Extraction des bêta-glucanes des champignons par ultrasons
Matériel et équipement
- Champignons (par exemple, 100 g de champignons hachés ou en tranches)
- Eau distillée froide (par exemple, 500 ml)
- Mélangeur ou broyeur
- Béchers ou flacons en verre
- Papier filtre ou dispositif de filtration sous vide
- Centrifugeuse (en option)
- Alcool (par exemple, éthanol) pour la précipitation
- Réfrigérateur
- Four de séchage
Protocole d'extraction du bêta-glucane
- Broyer ou écraser les champignons (par exemple, les champignons Chaga ou Lion).’ Mane) en particules grossières d'environ 1 à 3 millimètres. Par exemple, utiliser 100 g de particules de champignons séchés.
- Ajoutez ensuite les particules de champignons dans un bécher ou une fiole en verre.
- Ajoutez ensuite 500 ml d'eau distillée au bécher contenant les particules de champignons à extraire. Le rapport eau/champignon peut varier en fonction du type de champignon et de la taille des particules.
- Après avoir remué la suspension, sonifiez le mélange à l'aide d'un homogénéisateur de laboratoire à ultrasons (par exemple, UP400St avec une sonotrode de 22 mm à 100 % d'amplitude ou UP200Ht avec une sonotrode de 14 mm à 100 % d'amplitude) et maintenez une température inférieure à 90 °C. Des températures plus basses permettent de préserver les composés sensibles à la chaleur, tels que les bêta-glucanes, pendant l'extraction. Soniquer pendant environ 5 à 10 minutes avec l'UP400St et pendant 10 à minutes avec l'UP200Ht, respectivement. Veuillez noter que la température et la durée d'extraction peuvent varier en fonction de la puissance ultrasonique utilisée. Bien entendu, les volumes plus importants nécessiteront des temps de sonication plus longs.
- Filtrez le mélange sonique sur du papier filtre ou utilisez un système de filtration sous vide pour séparer le liquide (contenant les bêta-glucanes extraits) du résidu solide de champignon.
- Précipiter ensuite les bêta-glucanes du liquide en ajoutant de l'alcool (par exemple, de l'éthanol). En général, vous pouvez utiliser 2 à 3 volumes d'alcool pour la précipitation.
- Ensuite, conservez le mélange au réfrigérateur pendant plusieurs heures pour permettre aux bêta-glucanes de précipiter.
- Après la précipitation, vous pouvez décanter le liquide avec précaution et recueillir le précipité de bêta-glucane.
- Enfin, séchez les bêta-glucanes dans un four à basse température (par exemple, 40-50°C) jusqu'à ce que tout l'alcool soit éliminé et que vous obteniez une poudre sèche.
Les caractéristiques des champignons varient. Par conséquent, le processus d'extraction du bêta-glucane peut varier en fonction de facteurs tels que l'espèce de champignon spécifique, l'état des champignons (séchés ou frais), la taille des particules et la température d'extraction. Pour optimiser votre procédure d'extraction, envisagez d'expérimenter différents paramètres, notamment en faisant varier les rapports solide/liquide, en ajustant les températures, en explorant différents solvants et en testant diverses durées et amplitudes de sonication.
Extraction enzymatique du bêta-glucan assistée par ultrasons
L'extraction enzymatique assistée par ultrasons est une méthode utilisée pour extraire les bêta-glucanes des champignons en combinant des enzymes et des ondes ultrasoniques. Ce processus améliore l'efficacité de l'extraction en décomposant les parois cellulaires des champignons et en facilitant la libération des bêta-glucanes.
Augmentation de l'extraction de bêta-glucane à partir de champignons
Une fois que vous avez établi un protocole d'extraction du bêta-glucan qui répond à vos besoins, l'augmentation du processus d'extraction peut être une entreprise simple.
Mise à l'échelle de l'extraction par lots
Si vous envisagez de passer à l'échelle supérieure en utilisant une méthode d'extraction par lots, nous vous recommandons d'augmenter le volume du lot tout en maintenant les rapports solide/liquide et tous les autres paramètres constants. Si vous continuez à utiliser le même homogénéisateur ultrasonique, veillez à augmenter proportionnellement le temps de sonication. Pour les lots de plus d'un litre, vous pouvez envisager d'incorporer un agitateur lent pour maintenir la suspension des particules et améliorer l'uniformité de l'extraction. L'image ci-dessous montre une installation d'extraction par lots de 8 litres utilisant un homogénéisateur ultrasonique UP400St en combinaison avec un agitateur de laboratoire.
8L Batch Mushroom Extraction Setup with UP400St Sonicator (Installation d'extraction de champignons par lots avec sonicateur UP400St)
Filtration sous vide d'un extrait de bêta-glucane après sonication
Extraction de champignons en ligne
Pour ceux qui souhaitent extraire en continu de plus grandes quantités de bêta-glucanes de champignons, Hielscher Ultrasonics propose des réacteurs à cellules d'écoulement conçus pour l'extraction de matières botaniques. Si vous êtes concerné, nous vous encourageons à nous contacter directement pour plus d'informations. Notre équipe technique se fera un plaisir de vous aider à déterminer la configuration la plus adaptée à vos besoins spécifiques. Cependant, l'expérience à l'échelle du laboratoire mentionnée plus haut avec votre espèce de champignon spécifique peut s'avérer inestimable pour comprendre les exigences précises du processus. L'image ci-dessous montre un grand réacteur à cellules d'écoulement équipé d'un homogénéisateur ultrasonique UIP4000hdT pour l'extraction de bêta-glucanes à raison d'environ 50 à 200 litres de bouillie de solvant de champignon par heure.
Homogénéisateur à ultrasons UIP4000hdT pour 50 à 200 litres de bouillie de solvant pour champignons par heure
Concentration empirique en bêta-glucanes des espèces de champignons
Vous trouverez ci-dessous une liste des concentrations empiriques de bêta-glucane extraites de diverses espèces de champignons.
| Espèces de champignons | Teneur en bêta-glucane (% du poids) |
|---|---|
| Termitomyces fuliginosus R. Heim | 1% |
| Boletus colossus R. Heim | 3% |
| Russula densifolia Secr. ex Gillet | 25% |
| Russula cyanoxantha (Schaeff.) Fr. | 29% |
| Russula alboareolata Hongo | 42% |
| Russula emetica (Schaeff.) Pers. | 10% |
| Russula delica Fr. | 38% |
| Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst. | 35% |
| Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc. | 5% |
| Amanita princeps Coin & Bas | 9% |
| Amanita caesarea (Scop.) Pers. | 4% |
| Heimiella retispora (Pat. & C.F. Baker) Boedijn | 19% |
| Cortinarius claricolor var. turmalis (Fr.) Quadr | 13% |
| Termitomyces tylerianus Otieno | 12% |
| Termitomyces microcarpus (Berk. & Broome) R. Heim | 8% |
| Termitomyces eurhizus (Berk.) R. Heim | 7% |
| Polyporellus varius (Pers.) P. Karst. | 2% |
| Pycnoporus coccineus (Fr.) Bondartsev & Chanteur | 45% |
| Lentinus squarrosulus Mont. | 2% |
| Daedaleopsis confragosa (Bolton) J. Schröt | 3% |
| Pycnoporus sanguineus (L.) Fr. | 35% |
| Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc. | 5% |
| Amanita virgineoides Bas | 1% |
| Agaricus silvaticus Schaeff. | 3% |
| Chlorophyllum molybdites (G. Mey.) Massee | 3% |
| Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst. | 33% |
| Amauroderma rugosum (Blume & T. Nees) Torrend | 4% |
| Suillus bovinus var. bovinus (Pers.) Kuntze | 1% |
| Clitocybe suaveolens (Schumach.) P. Kumm. S | 9% |
| Cleroderma verrucosum (Bull.) Pers. | 9% |
| Heimiella retispora (Pat. & C.F. Baker) | 19% |
| Lentinula edodes (Berk.) Pegler | 34% |
| Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst. | 35% |
Concentration en bêta-glucanes des espèces de champignons sauvages, Source : Boonyanuphap, Jaruntorn & Hansawasdi, Chanida. (2010). Spatial distribution of Beta glucan containing wild mushroom communities in subtropical dry forest, Thailand (Distribution spatiale des communautés de champignons sauvages contenant du bêta-glucane dans la forêt sèche subtropicale, Thaïlande). Fungal Diversity. 46. 29-42. 10.1007/s13225-010-0067-8.
Quantification de la concentration de l'extrait de bêta-glucane des champignons
La concentration en bêta-glucane après extraction peut être quantifiée à l'aide de différentes méthodes, en fonction du type de bêta-glucane et des exigences spécifiques de l'analyse. Les méthodes courantes de quantification de la concentration en bêta-glucane sont énumérées ci-dessous. Bien entendu, le choix de la méthode dépend de facteurs tels que la précision requise et l'équipement disponible.
-
Méthode gravimétrique
- Principe : cette méthode est basée sur la précipitation des bêta-glucanes avec de l'éthanol, suivie du séchage et du pesage du précipité.
- Procédure : L'échantillon est dissous dans l'eau, traité avec de l'éthanol pour précipiter les bêta-glucanes, puis le précipité est recueilli, séché et pesé.
- Avantages : Simple et largement utilisé.
- Limites : Moins précise que d'autres méthodes.
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Méthodes colorimétriques
- Principe : ces méthodes impliquent des réactions colorées avec des réactifs spécifiques qui produisent un changement de couleur proportionnel à la concentration de bêta-glucane.
-
Exemples:
- Méthode du phénol et de l'acide sulfurique : Cette méthode consiste à traiter l'échantillon avec de l'acide sulfurique concentré et du phénol, ce qui rend la solution orange. L'intensité de la couleur est proportionnelle à la concentration en bêta-glucane.
- Méthode de l'anthrone : Le réactif anthrone réagit avec les bêta-glucanes pour produire une couleur bleu-vert, et l'intensité de la couleur est mesurée.
- Avantages : Sensible et adapté aux analyses à haut débit.
- Limites : Interférence d'autres composés et nécessité de réactifs spécifiques.
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Essais enzymatiques
- Principe : les tests enzymatiques utilisent des enzymes telles que la β-glucanase pour décomposer les bêta-glucanes en sucres plus simples, et les sucres libérés sont quantifiés.
- Avantages : Très spécifique et précis.
- Limites : Nécessite un équipement et des réactifs spécialisés.
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Chromatographie liquide à haute performance (HPLC)
- Principe : la CLHP sépare et quantifie les composés en fonction de leurs interactions avec une colonne chromatographique.
- Procédure : Les bêta-glucanes sont hydrolysés en monosaccharides et les sucres qui en résultent sont séparés et quantifiés par CLHP.
- Avantages : Très précis et adapté aux échantillons complexes.
- Limites : Nécessite un équipement et une expertise spécialisés.
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Tests immunologiques spécifiques
- Principe : les immunodosages utilisent des anticorps spécifiques aux bêta-glucanes pour quantifier leur concentration.
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Exemples:
- ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) : Dans cette méthode, un anticorps lié à une enzyme produit un changement de couleur lorsqu'il se lie aux bêta-glucanes.
- Tests à flux latéral : Il s'agit de tests rapides qui donnent un résultat visible sur une bandelette.
- Avantages : Spécificité et sensibilité élevées.
- Limites : Nécessite des anticorps spécifiques et peut être plus coûteux.