Extrait de crinière de lion fabriqué par ultrasons
Les extraits de l'espèce de champignon Hericium erinaceus, connu sous le nom de champignon à crinière de lion, sont produits de manière plus efficace par ultrasons. Les extracteurs à ultrasons ouvrent rapidement la matrice cellulaire du champignon et permettent l'extraction complète des composés bioactifs du mycélium et du corps fructifère du champignon.
Extraction de champignons à crinière de lion assistée par ultrasons
Composés bioactifs dans la crinière de lion : Hericium erinaceus, également connu sous les noms communs de crinière de lion, yamabushitake japonais, pom pom, dent de barbu, hérisson ou champignon à tête de singe, est un champignon utilisé depuis des décennies comme médecine traditionnelle et thérapeutique. La crinière de lion contient de nombreux composés bioactifs : polysaccharides, stérols, glycoprotéines, terpénoïdes (par exemple les érinacines), ainsi que des composés phénoliques et volatils (par exemple les hericénones). Ces substances sont connues pour leurs effets antioxydants, antidiabétiques, anticancéreux, anti-inflammatoires, antimicrobiens, anti-hyperglycémiques et hypolipidémiques. Des recherches scientifiques ont montré que les composés de la crinière de lion peuvent améliorer le développement et la fonction neuronale et protéger les nerfs contre les dommages. C'est pourquoi ils sont actuellement testés en tant que traitement de la démence.
Extraction de crinière de lion par ultrasons avec l'ultrasonateur UP200Ht : rendements plus élevés, extrait à spectre complet.
L'extraction ultrasonique du crin de lion est une technique qui utilise des ultrasons de forte puissance pour extraire les composés bioactifs du corps fructifiant ou mycélium du champignon crin de lion (Hericium erinaceus). Le champignon à crinière de lion est un champignon médicinal bien connu, qui contient divers composés bioactifs bénéfiques pour la santé, tels que des polysaccharides, des bêta-glucanes, des hericénones, des érinacines et des antioxydants.
Le processus d'extraction des champignons par ultrasons implique l'utilisation d'ultrasons de type sonde qui créent une cavitation intense dans un milieu liquide (tel que l'eau, l'éthanol ou le méthanol) contenant la matière du champignon. La cavitation ultrasonique générée provoque la rupture des parois cellulaires du champignon, libérant ainsi les composés bioactifs dans le liquide/solvant. Les ondes ultrasoniques améliorent également le transfert de masse des composés bioactifs de la matière du champignon vers le solvant, ce qui augmente l'efficacité de l'extraction.
L'extraction ultrasonique des champignons est une technique d'isolation très efficace et rapide qui ne nécessite pas de températures élevées ou de produits chimiques nocifs. Les composés bioactifs extraits peuvent être utilisés pour diverses applications, telles que les compléments alimentaires, les aliments fonctionnels et les produits nutraceutiques. En outre, la méthode d'extraction ultrasonique de la crinière de lion est respectueuse de l'environnement et durable, ce qui en fait un choix idéal pour l'extraction de composés bioactifs à partir de sources naturelles.
- haute efficacité
- des effets d'extraction purement mécaniques, ce qui rend l'extraction douce
- fonctionnement simple
- Temps de traitement très court
- Économie d'énergie
Ces avantages font de la sonication une excellente technique d'extraction pour les extraits de champignons de haute qualité et sont la raison pour laquelle les ultrasons Hielscher sont utilisés dans le monde entier dans les laboratoires et l'industrie pour la production d'extraits de champignons.
Mesure UV-Vis de l'extrait de crinière de lion isolé par ultrasons à l'aide de la sonde ultrasonique UP200Ht.
Protocole d'extraction de la crinière de lion par ultrasons
Valu et al. (2020) ont démontré une procédure d'extraction très efficace pour obtenir et concentrer les produits bioactifs de la biomasse de H. erinaceus, basée sur les principes de l'extraction par ultrasons. L'appareil utilisé pour l'extraction était un processeur à ultrasons Hielscher (Hielscher UIP1000hdT, 1000 Watts, 20 kHz) avec une sonotrode BS4d40 (40 mm de diamètre). Avant les expériences d'extraction, le processeur à ultrasons a été calibré pour déterminer la consommation nette d'énergie. Pendant le processus de sonication, cette valeur a été automatiquement déduite de la consommation d'énergie brute, ce qui a permis de déterminer la puissance nette délivrée au milieu d'extraction. Pendant les expériences, les échantillons ont été placés dans un sac de glace avec une agitation magnétique continue pour maintenir une température basse de l'échantillon. Une fois l'extraction terminée, les échantillons ont été filtrés sous vide puis centrifugés (2500× g pendant 5 minutes). Un évaporateur rotatif a été utilisé pour éliminer l'eau et l'alcool des surnageants. Les résidus d'eau et d'alcool des échantillons ont été soumis à une lyophilisation afin d'obtenir un extrait en poudre. Le solvant peut également être éliminé à l'aide d'un filtre à vide et d'un évaporateur rotatif à vide afin d'obtenir un concentré de champignon.
Extraction ultrasonique de l'Erinacine A et des polyphénols à activité antioxydante de la biomasse fongique de Hericium erinaceus
(étude et graphique : ©Valu et al. 2020)
Les conditions d'extraction optimisées par ultrasons sont les suivantes :
- Ultrasonateur UIP1000hdT avec sonotrode BS4d40 : 100% amplitude, 100% cycle)
- séché, moulu Hericium erinaceus
- solvant : 80% d'éthanol aqueux
- rapport solvant-matière : 1:30 (g/mL)
- temps d'extraction : 45 min
La teneur totale en composés phénoliques de cet extrait optimisé d'H. erinaceus était de 23,2 mg GAE/g MS, et dans le test DPPH, l'activité antioxydante a atteint une CI50 de 87,2 μg/mL.
L'équipe de recherche a démontré avec succès que l'extraction par ultrasons permet d'isoler efficacement les antioxydants contenus dans Hericium erinaceus, en particulier les polyphénols et les flavonoïdes en corrélation avec le diterpénoïde erinacine A, connu pour sa forte activité antioxydante.
(cf. Valu et al., 2020)
Extracteur à ultrasons UIP1000hdT avec agitateur pour l'extraction de composés bioactifs à partir de champignons.
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Le crin de lion est riche en chitine. Comme tous les champignons, la crinière de lion contient beaucoup de chitine dans ses parois cellulaires. La chitine est un biopolymère résistant qui confère aux parois cellulaires une grande rigidité et une grande solidité. En raison de sa forte teneur en chitine, la crinière de lion ne doit pas être consommée crue, car la chitine est difficilement digestible et peut provoquer des troubles gastriques.
Pour briser les parois cellulaires de la crinière de lion et extraire les composés bioactifs intracellulaires, des forces intenses sont nécessaires. C'est pourquoi les bains à ultrasons ou les cuves de nettoyage ne donnent pas les résultats d'extraction souhaités.
En savoir plus sur la comparaison de l'efficacité d'un ultrasoniseur à sonde et d'un bain ultrasonique !
En revanche, les sondes ultrasoniques créent localement des ondes ultrasoniques de haute intensité et de la cavitation, qui fournissent l'énergie nécessaire pour perturber les parois cellulaires des champignons contenant de la chitine. En outre, la sonication par sonde est une méthode d'extraction non thermique qui empêche la dégradation thermique des composés bioactifs par la chaleur. Par conséquent, les ultrasons à sonde constituent la technique d'extraction la plus efficace pour l'extraction des champignons médicinaux.
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Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
| Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 à 10L | 0.1 à 2L/min | UIP1000hdT |
| 0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 à 150L | 3 à 15L/min | UIP6000hdT |
| n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
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Littérature / Références
- 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
Qu'il faut savoir
Composés bioactifs de champignons provenant du mycélium ou du corps fructifère
L'extraction par ultrasons permet de produire des extraits de mycélium et de fructification, qui présentent tous deux des avantages uniques. Le choix de la meilleure méthode dépend du cas d'utilisation spécifique et des résultats souhaités.
Les extraits de mycélium sont généralement moins coûteux et plus faciles à produire en grandes quantités que les extraits de corps fructifères, ce qui les rend plus accessibles. Le mycélium contient également de nombreux composés bénéfiques tels que des polysaccharides, de l'ergostérol et des enzymes.
En revanche, les extraits de corps fructifères contiennent des niveaux plus élevés de bêta-glucanes, de triterpénoïdes et d'autres composés qui ont été associés à des avantages pour la santé. Les corps fructifères ont également tendance à contenir une gamme plus diversifiée de composés et peuvent être plus puissants dans certains cas.
En fin de compte, le choix entre un extrait de mycélium et un extrait de corps fructifère dépendra de l'application spécifique et des effets souhaités. Si vous recherchez un soutien immunitaire, par exemple, un extrait de mycélium peut être une bonne option en raison de sa teneur élevée en polysaccharides. Si vous recherchez un soutien cognitif, un extrait d'organe de fructification peut être un meilleur choix en raison de sa teneur élevée en triterpénoïdes. Il convient également de noter que les extraits de haute qualité provenant à la fois du mycélium et des organes de fructification peuvent être efficaces et bénéfiques pour une variété d'objectifs.
Quelle est la meilleure méthode d'extraction des bêta-glucanes de la crinière de lion ?
L'extraction ultrasonique à l'eau froide est la meilleure technique pour libérer les composés hydrosolubles des champignons tels que la fructification de la crinière de lion. L'extraction à l'eau froide par ultrasons perfore et brise les parois cellulaires résistantes des champignons pour libérer les composés bioactifs tels que les β-glucanes de la matrice cellulaire. La sonication étant un processus doux, elle n'endommage pas les composés phytochimiques et empêche la dégradation de tous les composés bioactifs bénéfiques pour la santé, y compris les bêta-glucanes.
Quels sont les avantages d'un extrait de champignon ?
Le processus d'extraction, par exemple l'extraction par ultrasons, libère les composés bioactifs tels que les bêta-glucanes de la matrice cellulaire. Par conséquent, les extraits de champignons contiennent des quantités plus élevées de composés bioactifs que la poudre de champignon moulue. La majeure partie des β-glucanes, qui sont des polymères de poids moléculaire élevé, sont solubles dans l'eau. C'est pourquoi l'extraction ultrasonique à l'eau froide est non seulement une méthode d'extraction saine et respectueuse de l'environnement, mais elle libère efficacement les β-glucanes des cellules des champignons dans l'eau. Grâce à l'extrait, il devient possible de produire des produits thérapeutiques et des compléments alimentaires contenant une quantité constante de molécules bioactives dans chaque dose.
Composés bioactifs de la crinière de lion
Des métabolites bioactifs très importants et bien étudiés comprennent également les érinacines (A-I), un groupe de diterpénoïdes cyathiniques extraits du mycélium de Hericium erinaceus ou crinière de lion ou yamabushitake, et les hericénones (C-H), des dérivés de l'alcool benzylique extraits du corps fructifère. Ces deux groupes de composés peuvent facilement traverser la barrière hémato-encéphalique et ont démontré des effets neurotropes et neuroprotecteurs. Ils induisent la synthèse du facteur de croissance nerveuse (NGF), à la fois in vitro et in vivo. Ce champignon médicinal possède également des propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires, anticancéreuses, immunostimulantes, antidiabétiques, antimicrobiennes, hypolipidémiques et antihyperglycémiques, bien que son utilisation la plus fréquente soit le traitement des maladies neurodégénératives et des troubles cognitifs.
Il a été prouvé que l'érinacine A, le principal représentant du groupe de l'érinacine, a un effet protecteur efficace contre la maladie de Parkinson. Dans un modèle de souris 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) de la maladie de Parkinson, l'érinacine A a entraîné une réduction de la perte de cellules dopaminergiques induite par le MPTP, de la mort cellulaire apoptotique induite par le stress oxydatif et des niveaux de glutathion, de nitrotyrosine et de 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE) ; il a également inversé les déficits moteurs associés au MPTP et réduit l'altération de la cytotoxicité et de l'apoptose des cellules neuronales induites par le 1-méthyl-4-phénylpyridinium (MPP), grâce à une activation des voies IRE1α/TRAF2, JNK1/2 et p38 MAPK soutenue par le stress du réticulum endoplasmique, à l'expression de la protéine homologue C/EBP (CHOP), IKB-β et NF-κB, ainsi que de Fas et Bax. Ce métabolite s'est également révélé efficace contre les accidents vasculaires cérébraux ischémiques, comme le montre une étude sur des rats dans laquelle on a observé une réduction de l'apoptose neuronale, ainsi que de la taille de la cavité cérébrale en ciblant les voies iNOS/espèces réactives de l'azote (RNS) et p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK)/CCAAT enhancer-binding protein homologue de la protéine (CHOP).
L'érinacine A a également été signalée comme ayant une activité antitumorale significative sur les cellules du cancer gastrique humain TSGH 9201, dans lesquelles elle a induit une apoptose significative associée à une phosphorylation accrue des voies de la kinase d'adhésion focale/protéine kinase FAK/Akt/p70S6K et de la sérine/thréonine kinase PAK-1. Elle a également entraîné une augmentation de la cytotoxicité et de la production de ROS, une réduction de l'invasivité et de l'activation des caspases, ainsi que l'expression du récepteur de la nécrose tumorale TRAIL. La forte action antitumorale de ce métabolite a ensuite été confirmée par une étude récente, à la fois in vitro sur deux lignées cellulaires humaines de cancer du côlon (DLD-1 et HCT-116) et in vivo sur un modèle de souris, qui a permis de clarifier davantage ses mécanismes. Les effets du traitement comprenaient la stimulation des voies d'activation de l'apoptose extrinsèque (TNFR, Fas, FasL, caspases), la suppression de l'expression des molécules antiapoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, et la phosphorylation de la kinase Jun N-terminale JNK1/2, sensible aux stimuli du stress, NF-κB p50 et p330. Il a également été démontré que la régulation à la hausse des molécules du récepteur de la mort par la voie JNK MAPK/p300/NF-κB est médiée par la modification de l'histone H3K9K14ac ; les résultats de l'essai in vivo ont révélé, en fait, des niveaux accrus d'histone H3K9K14ac, ainsi que l'acétylation de l'histone sur les promoteurs de Fas, FasL, et TNFR.
Une autre érinacine, l'érinacine C, est connue pour ses actions antineuro-inflammatoires et neuroprotectrices, qui pourraient être obtenues par un mécanisme d'inhibition de l'IκB, de la p-IκBα (impliquée dans la cascade de transduction du signal NF-κB en amont) et de l'expression des protéines de l'oxyde nitrique synthase inductible (iNOS), ainsi que par l'activation de la voie de protection contre le stress Nrf2/HO-1. Le traitement de cellules microgliales BV2 humaines avec une inflammation induite par le LPS a entraîné une réduction des niveaux d'oxyde nitrique (NO), d'IL-6, de TNF-α et d'iNOS, l'inhibition de l'expression de NF-κB et la phosphorylation des protéines IκBα (p-IκBα), ainsi que l'inhibition de la protéine 1 associée à l'ECH de type Kelch (Keap1), et l'augmentation du facteur de transcription nucléaire erythroid 2-related factor (Nrf2) et l'expression de la protéine hème oxygénase-1 (HO-1).
(extrait de Venturella et al., 2021)
Extracteur à ultrasons UP100H pour l'isolement des polysaccharides du champignon chaga (Inonotus obliquus).
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.