Väga tõhus chaga ekstraheerimine ultraheli töötluse abil

Chaga seened (Inonotus obliquus) on rikkad väga tugevatoimeliste fütokemikaalide poolest (nt polüsahhariidid, betuliinhape, triterpenoidid), mis on teadaolevalt tervisele kasulikud ja aitavad haigustega võidelda. Suure võimsusega ultraheli sageduse kasutamine chaga ekstraheerimiseks on eelistatud meetod, et toota parima kvaliteedi ja saagisega esmaklassilisi chaga ekstrakte.

Chaga seene ekstraktid ultraheli abil

Ultraheliekstraheerimine on väga tõhus meetod fütokemikaalide vabastamiseks taimsest ja seenelisest toorainest, näiteks taimedest ja seentest.
Chaga seened on rikkad mitmete ühendite poolest, näiteks polüsahhariidid, triterpeenid ja polüfenoolid, mis vastutavad enamiku selle tervist edendavate ja raviomaduste eest. Chaga peamised bioaktiivsed ühendid on polüsahhariidid (nt β-glükaanid, proteoglükaanid, mis sisaldavad d-galaktoosi, d-glükoosi, d-ksüloosi ja d-mannoosi), triterpenoidid (nt betuliin, betuliinhape), polüfenoolid, fütosteroolid (nt inotodiool) ja muud ühendid.

Ultraheliekstraheerimine lõhub chaga seene rakke tõhusalt ja vabastab rakusisesed ühendid (st bioaktiivsed fütokemikaalid) lahustisse. Ultraheliekstraheerimine põhineb akustilise kavitatsiooni toimeprintsiibil. Ultraheli- ehk akustilise kavitatsiooni mõjud on tugevad nihkejõud, turbulents ja intensiivsed rõhuerinevused. Need sonomehaanilised jõud lõhuvad rakustruktuure, näiteks kitiinseid seene rakuseinu, soodustavad massiülekannet chaga materjali ja lahusti vahel ning annavad kiires protsessis väga kõrge ekstrakti saagise. Lisaks soodustab ultraheli töötlus ekstraktide steriliseerimist, tappes baktereid ja mikroobe. Mikroobide inaktiveerimine ultraheli töötluse abil tuleneb kavitatsioonijõudude hävitavast mõjust rakumembraanile, vabade radikaalide tekkest ja lokaalsest kuumenemisest.

Miks on chaga ultraheliekstraheerimine nii kasulik?

Ultraheliekstraheerimist kasutatakse ekstraktide tootmise paljudes valdkondades, nt toidu, toidulisandite, farmaatsiatoodete ja kosmeetika taimsete ja ravimtaimede ekstraktide jaoks. Väga silmapaistev näide ultraheliekstraheerimisest on kannabidiooli (CBD) ja muude ühendite ekstraheerimine kanepitaimest.
Kuna ultraheliekstraheerimine on mittetermiline ekstraheerimismeetod, töödeldakse bioaktiivseid ühendeid ultrahelilainetega õrnalt ning seeläbi hoitakse ära tundlike taimsete ühendite termiline lagunemine. Kõiki ultraheliprotsessi parameetreid, st amplituudi, intensiivsust, temperatuuri ja rõhku, saab täpselt juhtida. See võimaldab täpset protsessi- ja kvaliteedikontrolli ning teeb saavutatud ekstraheerimistulemuste kordamise ja reprodutseerimise lihtsaks. Ekstraktide tootjad hindavad ultraheli töötlust selle usaldusväärse protsessi korratavuse tõttu, mis aitab standardida protsesse ja tooteid kõrgel kvaliteeditasemel.

Kõrge kvaliteediga ja suure saagisega chaga ekstraktid ultraheli töötluse abil

Uuringud kinnitavad, et ultraheli abil toodetud chaga seene ekstraktid sisaldavad rohkem triterpenoide kui tavapärane kuumaveeekstrakt. Ultraheliekstraheerimise meetod soodustab kõigi oluliste ühendite vabanemist ja eraldamist chaga (I. obliquus) seentest. Ultraheli abil toetatud ekstraheerimine ületab alternatiivseid ekstraheerimismeetodeid parema tõhususe ja seene ekstraktis sisalduvate bioaktiivsete fütokemikaalide suurema biosaadavuse poolest. Väljavõtted teadusuuringutest näitavad chaga ultraheliekstraheerimise suurt tõhusust ja saagist.

