Extraction de Chaga très efficace par sonication

Champignons Chaga (Inonotus obliquus) sont riches en substances phytochimiques très puissantes (par exemple polysaccharides, acide bétulinique, triterpénoïdes), dont on sait qu'elles contribuent à la santé et à la lutte contre les maladies. L'utilisation d'une fréquence ultrasonique de haute puissance pour l'extraction de la chaga est la technique privilégiée pour produire des extraits de chaga de qualité et de rendement supérieurs.

Extraits de champignon Chaga par ultrasons

L'extraction par ultrasons est une technique très efficace pour libérer les composés phytochimiques de produits botaniques tels que les plantes et les champignons.
Le champignon Chaga est riche en plusieurs composés tels que les polysaccharides, les triterpènes et les polyphénols, qui sont responsables de la plupart de ses effets bénéfiques et thérapeutiques. Les principaux composés bioactifs de Chaga sont les polysaccharides (par exemple, β-glucanes, protéoglycanes comprenant le d-galactose, le d-glucose, le d-xylose et le d-mannose), les triperpénoïdes (par exemple, bétuline, acide bétulinique), les polyphénols, les phytostérols (par exemple, inotodiol), entre autres.

L'extraction par ultrasons brise efficacement les cellules du champignon chaga et libère les composés intracellulaires (c'est-à-dire les substances phytochimiques bioactives) dans le solvant. L'extraction par ultrasons est basée sur le principe de fonctionnement de la cavitation acoustique. Les effets de la cavitation ultrasonore/acoustique sont des forces de cisaillement élevées, des turbulences et des différences de pression intenses. Ces forces sonomécaniques brisent les structures cellulaires telles que les parois cellulaires des champignons chitineux, favorisent le transfert de masse entre la matière chaga et le solvant et permettent d'obtenir des rendements d'extraction très élevés dans un processus rapide. En outre, la sonication favorise la stérilisation des extraits en tuant les bactéries et les microbes. L'inactivation microbienne par sonication est le résultat des forces cavitationnelles destructrices de la membrane cellulaire, de la production de radicaux libres et d'un chauffage localisé.

Pourquoi l'extraction ultrasonique de Chaga est-elle si avantageuse ?

L'extraction par ultrasons est appliquée dans de nombreux domaines de la production d'extraits, par exemple les extraits de plantes et d'herbes pour les aliments, les compléments, les produits pharmaceutiques et les cosmétiques. Un exemple très important d'extraction par ultrasons est l'extraction du cannabidiol (CBD) et d'autres composés de la plante de cannabis.
L'extraction par ultrasons étant une technique d'extraction non thermique, les composés bioactifs sont légèrement traités par des ondes ultrasonores, ce qui permet d'éviter la dégradation thermique des composés végétaux sensibles. Tous les paramètres du processus ultrasonore, c'est-à-dire l'amplitude, l'intensité, la température et la pression, peuvent être contrôlés avec précision. Cela permet un contrôle précis du processus et de la qualité et facilite la répétition et la reproduction des résultats d'extraction obtenus. Les producteurs d'extraits apprécient l'ultrason pour la fiabilité de la répétabilité du processus, qui contribue à normaliser les processus et les produits à des niveaux de qualité élevés.

Extraits de Chaga de haute qualité et à haut rendement par sonication

Les recherches confirment que les extraits de champignon chaga produits par ultrasons contiennent plus de triterpénoïdes qu'un extrait conventionnel à l'eau chaude. La technique d'extraction par ultrasons favorise la libération et l'isolation de tous les composés importants des champignons chaga (I. obliquus). L'extraction assistée par ultrasons excelle dans les méthodes d'extraction alternatives par son efficacité supérieure et une biodisponibilité accrue des produits phytochimiques bioactifs dans l'extrait de champignon. Les extraits des études de recherche scientifique démontrent l'efficacité et le rendement élevés de l'extraction de la chaga par ultrasons.

Extraction de polysaccharides de Chaga

Zhang et al. ont utilisé l'extraction assistée par ultrasons pour mettre au point des conditions optimales pour l'extraction des polysaccharides de I. obliquus, les meilleures conditions impliquant l'utilisation d'eau comme solvant pendant 15 minutes à 95 °C avec une extraction par fréquence ultrasonore, ce qui a donné des valeurs d'extraction de 1,82

Bétuline / Extraction de l'acide bétulinique de Chaga

Les résultats montrent que les ultrasons ont joué un rôle actif dans l'extraction de la bétuline et de l'acide bétulinique, car ils peuvent forcer les parois cellulaires à s'ouvrir et favorisent un meilleur transfert de masse et de chaleur. Cela permet ensuite d'extraire avec succès les substances phytochimiques souhaitées en peu de temps et avec une grande efficacité. La faible augmentation des rendements lors de l'ajout de l'étape d'extraction par solvant après l'ultrason a indiqué que la plupart de ces composés devaient avoir été extraits de la biomasse. Les résultats obtenus indiquent la quantité maximale de bétuline extractible dans la biomasse. (Alhazmi, 2017) Dans l'ensemble, l'ultrason a considérablement augmenté le rendement en bétuline et en acide bétulinique.

