Vous vous demandez pourquoi votre extraction de champignons à l'aide d'un bain à ultrasons ou d'une cuve de nettoyage à ultrasons ne donne pas le rendement souhaité ? Découvrez ici tout ce qu'il faut savoir sur les parois cellulaires rigides des champignons contenant de la chitine, sur la meilleure technique d'extraction et sur les solvants appropriés !

Pourquoi ai-je besoin de forces intenses pour l'extraction des champignons ?

Tous les champignons comestibles ont des parois cellulaires composées de chitine, le même matériau qui compose les carapaces des crustacés et des insectes. La chitine est un matériau très résistant, qui confère aux cellules des champignons une grande solidité. La paroi cellulaire constitue une barrière pour les compartiments intracellulaires, qui contiennent les molécules bioactives des champignons. Les molécules importantes des champignons sont par exemple les α- et β-glucanes, les polysaccharides, les terpènes, les antioxydants, les vitamines ou les composés hallucinogènes. Chaque espèce de champignon présente un éventail unique de composés bioactifs. Afin de libérer ces substances bénéfiques pour la santé des cellules du champignon, les parois cellulaires doivent être décomposées. En raison de sa teneur en chitine, la désintégration des cellules de champignons est une tâche difficile qui nécessite des connaissances et un équipement sophistiqué.

Casser les parois cellulaires des champignons contenant de la chitine grâce à la sonication

La chitine est une excellente source de fibres, de prébiotiques et d'antioxydants, mais le problème est que l'homme n'a pas la capacité de décomposer la chitine. Cela signifie également que lorsque vous consommez des champignons crus non traités, vous ne bénéficierez pas de la plupart des composés bioactifs contenus dans les champignons, car ils sont piégés dans les cellules, qui sont protégées par de solides parois cellulaires contenant de la chitine.
L'extraction par ultrasons rend les composés bioactifs des champignons biodisponibles, de sorte que le corps humain peut absorber le nutriment rapidement et complètement. En outre, dans les extraits de champignons par ultrasons, les nutriments bénéfiques sont concentrés, de sorte que même une petite quantité d'extrait de champignon donne les résultats souhaités en matière de santé.

Ultrasons pour l'extraction des champignons

L'ultrasonication est un processus dans lequel des ondes sonores à haute fréquence sont utilisées pour créer des bulles de cavitation dans un liquide. Lorsque ces bulles s'effondrent, elles créent d'intenses forces de cisaillement localisées qui peuvent briser les cellules et libérer leur contenu dans le liquide.
Dans l'extraction des champignons, les ultrasons peuvent être utilisés pour briser les parois cellulaires des champignons et libérer leurs composés bioactifs dans un solvant. Il existe deux types d'appareils à ultrasons : les appareils à bain et les appareils à sonde.

Pourquoi mon bain à ultrasons donne-t-il de mauvais résultats pour l'extraction des champignons ?

Un appareil à ultrasons de type bain est un dispositif dans lequel l'échantillon est placé dans un récipient rempli de solvant, et des ondes ultrasoniques sont appliquées à l'ensemble du récipient. Cette méthode est connue pour être assez inefficace, car le bain ultrasonique distribue l'énergie ultrasonique de manière inégale et avec une faible intensité. Comme dans un bain à ultrasons, l'échantillon de champignon est sonifié indirectement, les ultrasons ne peuvent pas pénétrer profondément dans l'échantillon. Les ondes ultrasonores doivent traverser les parois de la cuve avant d'atteindre le champignon. Ainsi, les ondes ultrasonores de la cuve à ultrasons, déjà de faible intensité, sont encore plus réduites.

Ces mesures UV-Vis montrent la différence significative d'extraction entre une sonde ultrasonique et un bain ultrasonique. L'ultrasonificateur à sonde UP100H (graphique noir) donne un rendement d'extrait de champignon chaga significativement plus élevé que le bain ultrasonique (graphique rouge).

Extraction par ultrasons intenses à l'aide d'une sonde ultrasonique

En revanche, un appareil à ultrasons à sonde est équipé d'une pointe – la sonotode ou sonde – qui peuvent être insérés directement dans l'échantillon, ce qui permet une application plus ciblée et localisée de l'énergie ultrasonique. Il en résulte une désintégration cellulaire et une extraction de composés bioactifs nettement plus efficaces, en particulier dans les zones denses ou difficiles d'accès de l'échantillon.
L'application ciblée et localisée de l'énergie ultrasonique fournie par l'appareil à ultrasons à sonde garantit que la chitine est soumise à une quantité d'énergie suffisante pour être décomposée.
En outre, la sonde peut être déplacée vers différentes zones de l'échantillon, créant ainsi un macro-mélange supplémentaire qui garantit que toutes les parties du champignon sont soniquées de manière adéquate. Ceci est particulièrement important pour les champignons ayant des parois cellulaires épaisses ou des structures denses, pour lesquels il peut être difficile d'assurer une extraction complète avec d'autres méthodes.

