استخراج بتاگلوکان‌ها از قارچ‌ها با استفاده از فراصوت‌دهی

استخراج بتاگلوکان‌ها از قارچ‌ها برای آزمایش‌های آزمایشگاهی یا مقاصد تولیدی شامل ترکیبی از خرد کردن، آسیاب کردن یا کوبیدن قارچ‌ها، استخراج به کمک فراصوت و رسوب‌دهی بتاگلوکان‌ها است. در ادامه، طرحی ساده‌شده از فرایند استخراج بتاگلوکان، همراه با نمونه‌هایی از حجم‌ها و وزن‌ها برای آزمایشی در مقیاس آزمایشگاهی ارائه شده است. توجه داشته باشید که شرایط و مقادیر مشخص ممکن است بسته به نوع قارچ و خلوص موردنیاز بتاگلوکان متفاوت باشند.

مواد و تجهیزات

• قارچ (برای مثال، 100g قارچ خردشده یا ورقه‌شده)
• آب مقطر سرد (برای مثال، 500mL)
• مخلوط‌کن یا آسیاب
• بشر یا بالن شیشه‌ای
• کاغذ صافی یا مجموعه فیلتراسیون تحت خلأ
• سانتریفیوژ (اختیاری)
• الکل (برای مثال، اتانول) برای رسوب‌دهی
• یخچال
• آون خشک‌کن

پروتکل استخراج بتاگلوکان

1. قارچ‌ها (برای مثال، قارچ چاگا یا یال شیر) را آسیاب کنید یا بکوبید تا به ذرات درشت با اندازه تقریبی 1 تا 3 میلی‌متر تبدیل شوند. برای مثال، از 100g ذرات قارچ خشک‌شده استفاده کنید.
2. سپس ذرات قارچ را به یک بشر یا بالن شیشه‌ای اضافه کنید.
3. در مرحله بعد، 500mL آب مقطر به بشر حاوی ذرات قارچی که قرار است استخراج شوند اضافه کنید. نسبت آب به قارچ ممکن است بسته به نوع مشخص قارچ و اندازه ذرات متفاوت باشد.
4. پس از هم زدن دوغاب، مخلوط را با استفاده از یک هموژنایزر فراصوتی آزمایشگاهی (برای مثال، UP400St با سونوتْرود 22mm در دامنه 100% یا UP200Ht با سونوتْرود 14mm در دامنه 100%) فراصوت‌دهی کنید و دما را زیر 90°C نگه دارید. دماهای پایین‌تر به حفظ ترکیبات حساس به حرارت، مانند بتاگلوکان‌ها، در طول استخراج کمک می‌کنند. در صورت استفاده از UP400St، حدود 5 تا 10 دقیقه و در صورت استفاده از UP200Ht، 10 تا … دقیقه فراصوت‌دهی کنید. توجه داشته باشید که دما و زمان استخراج ممکن است بسته به توان فراصوتی مورد استفاده متفاوت باشند. بدیهی است که حجم‌های بیشتر به زمان‌های طولانی‌تری برای فراصوت‌دهی نیاز دارند.
5. مخلوط فراصوت‌دهی‌شده را از کاغذ صافی عبور دهید یا از مجموعه فیلتراسیون تحت خلأ استفاده کنید تا مایع (حاوی بتاگلوکان‌های استخراج‌شده) از باقی‌مانده جامد قارچ جدا شود.
6. سپس با افزودن الکل (برای مثال، اتانول)، بتاگلوکان‌ها را از مایع رسوب دهید. معمولاً می‌توانید برای رسوب‌دهی از الکل به میزان 2–3 برابر حجم مایع استفاده کنید.
7. پس از آن، مخلوط را چند ساعت در یخچال نگه دارید تا بتاگلوکان‌ها رسوب کنند.
8. پس از رسوب‌گذاری، می‌توانید مایع را با دقت سرریز کنید و رسوب بتاگلوکان را جمع‌آوری کنید.
9. در پایان، بتاگلوکان‌ها را در آون با دمای پایین (برای مثال، 40–50°C) خشک کنید تا تمام الکل حذف شود و پودری خشک به دست آید.

این ویدئو استخراج بسیار کارآمد از قارچ یال شیر را با استفاده از هموژنایزر فراصوتی Hielscher UP200Ht نشان می‌دهد.

قارچ‌ها از نظر ویژگی‌هایشان با یکدیگر تفاوت دارند. بنابراین، فرایند استخراج بتاگلوکان می‌تواند بر اساس عواملی مانند گونه مشخص قارچ، وضعیت قارچ‌ها (خشک یا تازه)، اندازه ذرات و دمای استخراج متفاوت باشد. برای بهینه‌سازی روش استخراج خود، آزمایش پارامترهای مختلف را در نظر بگیرید؛ از جمله تغییر نسبت‌های جامد به مایع، تنظیم دما، بررسی حلال‌های گوناگون و آزمودن مدت‌زمان‌های مختلف فراصوت‌دهی و تنظیمات دامنه.

استخراج آنزیمی بتاگلوکان به کمک فراصوت

استخراج آنزیمی به کمک فراصوت روشی برای استخراج بتاگلوکان‌ها از قارچ‌ها با استفاده از ترکیب آنزیم‌ها و امواج فراصوت است. این فرایند با تجزیه دیواره‌های سلولی قارچ‌ها و تسهیل آزادسازی بتاگلوکان‌ها، کارایی استخراج را افزایش می‌دهد.

افزایش مقیاس استخراج بتاگلوکان از قارچ‌ها

پس از تدوین پروتکل استخراج بتاگلوکان متناسب با نیازهایتان، افزایش مقیاس فرایند استخراج می‌تواند کاری ساده باشد.

افزایش مقیاس استخراج ناپیوسته

اگر قصد دارید با استفاده از روش استخراج ناپیوسته مقیاس را افزایش دهید، توصیه می‌کنیم حجم هر بچ را افزایش دهید و در عین حال نسبت‌های جامد به مایع و تمامی پارامترهای دیگر را ثابت نگه دارید. اگر همچنان از همان هموژنایزر فراصوتی استفاده می‌کنید، حتماً زمان فراصوت‌دهی را به همان نسبت افزایش دهید. برای بچ‌های بیش از 1 لیتر، می‌توانید استفاده از یک همزن کم‌سرعت را برای معلق نگه داشتن ذرات و بهبود یکنواختی استخراج در نظر بگیرید. تصویر زیر یک مجموعه استخراج ناپیوسته 8 لیتری را نشان می‌دهد که در آن از هموژنایزر فراصوتی UP400St در ترکیب با یک همزن آزمایشگاهی استفاده شده است.

استخراج درون‌خطی قارچ

برای کسانی که به استخراج پیوسته مقادیر بیشتری از بتاگلوکان‌ها از قارچ‌ها علاقه‌مند هستند، Hielscher Ultrasonics راکتورهای سلول جریان را ارائه می‌کند که برای استخراج مواد گیاهی طراحی شده‌اند. اگر این روش با نیاز شما مطابقت دارد، از شما دعوت می‌کنیم برای دریافت اطلاعات بیشتر مستقیماً با ما تماس بگیرید. تیم فنی ما با کمال میل در تعیین مناسب‌ترین مجموعه برای نیازهای خاص شما کمک خواهد کرد. با این حال، انجام آزمایش در مقیاس آزمایشگاهی که پیش‌تر ذکر شد، با گونه مشخص قارچ شما می‌تواند برای درک الزامات دقیق فرایند بسیار ارزشمند باشد. تصویر زیر یک راکتور بزرگ سلول جریان مجهز به هموژنایزر فراصوتی UIP4000hdT را برای استخراج بتاگلوکان‌ها با پردازش حدود 50 تا 200 لیتر دوغاب قارچ و حلال در ساعت نشان می‌دهد.

غلظت بتاگلوکان در گونه‌های قارچ بر اساس اندازه‌گیری تجربی

در ادامه، فهرستی از غلظت‌های تجربی بتاگلوکان استخراج‌شده از گونه‌های مختلف قارچ ارائه شده است.

Mushroom Species	Total 1,3-1,6-β-D-glucan (g/100g dry mass)
Boletus pinophilus	9,8%
Suillus granulatus	13,3%
Craterellus cornucopioides	4,5%
Suillus variegatus	13,7%
Hydnum repandum	4,1%
Gyroporus cyanescens	14,3%
Tricholomopsis rutilans	10,2%
Agaricus bisporus (portobello)	4%
Agaricus bisporus (cremini)	4%
Auricularia auricular-judae	16,8%

1,3-1,6-β-D-glucan content in the analyzed wild-growing and cultivated mushrooms, Source:Mirończuk-Chodakowska et al. (2017): Quantitative Evaluation of 1,3-1,6-Β-D-Glucan Contents in Wild–Growing Species of Edible Polish Mushrooms. Rocz Panstw Zakl Hig 2017;68(3):281-290.