Protocole d'extraction étape par étape

Afin d'isoler un extrait fort à spectre complet des champignons chaga (Inonotus obliquus), un protocole d'extraction en deux étapes utilisant des ultrasons de puissance est appliqué.
Matériel : I. obliquus séché (100 g) est broyé en petits morceaux d'environ 1,3 cm2 (0,5×0.5 pouces). Les champignons broyés sont placés dans un bécher en verre de 1,5 litre.

1. Étape : Extraction à froid par ultrasons : La chaga séchée et broyée est mise en suspension dans 1000 ml d'éthanol à 60 % dans de l'eau purifiée ou distillée (v/v ; 60 % d'éthanol : 40 % d'eau) en ajoutant le mélange de solvants dans le bécher en verre contenant la chaga. Pour l'extraction, on utilise un extracteur à ultrasons UP400St équipé de la sonotrode S24d22L2D. La corne (sonotrode) de l'ultrasonateur est immergée dans une suspension de champignon et de solvant. L'utilisation d'un agitateur est facultative, mais peut aider à transporter les particules végétales de manière uniforme vers la sonotrode. Veillez à ce que la sonotrode ne touche pas les parois du bécher. Réglez l'amplitude à 100% et soniquez pendant environ 10 minutes. L'UP400St est équipé d'un capteur de température enfichable. Connectez le thermocouple avec l'ultrasonateur et insérez le capteur dans la suspension. Dans le menu numérique de l'appareil à ultrasons UP400St, vous pouvez définir une limite supérieure de température. L'ultrasonateur s'arrête lorsque cette température maximale est atteinte et démarre automatiquement dès que la suspension a atteint la valeur inférieure du réglage ∆T. Les valeurs recommandées pour ∆T sont d'environ 30°C comme valeur de température supérieure et 20°C comme valeur de température inférieure. L'utilisation d'un bain d'eau ou de glace permet de maintenir une température basse pendant la sonication. Après la sonication, les solides du champignon sont éliminés par filtration et pressage. Le solvant contenant les produits phytochimiques extraits est soumis à une évaporation sous vide ou à une évaporation par rotor, de sorte que l'on obtient finalement la fraction de chaga de l'extraction à l'éthanol. Les solides résiduels de la chaga peuvent être utilisés pour une deuxième étape de trempage, l'extraction à chaud par ultrasons.
2. Étape (facultative) : Extraction à chaud par ultrasons : La matière première de la chaga récupérée lors de la première extraction est utilisée dans la deuxième étape de l'extraction à chaud par ultrasons pour isoler la fraction des produits phytochimiques encore présents dans les champignons chaga. La matière fongique est placée dans un bécher en verre, 600mL d'éthanol frais à 60% : une solution de solvant à 40% d'eau est ajoutée et chauffée à environ 70°C. Pendant la sonication, la température peut monter jusqu'à 95°C. La chaleur supplémentaire favorise la libération de substances phytochimiques résiduelles. Comme presque tous les composés thermosensibles ont été extraits dans des conditions contrôlées thermiquement lors de l'étape 1, cette deuxième étape peut être appliquée en option pour créer un extrait très fort, qui est complet dans tous les produits phytochimiques du champignon de Paris. La suspension est soniquée avec l'UP400St de la même manière que celle décrite ci-dessus. Filtrer, presser et séparer les champignons de l'extrait aqueux. Les phyto-constituants de la seconde extraction sont également isolés par évaporation.

Les deux fractions d'extrait de chaga, provenant de l'extraction à l'eau et à l'éthanol, sont mélangées ensemble de manière à obtenir un extrait de champignon chaga à spectre complet. Cet extrait peut être formulé en divers produits tels que des teintures, des capsules ou des produits comestibles.

Ce processus est totalement linéaire et extensible à tout autre volume. En appliquant les mêmes paramètres ultrasoniques (intensité ultrasonique Ws/L, pression, température, concentration solide:liquide), tous les résultats une fois établis de l'extraction ultrasonique de la chaga peuvent être simplement mis à l'échelle pour des volumes plus grands (ou plus petits) tout en obtenant les mêmes résultats (c'est-à-dire rendements, efficacité du processus).

Les extraits de champignons produits par ultrasons sont riches en polysaccharides, qui sont connus pour leurs nombreux effets bénéfiques sur la santé. L'ultrasoniseur UP100H est un puissant extracteur à ultrasons de 100 watts pour l'extraction efficace de champignons médicinaux tels que le chaga, la crinière de lion, le reishi ou le cordyceps.

Votre choix de solvant

L'extraction par ultrasons est compatible avec tous les solvants. Cela vous permet d'utiliser le solvant de votre préférence. Dans le protocole d'extraction de la chaga ci-dessus, nous recommandons une solution de solvant comprenant 60% d'éthanol : 40% d'eau (v/v). La combinaison de l'éthanol et de l'eau permet de libérer des substances phytochimiques de différentes polarités. On peut également appliquer une extraction en deux phases, en utilisant de l'éthanol dans une première étape d'extraction et de l'eau dans une seconde étape d'extraction. L'extraction par ultrasons utilisant une combinaison de solvants d'alcool et d'eau libère des substances phytochimiques solubles dans l'eau et dans l'alcool de champignons tels que la chaga.
L'extraction est donc fondamentale pour créer des extraits de champignons purs et puissants.
Les autres solvants utilisés pour l'extraction d'Inonotus obliquus sont l'isopropanol, le méthanol, le méthanol contenant 10% d'acide acétique, l'acétate d'éthyle entre autres. Pour les extraits de qualité alimentaire, un solvant non toxique est recommandé, car après l'élimination du solvant (par exemple par évaporation), des traces résiduelles peuvent parfois être laissées dans l'extrait.

Pourquoi les bains ultrasoniques ne donnent-ils pas de résultats suffisants pour l'extraction du chaga ?

Les bains à ultrasons sont couramment utilisés pour les applications de nettoyage doux. Dans un bain à ultrasons, la cavitation acoustique se produit de manière incontrôlée et inégalement répartie dans une cuve relativement grande. Si vous placez un bécher en verre contenant votre mélange champignon-solvant dans un bain à ultrasons, les ondes ultrasonores, déjà faibles, doivent traverser les parois du bécher, ce qui diminue encore l'intensité des ultrasons. Cela signifie que l'intensité des ultrasons d'une cuve de nettoyage à ultrasons est trop faible pour permettre une extraction efficace des champignons. Les parois cellulaires des champignons contiennent de la chitine, un matériau résistant qui rend les cellules des champignons très rigides et difficiles à briser. Pour libérer les composés bioactifs des champignons tels que le chaga, des ultrasons de haute intensité sont nécessaires. Les sondes ultrasoniques créent une cavitation acoustique beaucoup plus intense, la force qui brise les parois cellulaires des champignons.
 

Le graphique d'analyse UV-Vis montre la comparaison entre l'extraction par sonde ultrasonique et par bain ultrasonique du champignon chaga. L'appareil à ultrasons à sonde UP100H (courbe noire) donne des rendements nettement plus élevés en composés bioactifs du chaga.

 
Découvrez les différences entre les sondes à ultrasons et les bains à ultrasons et comparez-les en termes d'efficacité d'extraction !

Ultrasons haute performance pour l'extraction de Chaga

L'extraction par ultrasons est une technologie de traitement fiable, qui facilite et accélère la production d'extraits de haute qualité à partir de diverses matières premières telles que la chaga et d'autres champignons. Le portefeuille de Hielscher Ultrasons couvre toute la gamme, des ultrasonateurs compacts de laboratoire aux systèmes d'extraction industriels. Ainsi, Hielscher peut vous proposer l'ultrasonateur le mieux adapté à la capacité de traitement que vous envisagez. Notre personnel expérimenté de longue date vous assistera depuis les tests de faisabilité et l'optimisation du processus jusqu'à l'installation de votre système ultrasonore au niveau de la production finale.
La petite taille de nos extracteurs à ultrasons ainsi que leur polyvalence en termes d'options d'installation leur permet de s'intégrer même dans des installations de traitement de pectine de petite taille. Les processeurs à ultrasons sont installés dans le monde entier dans des installations de production de denrées alimentaires, de produits pharmaceutiques et de compléments nutritionnels.

Hielscher Ultrasonics – Équipement d'extraction sophistiqué

Le portefeuille de produits de Hielscher Ultrasons couvre la gamme complète des extracteurs à ultrasons à haute performance, de la petite à la grande échelle. Des accessoires supplémentaires permettent d'assembler facilement la configuration de dispositif à ultrasons la plus adaptée à votre processus d'extraction de chaga. La configuration optimale des ultrasons dépend de la capacité, du volume, de la matière première, du procédé par lots ou en ligne et du calendrier envisagés.

Flux discontinu et continu

Les ultrasonateurs Hielscher peuvent être utilisés pour le traitement par lots et en continu. Le traitement par lots par ultrasons est idéal pour le contrôle et l'optimisation des processus et pour les petites et moyennes productions. Pour une production de grands volumes de champignons chaga, le traitement en ligne peut être plus avantageux. Un processus de mélange en ligne continu nécessite une installation sophistiquée – qui consiste en une pompe, des tuyaux ou des conduites et des réservoirs -, mais il est très efficace, rapide et nécessite beaucoup moins de main-d'œuvre. Tous les systèmes industriels peuvent fonctionner sous des pressions élevées, ce qui augmente la cavitation et donc l'efficacité de l'extraction. Hielscher Ultrasons dispose de l'installation d'extraction la mieux adaptée à votre volume d'extraction et à vos objectifs de processus.

Des extracteurs à ultrasons pour chaque capacité de produit

La gamme de produits Hielscher Ultrasons couvre tout l'éventail des processeurs ultrasoniques, depuis les ultrasonores compacts de laboratoire jusqu'aux processeurs ultrasoniques industriels capables de traiter des charges de camion à l'heure, en passant par les systèmes de table et les systèmes pilotes. La gamme complète de produits nous permet de vous proposer l'extracteur à ultrasons le mieux adapté à votre chaga ainsi qu'à d'autres champignons, à la capacité de traitement et aux objectifs de production.
Les systèmes ultrasoniques de table sont idéaux pour les tests de faisabilité et l'optimisation des processus. La mise à l'échelle linéaire basée sur des paramètres de processus établis permet d'augmenter très facilement les capacités de traitement, depuis les petits lots jusqu'à la production entièrement commerciale. La mise à l'échelle peut se faire soit en installant une unité d'extraction ultrasonore plus puissante, soit en regroupant plusieurs ultrasonores en parallèle. Avec l'UIP16000, Hielscher propose l'extracteur à ultrasons le plus puissant au monde.

Des amplitudes précisément contrôlables pour des résultats optimaux

Tous les ultrasonateurs Hielscher sont contrôlables avec précision et donc des chevaux de travail fiables en production. L'amplitude est l'un des paramètres de processus cruciaux qui influencent l'efficacité et l'efficience de l'extraction par ultrasons des produits phytochimiques du champignon chaga (Inonotus obliquus).
Tous les ultrasons Hielscher’ Les processeurs permettent de régler précisément l'amplitude. Les sonotrodes et les cornes d'amplification sont des accessoires qui permettent de modifier l'amplitude dans une plage encore plus large. Les processeurs ultrasoniques industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et délivrer l'intensité ultrasonore requise pour des applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu'à 200 µm peuvent facilement être utilisées en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
Des réglages d'amplitude précis et le contrôle permanent des paramètres du processus ultrasonore grâce à un logiciel intelligent vous permettent de traiter votre matière première de champignons dans les conditions ultrasonores les plus efficaces. Une sonication optimale pour de meilleurs résultats d'extraction !
La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des environnements difficiles. Cela fait de l'équipement à ultrasons de Hielscher un outil de travail fiable qui répond à vos besoins d'extraction.

Des tests faciles et sans risque

Les processus ultrasonores peuvent être mis à l'échelle de manière totalement linéaire. Cela signifie que chaque résultat obtenu avec un ultrasonateur de laboratoire ou de table peut être mis à l'échelle pour obtenir exactement le même résultat en utilisant exactement les mêmes paramètres de processus. Cela rend l'ultrasonographie idéale pour les tests de faisabilité sans risque, l'optimisation des processus et leur mise en œuvre ultérieure dans la fabrication commerciale. Contactez-nous pour savoir comment la sonication peut augmenter votre production d'extrait de chaga.

La plus haute qualité – Conçu et fabriqué en Allemagne

En tant qu'entreprise familiale, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les appareils à ultrasons sont conçus, fabriqués et testés de manière approfondie dans notre siège social de Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité des équipements à ultrasons de Hielscher en font un cheval de bataille dans votre production. Le fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, à pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des extracteurs haute performance de Hielscher.
Vous pouvez acheter le processeur à ultrasons Hielscher dans n'importe quelle taille et configuré exactement selon vos besoins en matière d'extraction de champignons. Du traitement des champignons dans un petit bécher de laboratoire au mélange en continu de bouillies de champignons au niveau industriel, Hielscher Ultrasons vous propose un appareil à ultrasons adapté ! Veuillez nous contacter – nous sommes heureux de vous recommander l'installation ultrasonique idéale !

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators: