Extraction des bêta-glucanes des champignons par ultrasons
Matériel et équipement
- Champignons (p. ex. 100g de champignons hachés ou tranchés)
- Eau distillée froide (p. ex. 500mL)
- Mixeur ou broyeur
- Béchers ou fioles en verre
- Papier filtre ou dispositif de filtration sous vide
- Centrifugeuse (facultative)
- Alcool (p. ex. éthanol) pour la précipitation
- Réfrigérateur
- Étuve de séchage
Protocole d’extraction des bêta-glucanes
- Broyez ou écrasez les champignons (p. ex. chaga ou crinière de lion) en particules grossières d’environ 1 à 3 millimètres. Utilisez par exemple 100g de particules de champignons séchés.
- Placez ensuite les particules de champignons dans un bécher ou une fiole en verre.
- Ajoutez ensuite 500mL d’eau distillée dans le bécher contenant les particules de champignons à extraire. Le rapport eau/champignons peut varier selon le type de champignon et la taille des particules.
- Après avoir agité la suspension, soniquez le mélange à l’aide d’un homogénéisateur à ultrasons de laboratoire (p. ex. UP400St avec sonotrode de 22mm à 100% d’amplitude ou UP200Ht avec sonotrode de 14mm à 100% d’amplitude) et maintenez une température inférieure à 90°C. Des températures plus basses contribuent à préserver les composés thermosensibles, tels que les bêta-glucanes, pendant l’extraction. Soniquez pendant env. 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 ultrasonore utilisée. Bien entendu, des volumes plus importants nécessiteront des durées de sonication plus longues.
- Filtrez le mélange soniqué sur papier filtre ou utilisez un dispositif de filtration sous vide afin de séparer le liquide (contenant les bêta-glucanes extraits) du résidu solide de champignons.
- Précipitez ensuite les bêta-glucanes du liquide en ajoutant de l’alcool (p. ex. éthanol). En règle générale, vous pouvez utiliser 2–3 volumes d’alcool pour la précipitation.
- Conservez ensuite le mélange au réfrigérateur pendant plusieurs heures afin de permettre la précipitation des bêta-glucanes.
- Après la précipitation, vous pouvez décanter délicatement le liquide et recueillir le précipité de bêta-glucanes.
- Enfin, séchez les bêta-glucanes dans une étuve à basse température (p. ex. 40–50°C) jusqu’à élimination complète de l’alcool et obtention d’une poudre sèche.
Les champignons présentent des caractéristiques variables. Le procédé d’extraction des bêta-glucanes peut donc différer selon des facteurs tels que l’espèce de champignon, 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 divers solvants et en testant différentes durées de sonication et différents réglages d’amplitude.
Extraction enzymatique des bêta-glucanes assistée par ultrasons
L’extraction enzymatique assistée par ultrasons est une méthode permettant d’extraire les bêta-glucanes des champignons en combinant des enzymes et des ondes ultrasonores. Ce procédé améliore l’efficacité de l’extraction en dégradant les parois cellulaires des champignons et en facilitant la libération des bêta-glucanes.
Mise à l’échelle de l’extraction des bêta-glucanes des champignons
Une fois que vous avez établi un protocole d’extraction des bêta-glucanes répondant à vos exigences, la mise à l’échelle du procédé d’extraction peut s’avérer simple.
Mise à l’échelle de l’extraction en batch
Si vous prévoyez une mise à l’échelle selon une méthode d’extraction en batch, nous recommandons d’augmenter le volume du batch tout en maintenant constants les rapports solide/liquide et tous les autres paramètres. Si vous continuez à utiliser le même homogénéisateur à ultrasons, veillez à augmenter proportionnellement la durée de sonication. Pour les batchs de plus de 1 litre, vous pouvez envisager d’ajouter un agitateur lent afin de maintenir les particules en suspension et d’améliorer l’uniformité de l’extraction. L’image ci-dessous montre un dispositif d’extraction en batch de 8 litres utilisant un homogénéisateur à ultrasons UP400St combiné à un agitateur de laboratoire.
Dispositif d’extraction de champignons en batch de 8L avec le sonicateur UP400St
Filtration sous vide de l’extrait de bêta-glucanes après sonication
Extraction de champignons en ligne
Pour ceux qui souhaitent extraire en continu de plus grandes quantités de bêta-glucanes à partir de champignons, Hielscher Ultrasonics propose des réacteurs à cellule à circulation conçus pour l’extraction de matières végétales. Si c’est votre cas, nous vous invitons à nous contacter directement pour plus d’informations. Notre équipe technique se fera un plaisir de vous aider à déterminer le dispositif le mieux adapté à vos besoins spécifiques. Toutefois, la réalisation de l’expérience à l’échelle du laboratoire décrite plus haut avec votre espèce de champignon peut s’avérer précieuse pour cerner précisément les exigences du procédé. L’image ci-dessous montre un grand réacteur à cellule à circulation équipé d’un homogénéisateur à ultrasons UIP4000hdT pour l’extraction de bêta-glucanes à raison d’environ 50 à 200 litres de suspension champignons-solvant par heure.
Concentration empirique en bêta-glucanes de différentes espèces de champignons
Vous trouverez ci-dessous une liste des concentrations empiriques en bêta-glucanes extraits de diverses espèces de champignons.
| 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.
SonoStation : système mobile clé en main pour le traitement par ultrasons – composé de disperseurs à ultrasons, d’une pompe, d’un agitateur et d’une cuve
Homogénéisateur à ultrasons UIP4000hdT pour le traitement d’environ 50 à 200 litres de suspension champignons-solvant par heure
Quantification de la concentration en bêta-glucanes des extraits de champignons
La concentration en bêta-glucanes après extraction peut être quantifiée à l’aide de différentes méthodes, selon le type de bêta-glucane et les exigences spécifiques de l’analyse. Les méthodes courantes de quantification de la concentration en bêta-glucanes sont présentées ci-dessous. Bien entendu, le choix de la méthode dépend de facteurs tels que la précision requise et l’équipement disponible.
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Méthode gravimétrique
- Principe : cette méthode repose sur la précipitation des bêta-glucanes à l’éthanol, suivie du séchage et de la pesée du précipité.
- Procédure : l’échantillon est dissous dans l’eau, traité à l’éthanol pour précipiter les bêta-glucanes, puis le précipité est recueilli, séché et pesé.
- Avantages : simple et largement utilisée.
- Limites : moins précise que les autres méthodes.
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Méthodes colorimétriques
- Principe : ces méthodes font appel à des réactions colorées avec des réactifs spécifiques produisant un changement de couleur proportionnel à la concentration en bêta-glucanes.
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Exemples :
- Méthode phénol-acide sulfurique : cette méthode consiste à traiter l’échantillon avec de l’acide sulfurique concentré et du phénol, ce qui colore la solution en orange. L’intensité de la couleur est proportionnelle à la concentration en bêta-glucanes.
- Méthode à l’anthrone : le réactif à l’anthrone réagit avec les bêta-glucanes pour produire une coloration bleu-vert, dont l’intensité est mesurée.
- Avantages : sensibles et adaptées aux analyses à haut débit.
- Limites : interférences d’autres composés et nécessité de réactifs spécifiques.
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Dosages enzymatiques
- Principe : les dosages enzymatiques utilisent des enzymes telles que la β-glucanase pour décomposer les bêta-glucanes en sucres plus simples, puis les sucres libérés sont quantifiés.
- Avantages : très spécifiques et précis.
- Limites : nécessitent un équipement et des réactifs spécialisés.
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Chromatographie liquide haute performance (HPLC)
- Principe : l’HPLC sépare et quantifie les composés en fonction de leurs interactions avec une colonne chromatographique.
- Procédure : les bêta-glucanes sont hydrolysés en monosaccharides, puis les sucres obtenus sont séparés et quantifiés par HPLC.
- Avantages : très précise et adaptée aux échantillons complexes.
- Limites : nécessite un équipement et une expertise spécialisés.
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Immunodosages spécifiques
- Principe : les immunodosages utilisent des anticorps spécifiques des bêta-glucanes pour en quantifier la concentration.
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Exemples :
- ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, dosage d’immunoabsorption par enzyme liée) : dans cette méthode, un anticorps couplé 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 fournissent un résultat visible sur une bandelette de test.
- Avantages : spécificité et sensibilité élevées.
- Limites : nécessitent des anticorps spécifiques et peuvent être plus coûteux.