Polüsahhariidide ekstraheerimine chagast

Zhang et al. kasutasid ultraheli abil toimuvat ekstraktsiooni, et leida I. obliquus’e polüsahhariidide ekstraheerimiseks optimaalsed tingimused. Parimad tingimused hõlmasid vee kasutamist lahustina 15 minuti jooksul temperatuuril 95 °C ultraheli sagedusega ekstraktsiooni korral, mis andis ekstraktsiooniväärtuseks 1,82%

Betuliini / betuliinhappe ekstraheerimine tšagast

Tulemused näitavad, et ultraheli mängis betuliini ja betuliinhappe ekstraheerimisel aktiivset rolli, sest see suudab sundida rakuseinu avanema ning soodustab paremat aine- ja soojusülekannet. See omakorda aitab soovitud fütokemikaale edukalt ekstraheerida lühikese ajaga ja suure efektiivsusega. Saagise väike kasv lahustiga ekstraktsioonietapi lisamisel pärast ultraheli töötlust näitas, et enamik neist ühenditest oli biomassist tõenäoliselt juba välja ekstraheeritud. Saadud tulemused näitavad biomassis ekstraheeritava betuliini maksimaalset kogust. (Alhazmi, 2017) Üldiselt suurendas ultraheli töötlus betuliini ja betuliinhappe saagist oluliselt.

Samm-sammuline ekstraktsiooniprotokoll

Et eraldada tšaga-seentest (Inonotus obliquus) tugev täisspektriekstrakt, kasutatakse kaheetapilist ekstraktsiooniprotokolli, milles rakendatakse võimsat ultraheli.
Materjal: Kuivatatud I. obliquus (100 g) purustatakse väiksemateks tükkideks suurusega ca 1,3cm2 (0,5×0,5 tolli). Purustatud seenematerjal pannakse 1,5 L klaasist keeduklaasi.

1. etapp: ultraheli külmekstraktsioon: Kuivatatud jahvatatud tšaga suspendeeritakse 1000 mL-s 60% etanoolis puhastatud või destilleeritud vees (v/v; 60% etanool : 40% vesi), lisades lahustisegu tšagat sisaldavasse klaasist keeduklaasi. Ekstraheerimiseks kasutatakse ultraheli ekstraktorit UP400St, mis on varustatud sonotroodiga S24d22L2D. Ultraheli seadme sarv (sonotrood) sukeldatakse seene ja lahusti suspensiooni. Segaja kasutamine on valikuline, kuid võib aidata taimeosakesi ühtlaselt sonotroodini transportida. Veenduge, et sonotrood ei puutuks vastu keeduklaasi seinu. Seadke amplituudiks 100% ja töödelge ultrahelis ca 10 min. UP400St on varustatud ühendatava temperatuurianduriga. Ühendage termopaar ultraheli seadmega ja sisestage andur suspensiooni. Ultraheliseadme UP400St digitaalmenüüs saate seada temperatuuri ülempiiri. Ultraheli seade teeb pausi, kui see maksimaalne temperatuur on saavutatud, ja käivitub automaatselt, kui suspensioon on jõudnud seatud ∆T madalama väärtuseni. Soovituslikud ∆T väärtused on ca 30°C ülemise ja 20°C alumise temperatuuriväärtusena. Vee- või jäävanni kasutamine aitab hoida temperatuuri ultraheli töötluse ajal madalana. Pärast ultraheli töötlust eemaldatakse seene tahked osad filtreerimise ja pressimisega. Ekstraheeritud fütokemikaale sisaldav lahusti läbib vaakumaurustamise või rotaatoraurustamise, nii et lõpuks saadakse etanoolekstraktsiooni tšaga fraktsioon. Allesjäänud tšaga tahkeid osi saab kasutada valikuliseks teiseks leotusetapiks – ultraheli kuumekstraktsiooniks.
2. etapp (valikuline): ultraheli kuumekstraktsioon: Esimesest ekstraktsioonist saadud chaga toormaterjali kasutatakse ultraheli kuumekstraktsiooni teises etapis, et eraldada chaga seentes veel alles olev fütokemikaalide fraktsioon. Seenematerjal pannakse klaasist keeduklaasi, lisatakse 600mL värsket 60% etanool : 40% vesi lahustilahust ning kuumutatakse temperatuurini ca 70°C. Ultraheli töötluse ajal võib temperatuur tõusta kuni 95°C. Lisasoojus soodustab jääkfütokemikaalide vabanemist. Kuna peaaegu kõik termolabiilsed ühendid on etapis 1 ekstraheeritud termiliselt kontrollitud tingimustes, saab seda teist etappi valikuliselt rakendada väga tugeva ekstrakti loomiseks, mis sisaldab kõiki chaga seene fütokemikaale. Suspensiooni töödeldakse ultrahelis ultraheliseadmega UP400St samamoodi, nagu eespool kirjeldatud. Filtreerige, pressige ja eraldage seened veeekstraktist. Teises ekstraktsioonis olevad fütokomponendid eraldatakse samuti aurustamise teel.

Mõlemad chaga ekstrakti fraktsioonid, nii vesi- kui ka etanoolekstraktsioonist, segatakse omavahel, et saada täisspektrilist chaga seene ekstrakti. Seda ekstrakti saab vormistada mitmesugusteks toodeteks, näiteks tinktuurideks, kapsliteks või toidutoodeteks.

See protsess on täielikult lineaarselt skaleeritav mis tahes muule mahule. Kasutades samu ultraheli parameetreid (ultraheli intensiivsus Ws/L, rõhk, temperatuur, tahke aine ja vedeliku kontsentratsioon), saab kõik ükskord saavutatud ultraheliga chaga ekstraktsiooni tulemused lihtsalt skaleerida suurematele (või väiksematele) mahtudele, saavutades samas samad tulemused (st saagised, protsessi efektiivsus).

Ultraheliga toodetud seeneekstraktid on rikkad polüsahhariidide poolest, mis on tuntud arvukate kasulike terviseefektide poolest. Ultraheli töötlusseade UP100H on 100-vatine võimas ultraheliekstraktor ravimseente, näiteks chaga, siili-karvik-seene (lion’s mane), reishi või cordycepsi efektiivseks ekstraheerimiseks.

Teie lahustivalik

Ultraheliekstraktsioon sobib kasutamiseks mis tahes lahustiga. See võimaldab teil kasutada oma eelistatud lahustit. Ülaltoodud chaga ekstraktsiooniprotokollis soovitame lahustilahust, mis koosneb 60% etanoolist : 40% veest (v/v). Etanooli ja vee kombinatsioon võimaldab vabastada erineva polaarsusega fütokemikaale. Alternatiivina saab rakendada kahefaasilist ekstraktsiooni, kasutades esimeses ekstraktsioonietapis etanooli ja teises ekstraktsioonietapis vett. Alkoholi ja vee lahustikombinatsiooni kasutav ultraheliekstraktsioon vabastab seentest, näiteks chagast, nii vees lahustuvaid kui ka alkoholis lahustuvaid fütokemikaale.
Seetõttu on ekstraktsioon puhaste ja tugevatoimeliste seeneekstraktide valmistamisel möödapääsmatu.
Teised Inonotus obliquus’e ekstraheerimiseks kasutatavad lahustid on muu hulgas isopropanool, metanool, 10% äädikhapet sisaldav metanool ja etüülatsetaat. Toidukvaliteediga ekstraktide jaoks on soovitatav kasutada mittetoksilist lahustit, sest pärast lahusti eemaldamist (nt aurustamisega) võib ekstrakti mõnikord jääda jääkjälgi.

Miks annavad ultraheli vannid ebapiisavaid chaga ekstraktsiooni tulemusi?

Ultraheli vanne kasutatakse tavaliselt õrnaks puhastamiseks. Ultraheli vannis esineb akustiline kavitatsioon kontrollimatult ja ebaühtlaselt jaotunult suhteliselt suures mahutis. Kui asetate seene-lahusti segu sisaldava klaasist keeduklaasi ultraheli vanni, peavad juba nõrgad ultrahelilained läbima keeduklaasi seinad, mis vähendab ultraheli intensiivsust veelgi. See tähendab, et ultraheli puhastusmahuti ultraheli intensiivsus on tõhusaks seente ekstraheerimiseks liiga nõrk. Seente rakuseinad sisaldavad kitiini, sitket materjali, mis muudab seenerakud väga jäigaks ja raskesti lõhutavaks. Bioaktiivsete ühendite vabastamiseks seentest, näiteks chagast, on vaja suure intensiivsusega ultraheli. Ultraheli sondid tekitavad palju intensiivsemat akustilist kavitatsiooni, mis on jõud, mis lõhub seenerakkude seinad.

UV-Vis analüüsi diagramm näitab chaga seene ultraheli sondiga ja ultraheli vannis ekstraheerimise võrdlust. Sondtüüpi ultraheli töötlusseade UP100H (must kõver) annab bioaktiivsete chaga ühendite oluliselt suuremaid saagiseid.

 
Lugege lähemalt ultraheli sondide ja ultraheli vannide erinevustest ning vaadake, kuidas need ekstraheerimise efektiivsuses võrreldes toimivad!

Suure jõudlusega ultraheli töötlusseadmed chaga ekstraktsiooniks

Ultraheli ekstraheerimine on usaldusväärne töötlustehnoloogia, mis hõlbustab ja kiirendab kvaliteetsete ekstraktide tootmist erinevatest toormaterjalidest, näiteks chagast ja teistest seentest. Ettevõtte Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab kogu skaalat kompaktsetest laboratoorsetest ultrahelitöötlusseadmetest tööstuslike ekstraheerimissüsteemideni. Seega saame meie, ettevõttes Hielscher, pakkuda teile sobivaimat ultrahelitöötlusseadet teie kavandatava protsessi võimsuse jaoks. Meie pikaajalise kogemusega töötajad toetavad teid teostatavusuuringutest ja protsessi optimeerimisest kuni teie ultraheli süsteemi paigaldamiseni lõpptootmise tasemel.
Meie ultraheli ekstraktorite väike põrandapind ja paigaldusvõimaluste mitmekesisus võimaldavad neid paigutada isegi väikese pindalaga pektiini töötlemise rajatistesse. Ultraheli protsessoreid on paigaldatud kogu maailmas toidu-, farmaatsia- ja toidulisandite tootmisrajatistesse.

Hielscher Ultrasonics – kaasaegsed ekstraheerimisseadmed

Hielscher Ultrasonicsi tootevalik hõlmab kogu kõrgjõudlusega ultraheli ekstraktorite skaalat väikesest suureni. Lisatarvikud võimaldavad hõlpsasti koostada teie tšaga ekstraheerimisprotsessi jaoks sobivaima ultraheliseadme konfiguratsiooni. Optimaalne ultraheli seadistus sõltub kavandatud võimsusest, mahust, toormaterjalist, partii- või otseliinil (inline) toimuvast protsessist ning ajakavast.

Partii- ja pidevvoolu töötlus

Hielscheri ultrahelitöötlusseadmeid saab kasutada nii partii- kui ka pidevvoolutöötluseks. Ultraheli partiitöötlus sobib ideaalselt protsessi katsetamiseks, optimeerimiseks ning väikese kuni keskmise suurusega tootmistasemele. Suurte tšagaseene koguste tootmiseks võib otseliinil (inline) töötlemine olla eelistatum. Pidev otseliinil toimuv segamisprotsess vajab keerukat seadistust – mis koosneb pumbast, voolikutest või torudest ja mahutitest –, kuid see on väga tõhus, kiire ja nõuab oluliselt vähem tööjõudu. Kõiki tööstuslikke süsteeme saab käitada kõrgendatud rõhul, mis suurendab kavitatsiooni ja seeläbi ekstraheerimise efektiivsust. Hielscher Ultrasonicsil on teie ekstraheeritava mahu ja protsessi eesmärkide jaoks sobivaim ekstraheerimisseadistus.

Ultraheli ekstraktorid igale tootmisvõimsusele

Ettevõtte Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab ultraheli protsessorite kogu spektrit kompaktsetest laboratoorsetest ultrahelitöötlusseadmetest üle laua- ja pilootsüsteemide kuni täielikult tööstuslike ultraheli protsessoriteni, mille võimsus võimaldab töödelda veokitäisi tunnis. Kogu tootevalik võimaldab meil pakkuda teile sobivaimat ultraheli ekstraktorit teie chaga ning teiste seente, protsessi võimsuse ja tootmiseesmärkide jaoks.
Ultraheli lauasüsteemid sobivad ideaalselt teostatavuskatseteks ja protsessi optimeerimiseks. Väljakujunenud protsessiparameetritel põhinev lineaarne skaleerimine teeb töötlemisvõimsuse suurendamise väiksematelt partiidelt täielikult kommertstootmiseni väga lihtsaks. Skaleerimist saab teha kas võimsama ultraheli ekstraktori paigaldamisega või paralleelselt mitme ultrahelitöötlusseadme klasterdamisega. Mudeliga UIP16000 pakub Hielscher maailma võimsaimat ultraheli ekstraktorit.

Täpselt reguleeritavad amplituudid optimaalsete tulemuste saavutamiseks

Kõiki Hielscheri ultrahelitöötlusseadmeid saab täpselt reguleerida ja seetõttu on need töökindlad tööhobused tootmises. Amplituud on üks olulisemaid protsessiparameetreid, mis mõjutavad fütokemikaalide ultraheli ekstraheerimise tõhusust ja tulemuslikkust tšagaseenest (Inonotus obliquus).
Kõik Hielscher Ultrasonicsi protsessorid võimaldavad amplituudi täpset seadistamist. Sonotroodid ja võimendussarvid on tarvikud, mis võimaldavad amplituudi muuta veelgi laiemas vahemikus. Hielscheri tööstuslikud ultraheliprotsessorid suudavad tagada väga suuri amplituude ning anda nõudlikeks rakendusteks vajaliku ultraheli intensiivsuse. Kuni 200µm amplituudidega saab hõlpsasti pidevalt töötada ööpäevaringses 24/7 režiimis.
Täpne amplituudi seadistamine ja ultraheliprotsessi parameetrite pidev jälgimine nutika tarkvara abil annavad võimaluse töödelda teie seenetoorainet kõige tõhusamates ultraheli tingimustes. Optimaalne ultraheli töötlus parimate ekstraheerimistulemuste saavutamiseks!
Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus võimaldab 24/7 töörežiimi suure koormuse all ja nõudlikes keskkondades. See teeb Hielscheri ultraheliseadmetest usaldusväärse tööriista, mis vastab teie ekstraheerimisnõuetele.

Lihtne ja riskivaba katsetamine

Ultraheliprotsesse saab skaleerida täiesti lineaarselt. See tähendab, et iga tulemuse, mille olete saavutanud labori- või lauaseadme tüüpi ultraheli seadmega, saab skaleerida täpselt samale väljundile, kasutades täpselt samu protsessiparameetreid. See muudab ultraheli töötluse ideaalseks riskivabaks teostatavuskatsetuseks, protsessi optimeerimiseks ja sellele järgnevaks kaubanduslikku tootmisse rakendamiseks. Võtke meiega ühendust, et teada saada, kuidas sonikeerimine võib suurendada teie chaga ekstrakti tootmist.

Kõrgeim kvaliteet – kavandatud ja toodetud Saksamaal

Pereettevõtte ja perekonna juhitud ettevõttena seab Hielscher oma ultraheliprotsessorite puhul esikohale kõrgeimad kvaliteedistandardid. Kõik ultraheli seadmed kavandatakse, toodetakse ja testitakse põhjalikult meie peakontoris Teltowis Berliini lähedal Saksamaal. Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus ja usaldusväärsus muudavad need teie tootmises tööhobuseks. 24/7 töörežiim täiskoormusel ja nõudlikes keskkondades on Hielscheri suure jõudlusega ekstraktorite loomulik omadus.
Hielscheri ultraheliprotsessori saate osta mis tahes suuruses ja täpselt teie seeneekstraheerimise protsessinõuetele konfigureerituna. Alates seente töötlemisest väikeses laborikeeduklaasis kuni seenesuspensioonide pideva läbivoolu segamiseni tööstuslikul tasandil – Hielscher Ultrasonics pakub teile sobivat ultraheli seadet! Palun võtke meiega ühendust – soovitame hea meelega teile ideaalset ultraheli süsteemi!

Allolev tabel annab ülevaate meie ultraheli seadmete ligikaudsest töötlemisvõimsusest: