چرا سونیکاتور پروبی بهترین گزینه برای استخراج از قارچ است؟
آیا می‌پرسید چرا استخراج از قارچ با حمام فراصوتی یا مخزن شست‌وشوی فراصوتی، بازده عصاره‌گیری دلخواهتان را به همراه ندارد؟ در اینجا هرآنچه را باید دربارهٔ دیواره‌های سلولی صلب و حاوی کیتین قارچ‌ها، بهترین روش استخراج و حلال‌های مناسب بدانید، بیاموزید!
چرا برای استخراج از قارچ به نیروهای شدید نیاز دارم؟
همهٔ قارچ‌های خوراکی دیواره‌های سلولی ساخته‌شده از کیتین دارند؛ همان ماده‌ای که پوستهٔ سخت‌پوستان و حشرات را تشکیل می‌دهد. کیتین ماده‌ای بسیار مستحکم است که به سلول‌های قارچ چقرمگی بالایی می‌بخشد. دیوارهٔ سلولی سدی در برابر دسترسی به بخش‌های درون‌سلولی ایجاد می‌کند که حاوی مولکول‌های زیست‌فعال قارچ هستند. از جمله مولکول‌های مهم قارچ می‌توان به گلوکان‌های α و β، پلی‌ساکاریدها، ترپن‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها، ویتامین‌ها یا ترکیبات توهم‌زا اشاره کرد. هر گونهٔ قارچ مجموعه‌ای منحصربه‌فرد از ترکیبات زیست‌فعال دارد. برای آزادسازی این مواد سودمند برای سلامت از سلول‌های قارچ، باید دیواره‌های سلولی تخریب شوند. به دلیل وجود کیتین، تخریب سلولی قارچ کاری چالش‌برانگیز است و به دانش و تجهیزات پیشرفته نیاز دارد.
سونیکاتور قابل‌حمل UP100H برای استخراج کارآمد از قارچ.
تخریب دیواره‌های سلولی حاوی کیتین قارچ با فراصوت‌دهی
اگرچه کیتین منبعی عالی از فیبر، پری‌بیوتیک‌ها و آنتی‌اکسیدان‌هاست، مشکل این است که انسان توانایی تجزیهٔ کیتین را ندارد. این موضوع همچنین به این معناست که هنگام مصرف قارچ خام و فرآوری‌نشده، از بسیاری از ترکیبات زیست‌فعال آن بهره‌مند نمی‌شوید، زیرا این ترکیبات درون سلول‌هایی محبوس‌اند که دیواره‌های سلولی مستحکم و حاوی کیتین از آن‌ها محافظت می‌کنند.
استخراج فراصوتی ترکیبات زیست‌فعال قارچ را زیست‌فراهم می‌کند تا بدن انسان بتواند مواد مغذی را سریع و به‌طور کامل جذب کند. افزون بر این، مواد مغذی مفید در عصاره‌های فراصوتی قارچ تغلیظ می‌شوند، به‌طوری‌که حتی مقدار کمی از عصارهٔ قارچ نیز نتایج مطلوب در بهبود سلامت را به همراه دارد.
فراصوت‌دهی برای استخراج از قارچ
فراصوت‌دهی فرایندی است که در آن از امواج صوتی با فرکانس بالا برای ایجاد حباب‌های کاویتاسیون در مایع استفاده می‌شود. هنگامی که این حباب‌ها فرومی‌پاشند، نیروهای برشی شدید و موضعی ایجاد می‌کنند که می‌توانند سلول‌ها را تخریب و محتویات آن‌ها را در مایع آزاد کنند.
در استخراج از قارچ، می‌توان از فراصوت‌دهی برای تخریب دیواره‌های سلولی قارچ و آزادسازی ترکیبات زیست‌فعال آن در یک حلال استفاده کرد. سونیکاتورها دو نوع دارند: حمامی و پروبی.
