Erittäin tehokas pakurin uutto ultraäänikäsittelyllä

Pakurikäävät (Inonotus obliquus) sisältävät runsaasti erittäin voimakkaita fytokemikaaleja (esim. polysakkarideja, betuliinihappoa ja triterpenoideja), joiden tiedetään edistävän terveyttä ja torjuvan sairauksia. Suuritehoisen ultraäänitaajuuden käyttö pakurin uutossa on ensisijainen menetelmä ensiluokkaisten pakuriuutteiden tuottamiseen parhaalla laadulla ja suurimmalla saannolla.

Pakuriuutteet ultraäänellä

Ultraääniuutto on erittäin tehokas menetelmä fytokemiallisten yhdisteiden vapauttamiseen biologisista raaka-aineista, kuten kasveista ja sienistä.
Pakurikäävät sisältävät runsaasti useita yhdisteitä, kuten polysakkarideja, triterpeenejä ja polyfenoleja, jotka vastaavat suurimmasta osasta pakurin terveyttä edistäviä ja terapeuttisia vaikutuksia. Pakurin tärkeimpiä bioaktiivisia yhdisteitä ovat muun muassa polysakkaridit (esim. β-glukaanit ja proteoglykaanit, jotka sisältävät d-galaktoosia, d-glukoosia, d-ksyloosia ja d-mannoosia), triterpenoidit (esim. betuliini ja betuliinihappo), polyfenolit ja fytosterolit (esim. inotodioli).

Ultraääniuutto hajottaa pakurikäävän solut tehokkaasti ja vapauttaa solunsisäiset yhdisteet (eli bioaktiiviset fytokemikaalit) liuottimeen. Ultraääniuutto perustuu akustisen kavitaation toimintaperiaatteeseen. Ultraäänikavitaation / akustisen kavitaation vaikutuksia ovat suuret leikkausvoimat, turbulenssi ja voimakkaat paine-erot. Nämä ultraäänen aiheuttamat mekaaniset voimat hajottavat solurakenteita, kuten sienten kitiinipitoisia soluseiniä, edistävät aineensiirtoa pakurimateriaalin ja liuottimen välillä ja tuottavat erittäin suuria uutteen saantoja nopeassa prosessissa. Lisäksi ultraäänikäsittely edistää uutteiden sterilointia tappamalla bakteereja ja mikrobeja. Mikrobien inaktivoituminen ultraäänikäsittelyssä johtuu solukalvoon kohdistuvista tuhoavista kavitaatiovoimista, vapaiden radikaalien muodostumisesta ja paikallisesta lämpenemisestä.

Miksi pakurin ultraääniuutto on niin hyödyllistä?

Ultraääniuuttoa käytetään monilla uutteiden tuotannon aloilla, esimerkiksi kasvi- ja yrttiuutteiden valmistuksessa elintarvikkeisiin, ravintolisiin, lääkkeisiin ja kosmetiikkaan. Erittäin tunnettu esimerkki ultraääniuutosta on kannabidiolin (CBD) ja muiden yhdisteiden uuttaminen kannabiskasvista.
Koska ultraääniuutto on ei-terminen uuttomenetelmä, bioaktiivisia yhdisteitä käsitellään hellävaraisesti ultraääniaalloilla, jolloin herkkien kasviyhdisteiden lämpöhajoaminen estetään. Kaikkia ultraääniprosessin parametreja eli amplitudia, intensiteettiä, lämpötilaa ja painetta voidaan säätää tarkasti. Tämä mahdollistaa tarkan prosessin- ja laadunvalvonnan ja helpottaa kerran saavutettujen uuttotulosten toistamista ja tuottamista uudelleen. Uutteiden valmistajat arvostavat ultraäänikäsittelyä sen luotettavan prosessitoistettavuuden vuoksi, sillä se auttaa standardoimaan prosessit ja tuotteet korkealle laatutasolle.

Laadukkaat pakuriuutteet suurella saannolla ultraäänikäsittelyllä

Tutkimukset vahvistavat, että ultraäänellä tuotetut pakuriuutteet sisältävät enemmän triterpenoideja kuin perinteinen kuumavesiuute. Ultraääniuutto edistää kaikkien tärkeiden yhdisteiden vapautumista ja eristämistä pakurikäävästä (I. obliquus). Ultraääniavusteinen uutto on vaihtoehtoisia uuttomenetelmiä parempi erinomaisen tehokkuutensa ja sieniuutteen bioaktiivisten fytokemikaalien paremman biologisen hyötyosuuden ansiosta. Tieteellisten tutkimusten katkelmat osoittavat pakurin ultraääniuuton suuren tehokkuuden ja saannon.

Polysakkaridien uutto pakurista

Zhang ym. käyttivät ultraääniavusteista uuttoa kehittääkseen optimaaliset olosuhteet polysakkaridien uuttamiseen I. obliquus -sienestä. Parhaissa olosuhteissa vettä käytettiin liuottimena 15 minuutin ajan 95 °C:ssa ultraäänitaajuudella tapahtuvassa uutossa, jolloin uuttoarvoksi saatiin 1,82 %

Betuliinin / betuliinihapon uutto pakurista

Tulokset osoittavat, että ultraäänellä oli aktiivinen rooli betuliinin ja betuliinihapon uuttamisessa, koska se voi pakottaa soluseinät avautumaan ja edistää parempaa aineen- ja lämmönsiirtoa. Tämä puolestaan auttaa uuttamaan halutut fytokemikaalit onnistuneesti lyhyessä ajassa ja suurella tehokkuudella. Saantojen pieni kasvu, kun ultraäänikäsittelyn jälkeen lisättiin liuotinuuttovaihe, osoitti, että suurimman osan näistä yhdisteistä oli täytynyt jo uuttua biomassasta. Saadut tulokset osoittavat biomassasta uutettavissa olevan betuliinin enimmäismäärän. (Alhazmi, 2017) Kaiken kaikkiaan ultraäänikäsittely lisäsi betuliinin ja betuliinihapon saantoa huomattavasti.

Vaiheittainen uuttomenettely

Vahvan, koko yhdistekirjon kattavan uutteen eristämiseen pakurikäävästä (Inonotus obliquus) käytetään kaksivaiheista uuttomenettelyä, jossa hyödynnetään teho-ultraääntä.
Materiaali: Kuivattu I. obliquus (100 g) murskataan pienemmiksi, noin 1,3 cm²:n paloiksi (0,5×0,5 tuumaa). Murskattu sienimateriaali asetetaan 1,5 L:n lasiseen dekantterilasiin.

1. Vaihe: Ultraäänikylmäuutto: Kuivattu, jauhettu pakuri suspendoidaan 1 000 mL:aan liuosta, jossa on 60 % etanolia puhdistetussa tai tislatussa vedessä (v/v; 60 % etanolia : 40 % vettä), lisäämällä liuotinseos pakurin sisältävään lasiseen dekantterilasiin. Uuttoon käytetään ultraääniuutinta UP400St, joka on varustettu sonotrodilla S24d22L2D. Ultraäänilaitteen torvi (sonotrodi) upotetaan sienen ja liuottimen suspensioon. Sekoittimen käyttö on valinnaista, mutta se saattaa auttaa kuljettamaan kasvihiukkaset tasaisesti sonotrodille. Varmista, ettei sonotrodi kosketa dekantterilasin seiniä. Aseta amplitudiksi 100 % ja käsittele ultraäänellä noin 10 min. Laitteen UP400St mukana toimitetaan liitettävä lämpötila-anturi. Liitä termopari ultraäänilaitteeseen ja aseta anturi suspensioon. Ultraäänilaitteen UP400St digitaalisessa valikossa voit asettaa lämpötilan ylärajan. Ultraäänilaite keskeyttää toiminnan, kun tämä enimmäislämpötila saavutetaan, ja käynnistyy automaattisesti heti, kun suspensio on saavuttanut asetetun parametrin ∆T alemman arvon. Parametrille ∆T suositellut arvot ovat noin 30 °C ylempänä ja 20 °C alempana lämpötila-arvona. Vesi- tai jäähauteen käyttö auttaa pitämään lämpötilan alhaisena ultraäänikäsittelyn aikana. Ultraäänikäsittelyn jälkeen sienen kiinteä aines poistetaan suodattamalla ja puristamalla. Uutetut fytokemikaalit sisältävälle liuottimelle tehdään tyhjiöhaihdutus tai pyöröhaihdutus, jolloin lopuksi saadaan etanoliuutosta peräisin oleva pakurifraktio. Jäljelle jäänyt pakurin kiinteä aines voidaan käyttää valinnaiseen toiseen liotusvaiheeseen eli ultraäänikuumauuttoon.
2. Vaihe (valinnainen): Ultraäänikuumauutto: Ensimmäisestä uutosta talteen otettua pakuriraaka-ainetta käytetään toisessa vaiheessa, ultraäänikuumauutossa, pakurikääpään edelleen jääneiden fytokemikaalien fraktion eristämiseen. Sienimateriaali asetetaan lasiseen dekantterilasiin, siihen lisätään 600 mL tuoretta liuotinliuosta, jossa on 60 % etanolia : 40 % vettä, ja se kuumennetaan noin 70 °C:seen. Ultraäänikäsittelyn aikana lämpötila voi nousta jopa 95 °C:seen. Lisälämpö edistää jäljelle jääneiden fytokemikaalien vapautumista. Koska lähes kaikki lämpöherkät yhdisteet on uutettu lämpötilaltaan hallituissa olosuhteissa vaiheessa 1, tätä toista vaihetta voidaan käyttää valinnaisesti erittäin vahvan, pakurikäävän kaikki fytokemikaalit sisältävän uutteen valmistamiseen. Suspensio käsitellään ultraäänellä laitteella UP400St samalla tavalla kuin edellä on kuvattu. Suodata, purista ja erota sienet vesiuutteesta. Myös toisen uuton kasviperäiset aineosat eristetään haihduttamalla.

Molemmat pakuriuutefraktiot, vesi- ja etanoliuutosta saadut, sekoitetaan keskenään, jolloin saadaan koko yhdistekirjon kattava pakuriuute. Tästä uutteesta voidaan valmistaa erilaisia tuotteita, kuten tinktuuroita, kapseleita tai syötäviä tuotteita.

Tämä prosessi on täysin lineaarisesti skaalattavissa mihin tahansa muuhun tilavuuteen. Käyttämällä samoja ultraääniparametreja (ultraäänen intensiteetti Ws/L, paine, lämpötila, kiinteän aineen ja nesteen pitoisuussuhde) kaikki kerran saavutetut pakurin ultraääniuuton tulokset voidaan helposti skaalata suurempiin (tai pienempiin) tilavuuksiin ja saavuttaa samalla samat tulokset (eli saannot ja prosessin tehokkuus).

Ultraäänellä tuotetut sieniuutteet sisältävät runsaasti polysakkarideja, jotka tunnetaan lukuisista hyödyllisistä terveysvaikutuksistaan. Ultraäänilaite UP100H on tehokas 100 watin ultraääniuutin lääkinnällisten sienten, kuten pakurin, siiliorakkaan, reishin tai cordycepsin, tehokkaaseen uuttoon.

Liuottimen valinta

Ultraääniuutto on yhteensopiva kaikkien liuottimien kanssa. Näin voit käyttää haluamaasi liuotinta. Edellä kuvatussa pakurin uuttomenettelyssä suosittelemme liuotinliuosta, joka sisältää 60 % etanolia : 40 % vettä (v/v). Etanolin ja veden yhdistelmä mahdollistaa polariteetiltaan erilaisten fytokemikaalien vapauttamisen. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kaksifaasista uuttoa, jossa etanolia käytetään ensimmäisessä uuttovaiheessa ja vettä toisessa uuttovaiheessa. Alkoholin ja veden liuotinyhdistelmää käyttävä ultraääniuutto vapauttaa vesi- ja alkoholiliukoisia fytokemikaaleja sienistä, kuten pakurista.
Siksi uutto on olennainen vaihe puhtaiden ja voimakkaiden sieniuutteiden valmistuksessa.
Muita Inonotus obliquus -sienen uuttoon käytettäviä liuottimia ovat muun muassa isopropanoli, metanoli, 10 % etikkahappoa sisältävä metanoli ja etyyliasetaatti. Elintarvikekelpoisille uutteille suositellaan myrkytöntä liuotinta, sillä liuottimen poistamisen (esim. haihdutuksen) jälkeen uutteeseen saattaa joskus jäädä pieniä liuotinjäämiä.

Miksi ultraäänihauteet tuottavat riittämättömiä tuloksia pakurin uutossa?

Ultraäänihauteita käytetään yleisesti hellävaraisiin puhdistussovelluksiin. Ultraäänihauteessa akustista kavitaatiota esiintyy hallitsemattomasti ja epätasaisesti jakautuneena suhteellisen suuressa säiliössä. Jos asetat sieniliuotinseoksen sisältävän lasisen dekantterilasin ultraäänihauteeseen, jo ennestään heikkojen ultraääniaaltojen on läpäistävä dekantterilasin seinät, mikä heikentää ultraäänen intensiteettiä entisestään. Tämä tarkoittaa, että ultraäänipuhdistussäiliön ultraäänen intensiteetti on liian heikko tehokkaaseen sienten uuttoon. Sienten soluseinät sisältävät kitiiniä, sitkeää materiaalia, joka tekee sienisoluista erittäin jäykkiä ja vaikeasti hajotettavia. Bioaktiivisten yhdisteiden vapauttaminen sienistä, kuten pakurista, edellyttää suuritehoista ultraääntä. Ultraäänianturit tuottavat huomattavasti voimakkaampaa akustista kavitaatiota eli voimaa, joka avaa sienten soluseinät.
 

UV-Vis-analyysikaavio esittää pakurikäävän uuton vertailun ultraäänianturilla ja ultraäänihauteessa. Anturityyppinen ultraäänilaite UP100H (musta käyrä) tuottaa merkittävästi suurempia bioaktiivisten pakuriyhdisteiden saantoja.

 
Lue lisää ultraäänianturien ja ultraäänihauteiden eroista ja katso, miten niiden uuttotehokkuudet vertautuvat toisiinsa!

Tehokkaat ultraäänilaitteet pakurin uuttoon

Ultraääniuutto on luotettava prosessointitekniikka, joka helpottaa ja nopeuttaa laadukkaiden uutteiden tuotantoa erilaisista raaka-aineista, kuten pakurista ja muista sienistä. Yrityksen Hielscher Ultrasonics tuotevalikoima kattaa koko kirjon kompakteista laboratorion ultraäänilaitteista teollisiin uuttojärjestelmiin. Näin me, Hielscher, voimme tarjota sinulle suunniteltuun prosessikapasiteettiisi parhaiten sopivan ultraäänilaitteen. Pitkän kokemuksen omaava henkilökuntamme auttaa sinua toteutettavuuskokeista ja prosessin optimoinnista aina ultraäänijärjestelmäsi asentamiseen lopulliseen tuotantomittakaavaan.
Ultraääniuutintemme pieni tilantarve ja monipuoliset asennusvaihtoehdot mahdollistavat niiden sijoittamisen myös pieniin pektiinin käsittelylaitoksiin. Ultraääniprosessoreita on asennettu elintarvikkeiden, lääkkeiden ja ravintolisien tuotantolaitoksiin kaikkialla maailmassa.

Hielscher Ultrasonics – Edistykselliset uuttolaitteet

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa kaikki tehokkaat ultraääniuutinratkaisut pienestä suureen mittakaavaan. Lisävarusteiden avulla voidaan helposti koota pakurin uuttomenetelmääsi parhaiten sopiva ultraäänilaitekokoonpano. Optimaalinen ultraäänilaitteisto riippuu suunnitellusta kapasiteetista, tilavuudesta, raaka-aineesta, erä- tai jatkuvatoimisesta prosessista ja aikataulusta.

Eräkäsittely ja jatkuva läpivirtauskäsittely

Hielscher-ultraäänilaitteita voidaan käyttää eräkäsittelyyn ja jatkuvaan läpivirtauskäsittelyyn. Ultraääni-eräkäsittely soveltuu ihanteellisesti prosessin testaukseen, optimointiin sekä pieneen ja keskisuureen tuotantomittakaavaan. Suurten pakurimäärien tuotannossa jatkuvatoiminen käsittely saattaa olla edullisempi vaihtoehto. Jatkuvatoiminen sekoitusprosessi edellyttää edistyksellistä laitteistoa – joka koostuu pumpusta, letkuista tai putkista ja säiliöistä –, mutta se on erittäin tehokas ja nopea ja vaatii merkittävästi vähemmän työvoimaa. Kaikkia teollisia järjestelmiä voidaan käyttää korotetussa paineessa, mikä lisää kavitaatiota ja siten uuttotehokkuutta. Hielscher Ultrasonics tarjoaa uuttomäärääsi ja prosessitavoitteisiisi parhaiten sopivan uuttolaitteiston.

Ultraääniuutin jokaiseen tuotantokapasiteettiin

Yrityksen Hielscher Ultrasonics tuotevalikoima kattaa ultraääniprosessorien koko kirjon kompakteista laboratorion ultraäänilaitteista pöytä- ja pilottilaitteistoihin sekä täysin teollisiin ultraääniprosessoreihin, joiden kapasiteetti riittää kuorma-autollisten käsittelyyn tunnissa. Kattavan tuotevalikoiman ansiosta voimme tarjota sinulle pakurille ja muille sienille, prosessikapasiteetillesi ja tuotantotavoitteillesi parhaiten sopivan ultraääniuutinratkaisun.
Pöytämalliset ultraäänijärjestelmät soveltuvat ihanteellisesti toteutettavuuskokeisiin ja prosessin optimointiin. Vakiintuneisiin prosessiparametreihin perustuva lineaarinen skaalaus tekee käsittelykapasiteetin kasvattamisesta pienistä eristä täysimittaiseen kaupalliseen tuotantoon erittäin helppoa. Kapasiteettia voidaan kasvattaa joko asentamalla tehokkaampi ultraääniuutinyksikkö tai yhdistämällä useita ultraäänilaitteita rinnakkain. Laitteella UIP16000 Hielscher tarjoaa maailman tehokkaimman ultraääniuutinratkaisun.

Tarkasti säädettävät amplitudit optimaalisiin tuloksiin

Kaikki Hielscher-ultraäänilaitteet ovat tarkasti säädettävissä ja siten luotettavia työjuhtia tuotannossa. Amplitudi on yksi keskeisistä prosessiparametreista, jotka vaikuttavat pakurikäävän (Inonotus obliquus) fytokemikaalien ultraääniuuton tehokkuuteen ja tuloksellisuuteen.
Kaikki Hielscher Ultrasonics -prosessorit mahdollistavat amplitudin tarkan säätämisen. Sonotrodit ja amplitudinvahvistustorvet ovat lisävarusteita, joiden avulla amplitudia voidaan muuttaa vielä laajemmalla alueella. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja ja vaativien sovellusten edellyttämän ultraäänen intensiteetin. Jopa 200 µm:n amplitudeja voidaan helposti käyttää jatkuvassa 24/7-käytössä.
Tarkat amplitudiasetukset ja ultraääniprosessin parametrien jatkuva seuranta älykkäällä ohjelmistolla mahdollistavat sieniraaka-aineesi käsittelyn kaikkein tehokkaimmissa ultraääniolosuhteissa. Optimaalinen ultraäänikäsittely parhaisiin uuttotuloksiin!
Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7-käytön raskaassa kuormituksessa ja vaativissa ympäristöissä. Tämä tekee Hielscherin ultraäänilaitteista luotettavia työvälineitä, jotka täyttävät uuttovaatimuksesi.

Helppo ja riskitön testaus

Ultraääniprosessit voidaan skaalata täysin lineaarisesti. Tämä tarkoittaa, että jokainen tulos, jonka olet saavuttanut laboratorio- tai pöytämallisella ultraäänilaitteella, voidaan skaalata täsmälleen samaan lopputulokseen käyttämällä täsmälleen samoja prosessiparametreja. Tämä tekee ultraäänikäsittelystä ihanteellisen riskittömään toteutettavuuden testaukseen, prosessin optimointiin ja myöhempään käyttöönottoon kaupallisessa tuotannossa. Ota yhteyttä saadaksesi tietää, miten ultraäänikäsittely voi lisätä pakuriuutteesi tuotantoa.

Korkein laatu – Suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perheomisteisena ja perheen johtamana yrityksenä Hielscher asettaa ultraääniprosessoreilleen etusijalle korkeimmat laatustandardit. Kaikki ultraäänilaitteet suunnitellaan, valmistetaan ja testataan perusteellisesti päätoimipaikassamme Teltowissa Berliinin lähellä Saksassa. Yrityksen Hielscher ultraäänilaitteiden kestävyys ja luotettavuus tekevät niistä tuotantosi työjuhtia. 24/7-käyttö täydellä kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä on yrityksen Hielscher tehokkaiden uuttimien luontainen ominaisuus.
Voit ostaa yrityksen Hielscher ultraääniprosessorin eri kokoisena ja täsmälleen sienten uuttomenetelmäsi vaatimuksiin sovitettuna. Sienten käsittelystä pienessä laboratorion dekantterilasissa aina sienilietteiden jatkuvaan läpivirtaussekoitukseen teollisessa mittakaavassa Hielscher Ultrasonics tarjoaa sinulle sopivan ultraäänilaitteen! Ota yhteyttä – suosittelemme mielellämme sinulle ihanteellista ultraäänilaitteistoa!

Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: