Ultraäänellä valmistettu siiliorakasuute

Siiliorakkaana tunnetun Hericium erinaceus -sienilajin uutteet valmistetaan tehokkaimmin ultraäänikäsittelyllä. Ultraääniuuttimet avaavat nopeasti sienen solumatriisin ja mahdollistavat bioaktiivisten yhdisteiden täydellisen uuttamisen siiliorakkaan rihmastosta ja itiöemästä.

Siiliorakkaan ultraääniavusteinen uutto

Siiliorakkaan bioaktiiviset yhdisteet: Hericium erinaceus, joka tunnetaan myös yleisnimillä siiliorakas, japanilainen yamabushitake, pom pom, parrakas hammas, siili tai apinanpääsieni, on sieni, jota on käytetty vuosikymmenten ajan perinteisenä lääkkeenä ja hoitovalmisteena. Siiliorakas sisältää monia bioaktiivisia yhdisteitä: polysakkarideja, steroleja, glykoproteiineja, terpenoideja (esim. erinasiineja) sekä fenolisia ja haihtuvia yhdisteitä (esim. herisenoneja). Nämä aineet tunnetaan antioksidatiivisista, diabeteksen vastaisista, syövän vastaisista, tulehdusta ehkäisevistä, antimikrobisista, hyperglykemiaa ehkäisevistä ja veren rasva-arvoja alentavista vaikutuksistaan. Tieteellinen tutkimus on osoittanut, että siiliorakkaan yhdisteet voivat parantaa hermosolujen kehitystä ja toimintaa ja saattavat suojata hermoja vaurioitumiselta. Siksi sitä testataan parhaillaan dementian hoitovalmisteena.

Tällä videolla esitellään siiliorakkaan erittäin tehokasta uuttoa Hielscher UP200Ht -ultraäänihomogenisaattorilla. Ultraääniuutto soveltuu erinomaisesti korkealaatuisten, koko yhdistekirjon kattavien uutteiden valmistukseen. Uutteet sisältävät polysakkarideja, kuten beetaglukaaneja, sekä herisenoneja ja erinasiineja.

Siiliorakkaan ultraääniuutto:
Siiliorakkaan ultraääniuutto on menetelmä, jossa käytetään suuritehoista ultraääntä bioaktiivisten yhdisteiden uuttamiseen siiliorakkaan (Hericium erinaceus) itiöemästä tai rihmastosta. Siiliorakas on tunnettu lääkinnällinen sieni, ja se sisältää erilaisia terveyttä edistäviä bioaktiivisia yhdisteitä, kuten polysakkarideja, beetaglukaaneja, herisenoneja, erinasiineja ja antioksidantteja.
Sienten ultraääniuuttamisessa käytetään sauvamallisia ultraäänilaitteita, jotka synnyttävät voimakasta kavitaatiota sienimateriaalia sisältävässä nestemäisessä väliaineessa (kuten vedessä, etanolissa tai metanolissa). Syntyvä ultraäänikavitaatio hajottaa sienimateriaalin soluseinämät ja vapauttaa bioaktiiviset yhdisteet nesteeseen / liuottimeen. Ultraääniaallot tehostavat myös bioaktiivisten yhdisteiden aineensiirtoa sienimateriaalista liuottimeen, mikä lisää uuttotehokkuutta.
Sienten ultraääniuutto on erittäin tehokas ja nopea eristysmenetelmä, joka ei edellytä korkeita lämpötiloja tai haitallisia kemikaaleja. Uutettuja bioaktiivisia yhdisteitä voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa, kuten ravintolisissä, funktionaalisissa elintarvikkeissa ja terveysvaikutteisissa ravintovalmisteissa. Lisäksi siiliorakkaan ultraääniuuttomenetelmä on ympäristöystävällinen ja kestävä, joten se on ihanteellinen valinta bioaktiivisten yhdisteiden uuttamiseen luonnollisista lähteistä.

Nämä edut tekevät ultraäänikäsittelystä erinomaisen uuttomenetelmän laadukkaiden sieniuutteiden valmistukseen ja ovat syy siihen, miksi Hielscher-ultraäänilaitteita käytetään maailmanlaajuisesti laboratorioissa ja teollisuudessa sieniuutteiden tuotantoon.

Siiliorakkaan ultraääniuuton menetelmäohje

Valu et al. (2020) osoittivat erittäin tehokkaan, ultraääniuuton periaatteisiin perustuvan uuttomenetelmän H. erinaceus -biomassan bioaktiivisten tuotteiden saamiseksi ja väkevöimiseksi. Uutossa käytetty laite oli Hielscher-ultraääniprosessori (Hielscher UIP1000hdT, 1 000 wattia, 20 kHz), jossa oli sonotrodi BS4d40 (halkaisija 40 mm). Ennen uuttokokeita ultraääniprosessori kalibroitiin nettotehonkulutuksen määrittämiseksi. Ultraäänikäsittelyn aikana tämä arvo vähennettiin automaattisesti bruttoenergiankulutuksesta, jolloin voitiin määrittää uuttoväliaineeseen siirretty nettoteho. Kokeiden aikana näytteet asetettiin jääpussiin ja niitä sekoitettiin jatkuvasti magneettisekoittimella näytteen lämpötilan pitämiseksi alhaisena. Uuton päätyttyä näytteet suodatettiin alipaineella ja sentrifugoitiin sitten (2 500× g, 5 min). Veden ja alkoholin poistamiseen supernatanteista käytettiin pyöröhaihdutinta. Näytteisiin jääneet vesi- ja alkoholijäämät kylmäkuivattiin jauhemaisen uutteen saamiseksi. Vaihtoehtoisesti liuotin voidaan poistaa alipainesuodattimella ja alipainepyöröhaihduttimella sienikonsentraatin saamiseksi.
 

 
Optimoidut ultraääniuutto-olosuhteet olivat seuraavat:

• ultraäänilaite UIP1000hdT sonotrodilla BS4d40: 100% amplitudi, 100% käyttöjakso)
• kuivattu, jauhettu Hericium erinaceus
• liuotin: 80% etanolin vesiliuos
• liuottimen ja materiaalin suhde: 1:30 (g/mL)
• uuttoaika: 45 min

Tämän optimoidun H. erinaceus -uutteen fenolisten yhdisteiden kokonaispitoisuus oli 23,2 mg GAE/g DM, ja DPPH-testissä antioksidatiivinen aktiivisuus saavutti IC50-arvon 87,2 μg/mL.
Tutkimusryhmä osoitti onnistuneesti, että ultraääniuutto edistää tehokkaasti antioksidanttien eristämistä Hericium erinaceus -sienestä, erityisesti polyfenolien ja flavonoidien, jotka korreloivat korkeasta antioksidatiivisesta aktiivisuudestaan tunnetun diterpenoidi erinasiini A:n kanssa.
(vrt. Valu ym., 2020)

Tässä videossa esittelemme pakurin kylmävesiuuttoa ultraäänellä. Hielscher UP100H on 100 watin ultraäänihomogenisaattori. Tämä 14mm anturi – MS14 – soveltuu erittäin hyvin pienten kasvierien uuttoon. Voimakkuutta voi säätää amplitudin säätimellä. Tässä uuttoesittelyssä käytämme 100% voimakkuutta.

Löydä ihanteellinen ultraäänilaite siiliorakkaan uuttoon!

Siiliorakas sisältää runsaasti kitiiniä. Kuten kaikilla sienillä, siiliorakkaalla on soluseinämissään paljon kitiiniä. Kitiini on sitkeä biopolymeeri, joka antaa soluseinämille suuren jäykkyyden ja lujuuden. Suuren kitiinipitoisuutensa vuoksi siiliorakasta ei pidä syödä raakana, sillä kitiini on vaikeasti sulavaa ja voi aiheuttaa vatsavaivoja.
Siiliorakkaan soluseinämien hajottaminen ja solunsisäisten bioaktiivisten yhdisteiden uuttaminen edellyttävät voimakkaita voimia. Siksi ultraäänikylvyt tai puhdistusaltaat eivät anna haluttuja uuttotuloksia.
Lue lisää sauvamallisen ultraäänilaitteen ja ultraäänikylvyn tehokkuuden vertailusta!
Ultraäänisauvat puolestaan synnyttävät paikallisesti voimakkaita ultraääniaaltoja ja kavitaatiota, jotka tuottavat tarvittavan energian sienten kitiiniä sisältävien soluseinämien hajottamiseen. Lisäksi sauvamallisella laitteella tehtävä ultraäänikäsittely on ei-terminen uuttomenetelmä, joka estää bioaktiivisten yhdisteiden lämpöhajoamisen. Siksi sauvamalliset ultraäänilaitteet ovat tehokkain uuttomenetelmä lääkinnällisten sienten uuttoon.
 
Kysy meiltä sopivaa sauvamallista ultraäänilaitetta sienten uuttoon!
 
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Ota meihin yhteyttä nyt ja saat lisätietoja sienten uuttoon tarkoitetuista ultraäänilaitteista! Hyvin koulutettu henkilökuntamme, jolla on pitkä kokemus, suosittelee mielellään sienten uuttoprosessiisi parhaiten soveltuvaa ultraääniuutinta!

---

---

Kirjallisuus / Lähteet

• 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.
• Venturella, G.; Ferraro, V.; Cirlincione, F.; Gargano, M. L. (2021): Medicinal Mushrooms: Bioactive Compounds, Use, and Clinical Trials. International Journal of Molecular Sciences, 22(2), 634.
• Picture of Hericium By Jim Champion / Hericium erinaceum on an old tree in Shave Wood, New Forest / CC BY-SA 2.0

Hyödyllistä tietoa

Sienten bioaktiiviset yhdisteet rihmastosta ja itiöemästä

Sekä rihmasto- että itiöemäuutteita voidaan valmistaa ultraääniuutolla, ja kummallakin on omat ainutlaatuiset etunsa. Se, kumpi on parempi, riippuu käyttökohteesta ja halutuista tuloksista.
Rihmastouutteet ovat yleensä edullisempia ja helpompia tuottaa suurina määrinä kuin itiöemäuutteet, minkä vuoksi ne ovat helpommin saatavilla. Rihmasto sisältää myös monia hyödyllisiä yhdisteitä, kuten polysakkarideja, ergosterolia ja entsyymejä.
Toisaalta itiöemäuutteet sisältävät enemmän beetaglukaaneja, triterpenoideja ja muita yhdisteitä, jotka on yhdistetty terveyshyötyihin. Itiöemissä on myös yleensä monipuolisempi yhdistekirjo, ja ne saattavat joissakin tapauksissa olla vaikutuksiltaan voimakkaampia.
Viime kädessä valinta rihmasto- ja itiöemäuutteiden välillä riippuu käyttökohteesta ja halutuista vaikutuksista. Jos haluat esimerkiksi tukea immuunijärjestelmää, rihmastouute voi olla hyvä vaihtoehto suuren polysakkaridipitoisuutensa ansiosta. Jos haluat tukea kognitiivisia toimintoja, itiöemäuute voi olla parempi valinta suuren triterpenoidipitoisuutensa ansiosta. On myös syytä huomata, että sekä rihmastosta että itiöemästä valmistetut laadukkaat uutteet voivat olla tehokkaita ja hyödyllisiä moniin eri tarkoituksiin.

Mikä on paras menetelmä beetaglukaanien uuttamiseen siiliorakkaasta?