Sonde ultrasonique ou bain ultrasonique pour l'extraction des champignons

En résumé, l'intensité élevée de la sonication par sonde est nécessaire pour décomposer la chitine des parois cellulaires des champignons et libérer les composés bioactifs. L'application ciblée et localisée de l'énergie ultrasonique fournie par l'appareil à ultrasons à sonde garantit que la chitine est correctement soniquée, ce qui permet une extraction plus efficace et plus complète des composés bioactifs des champignons.
Un appareil à ultrasons de type sonde est généralement considéré comme plus efficace pour l'extraction des champignons, car il permet une extraction plus uniforme et plus complète des composés bioactifs qu'un appareil à ultrasons de type bain.
En savoir plus sur les différences entre le traitement par ultrasons à l'aide d'une sonde ultrasonique et d'un bain ultrasonique !
 

Quel est le solvant idéal pour l'extraction ultrasonique des champignons ?

La méthode d'extraction par ultrasons est compatible avec n'importe quel solvant. Cela signifie que le choix du bon solvant doit se faire en fonction de l'espèce de champignon et des composés bioactifs à extraire.
Les champignons contiennent une variété de composés bioactifs tels que des polysaccharides, des bêta-glucanes, des triterpénoïdes, des composés phénoliques et de l'ergostérol, dont les effets bénéfiques sur la santé ont été démontrés. L'extraction de ces composés bioactifs des champignons peut être réalisée à l'aide de différents solvants, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients. Voici quelques-uns des solvants couramment utilisés pour l'extraction des composés bioactifs des champignons :

• L'eau : L'eau est un solvant courant pour l'extraction des composés bioactifs des champignons. Les polysaccharides et les bêta-glucanes sont solubles dans l'eau, ce qui en fait un solvant idéal pour l'extraction de ces composés. L'eau est également un solvant sûr et non toxique, ce qui en fait un solvant idéal pour les produits alimentaires et médicinaux.
• Éthanol : L'éthanol est un solvant polaire couramment utilisé pour l'extraction des composés phénoliques et des triterpénoïdes des champignons. L'éthanol peut également être utilisé pour extraire les polysaccharides et les bêta-glucanes, mais avec un rendement inférieur à celui de l'eau.
• Éthanol aqueux : L'éthanol aqueux est un mélange d'eau et d'éthanol. Le rapport entre l'eau et l'éthanol peut être adapté aux besoins. L'utilisation de l'éthanol aqueux comme solvant présente plusieurs avantages par rapport à l'utilisation de l'eau ou de l'éthanol seuls. Tout d'abord, l'ajout d'éthanol à l'eau peut améliorer la solubilité de certains composés bioactifs qui ne sont pas très solubles dans l'eau seule, tels que certains composés phénoliques et triterpénoïdes. Deuxièmement, l'utilisation d'éthanol aqueux peut entraîner des rendements d'extraction plus élevés que l'eau ou l'éthanol seuls, car il permet d'extraire une gamme plus large de composés bioactifs.
  Le choix de la concentration d'éthanol dans le solvant aqueux dépend de la polarité des composés bioactifs à extraire. Une concentration plus élevée d'éthanol (70-100 %) peut être utilisée pour l'extraction de composés moins polaires, tandis qu'une concentration plus faible d'éthanol (30-50 %) peut être utilisée pour l'extraction de composés plus polaires.
• Méthanol : Le méthanol est un autre solvant polaire qui peut être utilisé pour l'extraction des composés phénoliques des champignons. Le méthanol est toxique et doit donc être utilisé avec précaution. Une purification sophistiquée est nécessaire pour éliminer le méthanol après l'extraction.
• Acétone : L'acétone est un solvant non polaire couramment utilisé pour l'extraction de l'ergostérol des champignons. L'acétone est inflammable et toxique, il convient donc de l'utiliser avec précaution.
• Hexane : L'hexane est un solvant non polaire qui peut être utilisé pour l'extraction des composés lipophiles des champignons. L'hexane est inflammable et toxique, il doit donc être utilisé avec précaution.

Le choix du solvant pour l'extraction des composés bioactifs des champignons dépend du type de composé à extraire et de l'application envisagée. L'eau et l'éthanol aqueux sont généralement les solvants les plus sûrs et les plus couramment utilisés pour l'extraction des composés bioactifs des champignons. Toutefois, d'autres solvants tels que l'éthanol, le méthanol, l'acétone et l'hexane peuvent être utilisés pour des applications spécifiques ou lorsque l'extraction par l'eau n'est pas suffisante. Il est important d'utiliser ces solvants avec prudence et de suivre les procédures de sécurité appropriées.