چرا حمام فراصوتی من در استخراج از قارچ نتایج ضعیفی دارد؟
سونیکاتور حمامی دستگاهی است که در آن نمونه در ظرفی پر از حلال قرار می‌گیرد و امواج فراصوتی به کل ظرف اعمال می‌شوند. این روش نسبتاً ناکارآمد شناخته می‌شود، زیرا حمام فراصوتی انرژی فراصوتی را به‌صورت ناهمگون و با شدت کم توزیع می‌کند. از آنجا که نمونهٔ قارچ در حمام فراصوتی به‌طور غیرمستقیم فراصوت‌دهی می‌شود، فراصوت نمی‌تواند به عمق نمونه نفوذ کند. امواج فراصوتی پیش از رسیدن به مادهٔ قارچی باید از دیواره‌های ظرف عبور کنند. در نتیجه، امواج فراصوتی مخزن که از ابتدا نیز شدت کمی دارند، باز هم بیشتر تضعیف می‌شوند.
این اندازه‌گیری‌های UV-Vis تفاوت چشمگیر استخراج با پروب فراصوتی و حمام فراصوتی را نشان می‌دهند. سونیکاتور پروبی UP100H (نمودار سیاه) در مقایسه با حمام فراصوتی (نمودار قرمز)، عصارهٔ قارچ چاگا را با بازدهی به‌مراتب بالاتر تولید می‌کند.
استخراج با فراصوت شدید با استفاده از پروب فراصوتی
در مقابل، سونیکاتور پروبی به یک نوک – موسوم به سونوتْرود یا پروب – مجهز است که می‌توان آن را مستقیماً وارد نمونه کرد و بدین‌ترتیب انرژی فراصوتی را متمرکزتر و موضعی‌تر اعمال کرد. این امر تخریب سلولی و استخراج ترکیبات زیست‌فعال را به‌طور چشمگیری کارآمدتر می‌کند، به‌ویژه در نواحی متراکم نمونه یا بخش‌هایی که دسترسی به آن‌ها دشوار است.
اعمال متمرکز و موضعی انرژی فراصوتی توسط سونیکاتور پروبی تضمین می‌کند که کیتین در معرض مقدار کافی انرژی برای تخریب قرار گیرد.
علاوه بر این، می‌توان پروب را به نواحی مختلف نمونه حرکت داد و اختلاط بیشتری در مقیاس کلان ایجاد کرد تا اطمینان حاصل شود که همهٔ بخش‌های قارچ به‌اندازهٔ کافی فراصوت‌دهی می‌شوند. این موضوع به‌ویژه برای قارچ‌هایی با دیواره‌های سلولی ضخیم یا ساختارهای متراکم اهمیت دارد، زیرا اطمینان از استخراج کامل آن‌ها با روش‌های دیگر می‌تواند دشوار باشد.
- استخراج کامل‌تر
- بازده بالاتر
- عصاره‌های باکیفیت
- فرایند سریع
- فرایند سرد / غیرحرارتی
- سازگار با هر حلالی
- کاربری آسان و ایمن
- نیاز کم به نگهداری
دستگاه استخراج فراصوتی UP400St برای تولید عصاره‌های ارگانیک قارچ.
مقایسهٔ پروب فراصوتی و حمام فراصوتی برای استخراج از قارچ
در مجموع، شدت بالای فراصوت‌دهی پروبی برای تخریب کیتین موجود در دیواره‌های سلولی قارچ و آزادسازی ترکیبات زیست‌فعال ضروری است. اعمال متمرکز و موضعی انرژی فراصوتی توسط سونیکاتور پروبی تضمین می‌کند که کیتین به‌اندازهٔ کافی فراصوت‌دهی شود و در نتیجه، ترکیبات زیست‌فعال قارچ‌ها کارآمدتر و کامل‌تر استخراج شوند.
سونیکاتور پروبی عموماً برای استخراج از قارچ کارآمدتر دانسته می‌شود، زیرا در مقایسه با سونیکاتور حمامی می‌تواند استخراج یکنواخت‌تر و کامل‌تری از ترکیبات زیست‌فعال فراهم کند.
دربارهٔ تفاوت‌های پردازش فراصوتی با پروب فراصوتی و حمام فراصوتی بیشتر بخوانید!
حلال ایدئال برای استخراج فراصوتی از قارچ چیست؟
فراصوت‌دهی به‌عنوان روش استخراج با هر حلالی سازگار است. این بدان معناست که انتخاب حلال مناسب باید با توجه به گونهٔ قارچ و ترکیبات زیست‌فعالی انجام شود که قرار است استخراج شوند.
قارچ‌ها حاوی انواع ترکیبات زیست‌فعال مانند پلی‌ساکاریدها، بتاگلوکان‌ها، تری‌ترپنوئیدها، ترکیبات فنولی و ارگوسترول هستند که نشان داده شده است فواید گوناگونی برای سلامت دارند. استخراج این ترکیبات زیست‌فعال از قارچ‌ها با حلال‌های مختلف امکان‌پذیر است و هر حلال مزایا و معایب خاص خود را دارد. در ادامه برخی از حلال‌های رایج برای استخراج ترکیبات زیست‌فعال از قارچ‌ها معرفی می‌شوند:
- آب: آب حلالی رایج برای استخراج ترکیبات زیست‌فعال از قارچ‌هاست. پلی‌ساکاریدها و بتاگلوکان‌ها در آب محلول‌اند و همین ویژگی، آب را به حلالی ایدئال برای استخراج این ترکیبات تبدیل می‌کند. آب همچنین حلالی ایمن و غیرسمی است و از این رو برای محصولات غذایی و دارویی حلالی ایدئال به شمار می‌رود.
- اتانول: اتانول حلالی قطبی است که معمولاً برای استخراج ترکیبات فنولی و تری‌ترپنوئیدها از قارچ‌ها استفاده می‌شود. اتانول را می‌توان برای استخراج پلی‌ساکاریدها و بتاگلوکان‌ها نیز به کار برد، اما بازده آن کمتر از آب است.
- اتانول آبی: اتانول آبی به معنای مخلوط آب و اتانول است. نسبت آب به اتانول را می‌توان متناسب با نیاز تنظیم کرد. استفاده از اتانول آبی به‌عنوان حلال، در مقایسه با استفاده از آب یا اتانول به‌تنهایی، چندین مزیت دارد. نخست، افزودن اتانول به آب می‌تواند حلالیت برخی ترکیبات زیست‌فعال را که در آب خالص چندان محلول نیستند، مانند برخی ترکیبات فنولی و تری‌ترپنوئیدها، بهبود دهد. دوم، استفاده از اتانول آبی می‌تواند در مقایسه با آب یا اتانول به‌تنهایی بازده استخراج بالاتری ایجاد کند، زیرا قادر است طیف گسترده‌تری از ترکیبات زیست‌فعال را استخراج کند.
انتخاب غلظت اتانول در حلال اتانول آبی به قطبیت ترکیبات زیست‌فعال مورد استخراج بستگی دارد. برای استخراج ترکیبات با قطبیت کمتر می‌توان از غلظت بالاتر اتانول (70–100%) استفاده کرد، در حالی که برای استخراج ترکیبات با قطبیت بیشتر می‌توان از غلظت پایین‌تر اتانول (30–50%) استفاده کرد. - متانول: متانول حلال قطبی دیگری است که می‌توان از آن برای استخراج ترکیبات فنولی از قارچ‌ها استفاده کرد. متانول سمی است، بنابراین باید با احتیاط استفاده شود. برای حذف متانول پس از استخراج، به فرایند خالص‌سازی پیشرفته نیاز است.
- استون: استون حلالی غیرقطبی است که معمولاً برای استخراج ارگوسترول از قارچ‌ها استفاده می‌شود. استون اشتعال‌پذیر و سمی است، بنابراین باید با احتیاط استفاده شود.
- هگزان: هگزان حلالی غیرقطبی است که می‌توان از آن برای استخراج ترکیبات چربی‌دوست از قارچ‌ها استفاده کرد. هگزان اشتعال‌پذیر و سمی است، بنابراین باید با احتیاط استفاده شود.
انتخاب حلال برای استخراج ترکیبات زیست‌فعال از قارچ‌ها به نوع ترکیب مورد استخراج و کاربرد موردنظر بستگی دارد. آب و اتانول آبی عموماً ایمن‌ترین و رایج‌ترین حلال‌ها برای استخراج ترکیبات زیست‌فعال از قارچ‌ها هستند. با این حال، حلال‌های دیگری مانند اتانول، متانول، استون و هگزان را می‌توان برای کاربردهای خاص یا زمانی که استخراج با آب کافی نیست، به کار برد. استفادهٔ محتاطانه از این حلال‌ها و رعایت روش‌های ایمنی مناسب ضروری است.
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- Valu, Mihai-Vlad; Liliana Cristina Soare; Nicoleta Anca Sutan; Catalin Ducu; Sorin Moga; Lucian Hritcu; Razvan Stefan Boiangiu; Simone Carradori (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods 9, No. 12, 2020.
- Valu, M.-V.; Soare,L.C.; Ducu, C.; Moga, S.; Negrea, D.; Vamanu, E.; Balseanu, T.-A.; Carradori, S.; Hritcu, L.; Boiangiu, R.S. (2021): Hericium erinaceus (Bull.) Pers. Ethanolic Extract with Antioxidant Properties on Scopolamine-Induced Memory Deficits in a Zebrafish Model of Cognitive Impairment. Journal of Fungi 2021, 7, 477.
- Asadi, Amin; Pourfattah, Farzad; Miklós Szilágyi, Imre; Afrand, Masoud; Zyla, Gawel; Seon Ahn, Ho; Wongwises, Somchai; Minh Nguyen, Hoang; Arabkoohsar, Ahmad; Mahian, Omid (2019): Effect of sonication characteristics on stability, thermophysical properties, and heat transfer of nanofluids: A comprehensive review. Ultrasonics Sonochemistry 2019.
دانستنی‌های مفید
کیتین به‌عنوان جزء سازندهٔ دیواره‌های سلولی قارچ
کیتین ماده‌ای چندپلیمری است که به‌طور گسترده در بسیاری از رده‌های قارچ‌ها، از جمله Ascomycetes، Basidiomycetes و Phycomycetes یافت می‌شود. کیتین مولکولی چقرمه است که می‌تواند زنجیره‌های بلند و شبکه‌هایی تشکیل دهد و اسکلت 3D پیرامون سلول‌های قارچ ایجاد کند. کیتین قارچی در غشاهای ساختاری و دیواره‌های سلولی میسلیوم‌ها، ساقه‌ها و هاگ‌ها وجود دارد و به ساختار سلولی قارچ‌ها استحکام و صلبیت بالایی می‌بخشد. زیست‌بسپار کیتین یک پلی‌ساکارید اصلاح‌شدهٔ حاوی نیتروژن است؛ از واحدهای N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) ساخته می‌شود و وزن مولکولی بالا از ویژگی‌های آن است.
مولکول کیتین در دیواره‌های سلولی قارچ‌ها وجود دارد. به دلیل چقرمگی، صلبیت و سفتی بالای کیتین، برای شکافتن دیواره‌های سلولی قارچ و آزادسازی ترکیبات زیست‌فعال به نیروهای شدید نیاز است. سونیکاتورهای پروبی کاویتاسیون و نیروهای برشی شدیدی ایجاد می‌کنند که مولکول‌های زیست‌فعال را به‌طور کارآمد از قارچ استخراج می‌کنند.
ساختار مولکول کیتین که دو واحد N-acetylglucosamine را نشان می‌دهد؛ این واحدها با تکرار خود زنجیره‌های بلند تشکیل می‌دهند.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا تولید می‌کند، از مقیاس آزمایشگاهی تا ابعاد صنعتی.