Ultraääniavusteinen kylmävesiuutto on paras menetelmä vesiliukoisten yhdisteiden vapauttamiseen sienistä, kuten siiliorakkaan itiöemästä. Ultraääniavusteinen kylmävesiuutto rei’ittää ja hajottaa sienten sitkeät soluseinämät ja vapauttaa bioaktiiviset yhdisteet, kuten β-glukaanit, solumatriisista. Koska ultraäänikäsittely on hellävarainen prosessi, se ei vahingoita fytokemikaaleja ja estää kaikkien terveyttä edistävien bioaktiivisten yhdisteiden, myös beetaglukaanien, hajoamisen.

Mitkä ovat sieniuutteen edut?

Uuttoprosessi, esimerkiksi ultraääniuutto, vapauttaa bioaktiiviset yhdisteet, kuten beetaglukaanit, solumatriisista. Siksi sieniuutteet sisältävät suurempia määriä bioaktiivisia yhdisteitä kuin jauhettu sienijauhe. Pääosa β-glukaaneista, jotka ovat suurimolekyylisiä polymeerejä, liukenee veteen. Siksi ultraääniavusteinen kylmävesiuutto ei ole pelkästään terveellinen ja ympäristöystävällinen uuttotapa, vaan se myös vapauttaa tehokkaasti β-glukaanit sienisoluista veteen. Uutteen avulla on mahdollista valmistaa hoitovalmisteita ja ravintolisiä, jotka sisältävät tasaisen määrän bioaktiivisia molekyylejä jokaisessa annoksessa.

Siiliorakkaan bioaktiiviset yhdisteet

Erittäin tärkeisiin ja hyvin tutkittuihin bioaktiivisiin metaboliitteihin kuuluvat myös erinasiinit (A–I), syatiiniditerpenoidien ryhmä, jota uutetaan Hericium erinaceus -sienen eli siiliorakkaan eli yamabushitaken rihmastosta, sekä herisenonit (C–H), itiöemästä uutettavat bentsyylialkoholijohdannaiset. Molemmat yhdisteryhmät voivat helposti läpäistä veri–aivoesteen, ja niillä on osoitettu olevan neurotrooppisia ja hermostoa suojaavia vaikutuksia. Niiden on raportoitu indusoivan hermokasvutekijän (NGF) synteesiä sekä in vitro että in vivo. Tällä lääkinnällisellä sienellä on kuitenkin myös antioksidatiivisia, tulehdusta ehkäiseviä, syövän vastaisia, immuunijärjestelmää stimuloivia, diabeteksen vastaisia, antimikrobisia, veren rasva-arvoja alentavia ja hyperglykemiaa ehkäiseviä ominaisuuksia, vaikka sitä käytetään useimmiten hermoston rappeumasairauksien ja kognitiivisten häiriöiden hoitoon.
Erinasiini A:lla, erinasiiniryhmän tärkeimmällä edustajalla, on osoitettu olevan tehokas suojaava vaikutus Parkinsonin tautia vastaan. Parkinsonin taudin 1-metyyli-4-fenyyli-1,2,3,6-tetrahydropyridiiniin (MPTP) perustuvassa hiirimallissa erinasiini A vähensi MPTP:n aiheuttamaa dopaminergisten solujen menetystä, oksidatiivisen stressin aiheuttamaa apoptoottista solukuolemaa sekä glutationin, nitrotyrosiinin ja 4-hydroksi-2-nonenaalin (4-HNE) pitoisuuksia; se myös kumosi MPTP:hen liittyviä motorisia puutoksia ja vähensi 1-metyyli-4-fenyylipyridiniumin (MPP) aiheuttaman hermosolujen sytotoksisuuden ja apoptoosin aiheuttamaa haittaa endoplasmakalvoston (ER) stressin ylläpitämän IRE1α/TRAF2-, JNK1/2- ja p38 MAPK -reittien aktivaation sekä C/EBP-homologisen proteiinin (CHOP), IKB-β:n, NF-κB:n, Fasin ja Baxin ilmentymisen kautta. Tämän metaboliitin havaittiin myös olevan tehokas iskeemistä aivohalvausta vastaan, kuten raportoitiin rotilla tehdyssä tutkimuksessa, jossa havaittiin hermosolujen apoptoosin sekä aivojen aivohalvausontelon koon vähenemistä kohdistamalla vaikutus iNOS:iin/reaktiivisiin typpiyhdisteisiin (RNS) ja p38-mitogeeniaktivoidun proteiinikinaasin (MAPK)/CCAAT-tehostajaa sitovan proteiinin homologisen proteiinin (CHOP) reitteihin.
Erinasiini A:lla raportoitiin myös olevan merkittävää kasvainten vastaista aktiivisuutta ihmisen mahalaukun syöpäsoluissa TSGH 9201, joissa se indusoi merkittävää apoptoosia, johon liittyi fokaaliadheesiokinaasin/proteiinikinaasin FAK/Akt/p70S6K- ja seriini/treoniinikinaasin PAK-1-reittien lisääntynyt fosforylaatio. Se johti myös lisääntyneeseen sytotoksisuuteen ja ROS:n muodostumiseen, vähentyneeseen invasiivisuuteen ja kaspaasien aktivaatioon sekä kasvainnekroosireseptori TRAIL:n ilmentymiseen. Tämän metaboliitin voimakas kasvainten vastainen vaikutus vahvistettiin myöhemmin tuoreessa tutkimuksessa sekä in vitro kahdessa ihmisen paksusuolen syöpäsolulinjassa (DLD-1 ja HCT-116) että in vivo hiirimallissa, joka selvensi edelleen sen mekanismeja. Hoidon vaikutuksiin kuuluivat ulkoisten apoptoosin aktivaatioreittien stimulointi (TNFR, Fas, FasL, kaspaasit), apoptoosia estävien molekyylien Bcl-2 ja Bcl-XL ilmentymisen vaimentaminen sekä stressiärsykkeisiin reagoivan Junin N-terminaalisen kinaasin JNK1/2, NF-κB p50:n ja p330:n fosforylaatio. Lisäksi osoitettiin, että kuolemanreseptorimolekyylien ilmentymisen lisääntyminen JNK MAPK/p300/NF-κB -reitin kautta välittyy histonin H3K9K14ac muokkauksen avulla; in vivo -kokeen tulokset osoittivatkin histonin H3K9K14ac pitoisuuksien lisääntymistä sekä histonien asetylaatiota Fas-, FasL- ja TNFR-promoottoreissa.
Toinen erinasiini, erinasiini C, tunnetaan hermoston tulehdusta ehkäisevistä ja hermostoa suojaavista vaikutuksistaan, jotka voisivat toteutua mekanismilla, johon kuuluvat IκB:n, p-IκBα:n (joka osallistuu NF-κB-signaalinvälityskaskadin alkupäähän) ja indusoituvan typpioksidisyntaasin (iNOS) proteiinin ilmentymisen estäminen sekä stressiltä suojaavan Nrf2/HO-1-reitin aktivointi. Ihmisen BV2-mikrogliasolujen, joissa oli LPS:n indusoima tulehdus, käsittely johti typpioksidin (NO), IL-6:n, TNF-α:n ja iNOS:n pitoisuuksien vähenemiseen, NF-κB:n ilmentymisen estymiseen ja IκBα-proteiinien fosforylaatioon (p-IκBα) sekä Kelch-tyyppisen ECH:hen liittyvän proteiinin 1 (Keap1) estymiseen ja erytroidi 2:een liittyvän tumatranskriptiotekijän (Nrf2) lisääntymiseen ja hemioksigenaasi-1-proteiinin (HO-1) ilmentymiseen.
(ote julkaisusta Venturella ym., 2021)