Extraction très efficace du chaga par sonication

Les champignons chaga (Inonotus obliquus) sont riches en substances phytochimiques très puissantes (p. ex. polysaccharides, acide bétulinique, triterpénoïdes), connues pour contribuer à la santé et pour lutter contre les maladies. L’utilisation d’une fréquence ultrasonore de haute puissance pour l’extraction du chaga est la technique privilégiée pour produire des extraits de chaga supérieurs, d’une qualité et d’un rendement maximaux.

Extraits de champignon chaga par ultrasons

L’extraction par ultrasons est une technique très efficace pour libérer les composés phytochimiques de matières botaniques telles que les plantes et les champignons.
Les champignons chaga sont riches en plusieurs composés tels que les polysaccharides, les triterpènes et les polyphénols, qui sont responsables de la plupart de leurs effets bénéfiques pour la santé et de leurs effets thérapeutiques. Les principaux composés bioactifs du chaga sont, entre autres, les polysaccharides (p. ex. les β-glucanes, les protéoglycanes comprenant du d-galactose, du d-glucose, du d-xylose et du d-mannose), les triterpénoïdes (p. ex. la bétuline, l’acide bétulinique), les polyphénols et les phytostérols (p. ex. l’inotodiol).

L’extraction par ultrasons brise efficacement les cellules du champignon chaga et libère les composés intracellulaires (c.-à-d. les substances phytochimiques bioactives) dans le solvant. L’extraction par ultrasons repose 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 d’intenses différences de pression. Ces forces sonomécaniques brisent les structures cellulaires telles que les parois cellulaires chitineuses des champignons, favorisent le transfert de masse entre la matière de chaga et le solvant et permettent d’obtenir des rendements d’extrait très élevés en un processus rapide. En outre, la sonication favorise la stérilisation des extraits en tuant les bactéries et les microbes. L’inactivation microbienne par sonication résulte des forces de cavitation destructrices exercées sur la membrane cellulaire, de la production de radicaux libres et d’un échauffement localisé.

Pourquoi l’extraction du chaga par ultrasons est-elle si avantageuse ?

L’extraction par ultrasons est appliquée dans de nombreux domaines de la production d’extraits, p. ex. les extraits botaniques et de plantes pour les aliments, les compléments alimentaires, les produits pharmaceutiques et les cosmétiques. Un exemple très connu 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 traités en douceur par les ondes ultrasonores, ce qui empêche la dégradation thermique des composés végétaux sensibles. Tous les paramètres du processus ultrasonore, à savoir l’amplitude, l’intensité, la température et la pression, peuvent être contrôlés avec exactitude. Cela permet un contrôle précis du processus et de la qualité et facilite la répétition et la reproduction des résultats d’extraction une fois obtenus. Les producteurs d’extraits apprécient l’ultrasonication pour sa répétabilité fiable du processus, qui aide à standardiser les processus et les produits à des niveaux de qualité élevés.

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

La recherche confirme 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’isolement de tous les composés importants des champignons chaga (I. obliquus). L’extraction assistée par ultrasons surpasse les méthodes d’extraction alternatives par une efficacité supérieure et une biodisponibilité accrue des substances phytochimiques bioactives dans l’extrait de champignon. Les extraits d’études de recherche scientifique démontrent la haute efficacité et le rendement élevé de l’extraction du chaga par ultrasons.

Extraction des polysaccharides du chaga

Zhang et al. ont utilisé l’extraction assistée par ultrasons pour développer des conditions optimales pour l’extraction des polysaccharides d’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%

Extraction de la bétuline / de l’acide bétulinique du 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 l’ouverture des parois cellulaires et favorisent un meilleur transfert de masse et de chaleur. Cela contribue à son tour à 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’ultrasonication indiquait que la plupart de ces composés avaient dû être extraits de la biomasse. Les résultats obtenus indiquent la quantité maximale de bétuline extractible dans la biomasse. (Alhazmi, 2017) Globalement, l’ultrasonication a considérablement augmenté le rendement en bétuline et en acide bétulinique.

Protocole d’extraction étape par étape

Afin d’isoler un extrait puissant à spectre complet à partir de champignons chaga (Inonotus obliquus), on applique un protocole d’extraction en deux étapes utilisant des ultrasons de puissance.
Matériel : de l’I. obliquus séché (100g) est broyé en morceaux plus petits d’env. 1,3cm² (0,5×0,5 pouces). La matière de champignon broyée est placée dans un bécher en verre de 1,5L.

1. Étape : extraction à froid par ultrasons : Le chaga séché et broyé est mis en suspension dans 1000 mL d’éthanol à 60% dans de l’eau purifiée ou distillée (v/v ; 60% éthanol : 40% eau) en ajoutant le mélange de solvants dans le bécher en verre contenant le chaga. Pour l’extraction, on utilise un extracteur à ultrasons UP400St équipé de la sonotrode S24d22L2D. La sonotrode de l’ultrasonicateur est immergée dans la suspension de champignon et de solvant. L’utilisation d’un agitateur est facultative, mais peut aider à transporter uniformément les particules végétales vers la sonotrode. Veillez à ce que la sonotrode ne touche pas les parois du bécher. Réglez l’amplitude sur 100% et soniquez pendant env. 10 min. Le UP400St est fourni avec un capteur de température enfichable. Raccordez le thermocouple à l’ultrasonicateur 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’ultrasonicateur se met en pause lorsque ce maximum de température est atteint et redémarre automatiquement dès que la suspension a atteint la valeur inférieure du ∆T défini. Les valeurs de ∆T recommandées sont d’env. 30°C comme valeur de température supérieure et 20°C comme valeur inférieure. L’utilisation d’un bain d’eau ou de glace aide à maintenir une température basse pendant la sonication. Après la sonication, les matières solides de champignon sont éliminées par filtration et pressage. Le solvant contenant les substances phytochimiques extraites est soumis à une évaporation sous vide ou à une évaporation rotative afin d’obtenir finalement la fraction de chaga issue de l’extraction à l’éthanol. Les matières solides de chaga résiduelles peuvent être utilisées pour une seconde étape de macération facultative, l’extraction à chaud par ultrasons.
2. Étape (facultative) : extraction à chaud par ultrasons : La matière première de chaga récupérée de la première extraction est utilisée dans la seconde étape d’extraction à chaud par ultrasons afin d’isoler la fraction de substances phytochimiques encore présentes dans les champignons chaga. La matière fongique est placée dans un bécher en verre, 600mL de solution fraîche de solvant 60% éthanol : 40% eau sont ajoutés et le tout est chauffé à env. 70°C. Pendant la sonication, la température peut monter jusqu’à 95°C. La chaleur supplémentaire favorise la libération des substances phytochimiques résiduelles. Comme presque tous les composés thermosensibles ont été extraits dans des conditions thermiquement contrôlées à l’étape 1, cette seconde étape peut être appliquée en option pour créer un extrait très puissant, complet en toutes les substances phytochimiques du champignon chaga. La suspension est soniquée avec le UP400St de la même manière que décrit ci-dessus. Filtrez, pressez et séparez les champignons de l’extrait aqueux. Les constituants phytochimiques de la seconde extraction sont également isolés par évaporation.

Les deux fractions d’extrait de chaga, issues de l’extraction à l’eau et à l’éthanol, sont mélangées afin d’obtenir un extrait de champignon chaga à spectre complet. Cet extrait peut être formulé en divers produits tels que des teintures, des gélules ou des produits comestibles.

Ce processus est entièrement extrapolable de façon linéaire à tout autre volume. En appliquant les mêmes paramètres ultrasonores (intensité ultrasonore Ws/L, pression, température, concentration solide:liquide), tous les résultats une fois établis de l’extraction du chaga par ultrasons peuvent être simplement transposés à des volumes plus grands (ou plus petits) tout en obtenant les mêmes résultats (c.-à-d. rendements, efficacité du processus).

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

Le solvant de votre choix

L’extraction par ultrasons est compatible avec tout solvant. Cela vous permet d’utiliser le solvant de votre choix. Dans le protocole d’extraction du chaga ci-dessus, nous recommandons une solution de solvant composée de 60% éthanol : 40% eau (v/v). La combinaison d’éthanol et d’eau permet de libérer des substances phytochimiques de polarités diverses. Alternativement, une extraction en deux phases utilisant de l’éthanol lors d’une première étape d’extraction et de l’eau lors d’une seconde étape d’extraction peut être appliquée. L’extraction par ultrasons utilisant une combinaison de solvants alcool et eau libère les substances phytochimiques hydrosolubles et alcoolosolubles de champignons tels que le chaga.
Par conséquent, l’extraction est fondamentale pour créer des extraits de champignons purs et puissants.
Parmi les autres solvants utilisés pour l’extraction d’Inonotus obliquus figurent l’isopropanol, le méthanol, le méthanol contenant 10% d’acide acétique et l’acétate d’éthyle, entre autres. Pour les extraits de qualité alimentaire, un solvant non toxique est recommandé, car après l’élimination du solvant (p. ex. par évaporation), des traces résiduelles peuvent parfois subsister dans l’extrait.

Pourquoi les bains à ultrasons donnent-ils des résultats d’extraction du chaga insuffisants ?

Les bains à ultrasons sont couramment utilisés pour des applications de nettoyage douces. Dans un bain à ultrasons, la cavitation acoustique se produit de manière incontrôlée et répartie de façon inégale 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 davantage l’intensité des ultrasons. Cela signifie que l’intensité ultrasonore d’une cuve de nettoyage à ultrasons est trop faible pour une extraction efficace des champignons. Les parois cellulaires des champignons contiennent de la chitine, un matériau résistant qui rend les cellules fongiques très rigides et difficiles à désintégrer. Afin de libérer les composés bioactifs de champignons tels que le chaga, des ultrasons de haute intensité sont nécessaires. Les sondes à ultrasons créent une cavitation acoustique bien plus intense, la force qui brise les parois cellulaires fongiques.

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

 
En savoir plus sur les différences entre les sondes à ultrasons et les bains à ultrasons et découvrez comment ils se comparent en matière d’efficacité d’extraction !

Ultrasonicateurs haute performance pour l’extraction du 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 le chaga et d’autres champignons. La gamme de Hielscher Ultrasonics couvre l’ensemble du spectre, des ultrasonicateurs de laboratoire compacts aux systèmes d’extraction industriels. Ainsi, chez Hielscher, nous pouvons vous proposer l’ultrasonicateur le plus adapté à la capacité de processus envisagée. Notre personnel expérimenté de longue date vous accompagnera, des tests de faisabilité et de l’optimisation du processus jusqu’à l’installation de votre système à ultrasons au niveau de la production finale.
L’encombrement réduit de nos extracteurs à ultrasons ainsi que la polyvalence de leurs options d’installation leur permettent de s’intégrer même dans des installations de traitement de pectine disposant de peu d’espace. Les processeurs à ultrasons sont installés dans le monde entier dans des installations de production alimentaire, pharmaceutique et de compléments nutritionnels.

Hielscher Ultrasonics – équipements d’extraction sophistiqués

La gamme de produits de Hielscher Ultrasonics couvre l’ensemble des extracteurs à ultrasons haute performance, de la petite à la grande échelle. Des accessoires supplémentaires permettent d’assembler facilement la configuration d’appareil à ultrasons la plus adaptée à votre processus d’extraction du chaga. La configuration ultrasonore optimale dépend de la capacité envisagée, du volume, de la matière première, du processus en batch ou en ligne et du calendrier.

Batch et flux continu

Les ultrasonicateurs Hielscher peuvent être utilisés pour le traitement en batch et en flux continu. Le traitement par ultrasons en batch est idéal pour les essais de processus, l’optimisation et la production à petite et moyenne échelle. Pour produire de grands volumes de champignon chaga, le traitement en ligne peut être plus avantageux. Un processus de mélange continu en ligne nécessite une configuration sophistiquée – composée d’une pompe, de tuyaux ou de conduites et de réservoirs –, mais il est très efficace, rapide et nécessite nettement moins de main-d’œuvre. Tous les systèmes industriels peuvent fonctionner sous pression élevée, ce qui augmente la cavitation et donc l’efficacité de l’extraction. Hielscher Ultrasonics dispose de la configuration d’extraction la plus adaptée à votre volume d’extraction et à vos objectifs de processus.

Extracteurs à ultrasons pour toutes les capacités de production

La gamme de produits de Hielscher Ultrasonics couvre l’ensemble du spectre des processeurs à ultrasons, des ultrasonicateurs de laboratoire compacts aux processeurs à ultrasons entièrement industriels capables de traiter des camions entiers par heure, en passant par les systèmes de paillasse et pilotes. La gamme complète nous permet de vous proposer l’extracteur à ultrasons le plus adapté à votre chaga ainsi qu’à d’autres champignons, à votre capacité de processus et à vos objectifs de production.
Les systèmes à ultrasons de paillasse sont idéaux pour les tests de faisabilité et l’optimisation des processus. L’extrapolation linéaire basée sur des paramètres de processus établis permet d’augmenter très facilement les capacités de traitement, des petits lots jusqu’à la production entièrement commerciale. La montée en échelle peut se faire soit en installant une unité d’extraction à ultrasons plus puissante, soit en regroupant plusieurs ultrasonicateurs en parallèle. Avec l’UIP16000, Hielscher propose l’extracteur à ultrasons le plus puissant au monde.

Amplitudes contrôlables avec précision pour des résultats optimaux

Tous les ultrasonicateurs Hielscher sont contrôlables avec précision et constituent ainsi des bêtes de somme fiables en production. L’amplitude est l’un des paramètres de processus déterminants qui influencent l’efficience et l’efficacité de l’extraction par ultrasons des substances phytochimiques du champignon chaga (Inonotus obliquus).
Tous les processeurs de Hielscher Ultrasonics permettent un réglage précis de l’amplitude. Les sonotrodes et les boosters sont des accessoires qui permettent de modifier l’amplitude dans une plage encore plus large. Les processeurs à ultrasons industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et délivrer l’intensité ultrasonore requise pour les applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7.
Des réglages précis de l’amplitude et la surveillance permanente des paramètres du processus ultrasonore par un logiciel intelligent vous permettent de traiter votre matière première de champignons dans les conditions ultrasonores les plus efficaces. Une sonication optimale pour les meilleurs résultats d’extraction !
La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants. Cela fait des équipements à ultrasons de Hielscher un outil de travail fiable qui répond à vos exigences d’extraction.

Essais faciles et sans risque

Les processus ultrasonores peuvent être extrapolés de façon entièrement linéaire. Cela signifie que chaque résultat que vous avez obtenu avec un ultrasonicateur de laboratoire ou de paillasse peut être transposé exactement au même rendement en utilisant exactement les mêmes paramètres de processus. L’ultrasonication est ainsi idéale pour des tests de faisabilité sans risque, l’optimisation des processus et la mise en œuvre ultérieure dans la fabrication commerciale. Contactez-nous pour découvrir comment la sonication peut augmenter votre production d’extrait de chaga.

Qualité maximale – conçu et fabriqué en Allemagne

En tant qu’entreprise familiale, détenue et dirigée par une famille, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les ultrasonicateurs sont conçus, fabriqués et soigneusement testés dans notre siège à Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité des équipements à ultrasons de Hielscher en font une bête de somme dans votre production. Le fonctionnement 24/7 à pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des extracteurs haute performance de Hielscher.
Vous pouvez acheter un processeur à ultrasons Hielscher dans toutes les tailles et configuré exactement selon les exigences de votre processus d’extraction de champignons. Du traitement de champignons dans un petit bécher de laboratoire au mélange en flux continu de suspensions de champignons à l’échelle industrielle, Hielscher Ultrasonics vous propose un ultrasonicateur adapté ! Contactez-nous – nous serons heureux de vous recommander la configuration ultrasonore idéale !

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