean biodisponibles, de modo que el cuerpo humano pueda absorber los nutrientes de forma rápida y completa. Además, en los extractos de setas por ultrasonidos, los nutrientes beneficiosos se concentran, de modo que incluso pequeñas cantidades de extracto de setas proporcionan los resultados saludables deseados.

Ultrasonidos para la extracción de setas

La ultrasonicación es un proceso en el que se utilizan ondas sonoras de alta frecuencia para crear burbujas de cavitación en un líquido. Cuando estas burbujas se colapsan, crean intensas fuerzas de cizallamiento localizadas que pueden romper las células y liberar su contenido en el líquido.
En la extracción de setas, la ultrasonicación puede utilizarse para romper las paredes celulares de las setas y liberar sus compuestos bioactivos en un disolvente. Existen dos tipos de ultrasonidos: los de baño y los de sonda.

¿Por qué mi baño ultrasónico da malos resultados en la extracción de setas?

Un ultrasonicador tipo baño es un dispositivo en el que la muestra se coloca en un recipiente lleno de disolvente y se aplican ondas ultrasónicas a todo el recipiente. Este método es conocido como bastante ineficaz, ya que como baño de ultrasonidos distribuye la energía ultrasónica de forma desigual y con una intensidad baja. Como en un baño de ultrasonidos la muestra de champiñón se sonica indirectamente, los ultrasonidos no pueden penetrar profundamente en la muestra. Las ondas ultrasónicas tienen que atravesar las paredes del recipiente antes de llegar al material del champiñón. De este modo, las ondas ultrasónicas de la cuba de ultrasonidos, ya de por sí de baja intensidad, disminuyen aún más.

Estas mediciones UV-Vis muestran la importante diferencia de extracción entre una sonda ultrasónica y un baño ultrasónico. El ultrasonidos con sonda UP100H (gráfico negro) da un rendimiento significativamente mayor de extracto de hongo chaga que el baño ultrasónico (gráfico rojo).

Extracción por ultrasonidos intensos con una sonda ultrasónica

Por otro lado, un ultrasonicador tipo sonda está equipado con una punta – el llamado sonotode o sonda – que pueden insertarse directamente en la muestra, lo que permite una aplicación más focalizada y localizada de la energía ultrasónica. El resultado es una disrupción celular y una extracción de compuestos bioactivos significativamente más eficientes, especialmente en zonas densas o de difícil acceso de la muestra.
La aplicación focalizada y localizada de energía ultrasónica proporcionada por el ultrasonicador tipo sonda garantiza que la quitina se someta a una cantidad suficiente de energía para descomponerse.
Además, la sonda puede desplazarse a distintas zonas de la muestra, lo que permite una macromezcla adicional para garantizar que todas las partes de la seta se sonican adecuadamente. Esto es especialmente importante en el caso de las setas con paredes celulares gruesas o estructuras densas, en las que puede resultar difícil garantizar una extracción completa con otros métodos.

Sonda ultrasónica frente a baño de ultrasonidos para la extracción de setas

En resumen, la alta intensidad de la sonicación tipo sonda es necesaria para romper la quitina de las paredes celulares de los hongos y liberar los compuestos bioactivos. La aplicación focalizada y localizada de energía ultrasónica proporcionada por el ultrasonicador tipo sonda garantiza que la quitina se sonicará adecuadamente, lo que resulta en una extracción más eficiente y completa de los compuestos bioactivos de los hongos.
En general, se considera que un ultrasonido tipo sonda es más eficaz para la extracción de setas, ya que puede proporcionar una extracción más uniforme y completa de los compuestos bioactivos en comparación con un ultrasonido tipo baño.
Más información sobre las diferencias entre el tratamiento por ultrasonidos con sonda y con baño de ultrasonidos.
 

¿Cuál es el disolvente ideal para la extracción ultrasónica de setas?

La ultrasonicación como método de extracción es compatible con cualquier disolvente. Esto significa que la elección del disolvente adecuado debe hacerse teniendo en cuenta la especie de hongo y los compuestos bioactivos que deben extraerse.
Las setas contienen diversos compuestos bioactivos, como polisacáridos, betaglucanos, triterpenoides, compuestos fenólicos y ergosterol, que han demostrado poseer diversos beneficios para la salud. La extracción de estos compuestos bioactivos de los hongos puede lograrse utilizando diversos disolventes, cada uno con sus ventajas e inconvenientes. Estos son algunos de los disolventes más utilizados para la extracción de compuestos bioactivos de las setas:

• Agua: El agua es un disolvente habitual para la extracción de compuestos bioactivos de las setas. Los polisacáridos y los betaglucanos son solubles en agua, por lo que es un disolvente ideal para la extracción de estos compuestos. El agua también es un disolvente seguro y no tóxico, por lo que es un disolvente ideal para productos alimenticios y medicinales.
• Etanol: El etanol es un disolvente polar que se utiliza habitualmente para la extracción de compuestos fenólicos y triterpenoides de las setas. El etanol también puede utilizarse para extraer polisacáridos y betaglucanos, pero con un rendimiento inferior al del agua.
• Etanol acuoso: El etanol acuoso es una mezcla de agua y etanol. La proporción de agua y etanol puede ajustarse a las necesidades. El uso de etanol acuoso como disolvente tiene varias ventajas sobre el uso de agua o etanol solos. En primer lugar, la adición de etanol al agua puede mejorar la solubilidad de ciertos compuestos bioactivos que no son muy solubles en agua sola, como algunos compuestos fenólicos y triterpenoides. En segundo lugar, el uso de etanol acuoso puede dar lugar a mayores rendimientos de extracción en comparación con el agua o el etanol solos, ya que puede extraer una gama más amplia de compuestos bioactivos.
  La elección de la concentración de etanol en el disolvente etanol acuoso depende de la polaridad de los compuestos bioactivos que se extraen. Puede utilizarse una concentración más alta de etanol (70-100%) para la extracción de compuestos menos polares, mientras que puede utilizarse una concentración más baja de etanol (30-50%) para la extracción de compuestos más polares.
• Metanol: El metanol es otro disolvente polar que puede utilizarse para la extracción de compuestos fenólicos de las setas. El metanol es tóxico, por lo que debe utilizarse con precaución. Se requiere una purificación sofisticada para eliminar el metanol después de la extracción.
• Acetona: La acetona es un disolvente apolar que se utiliza habitualmente para la extracción del ergosterol de las setas. La acetona es inflamable y tóxica, por lo que debe utilizarse con precaución.
• Hexano: El hexano es un disolvente apolar que puede utilizarse para la extracción de compuestos lipofílicos de las setas. El hexano es inflamable y tóxico, por lo que debe utilizarse con precaución.

La elección del disolvente para la extracción de compuestos bioactivos de las setas depende del tipo de compuesto que se extraiga y de la aplicación prevista. El agua y el etanol acuoso suelen ser los disolventes más seguros y más utilizados para la extracción de compuestos bioactivos de las setas. Sin embargo, otros disolventes como el etanol, el metanol, la acetona y el hexano pueden utilizarse para aplicaciones específicas o cuando la extracción con agua no es suficiente. Es importante utilizar estos disolventes con precaución y seguir los procedimientos de seguridad adecuados.