Pourquoi un appareil à ultrasons à sonde est-il le meilleur pour l'extraction des champignons ?

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.

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L'extracteur ultrasonique UP100H, une sonde à ultrasons compacte et puissante de 100 watts, est utilisé pour l'extraction de composés bioactifs tels que les polysaccharides, les glucanes, les vitamines ainsi que les hallucinogènes tels que la psilocybine des champignons magiques de l'espèce psilocibe.

Ultrasonateur portable UP100H pour une extraction efficace des champignons.

Dans cette vidéo, nous comparons la puissance d'extraction d'un bain à ultrasons - également connu sous le nom de nettoyeur à ultrasons - à celle d'une sonde à ultrasons Hielscher UP100H.

Extraction de champignons - Ultrasons dans un bain ou à l'aide d'une sonde - Comparaison côte à côte

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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.

L'ultrasonisation par sonde est beaucoup plus efficace pour l'extraction des champignons chaga qu'un bain ultrasonique. La sonde à ultrasons UP100H désagrège les parois cellulaires contenant de la chitine et libère complètement les composés bioactifs.

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.

 

Dans cette vidéo, nous démontrons l'extraction ultrasonique à l'eau froide des champignons Chaga. Le Hielscher UP100H est un homogénéisateur à ultrasons de 100 watts. Cette sonde de 14 mm - MS14 - est très adaptée à l'extraction botanique de petits lots. Vous pouvez régler l'intensité à l'aide du cadran d'amplitude. Nous utilisons une intensité de 100% pour cette démonstration d'extraction.

Extraction à froid du champignon Chaga par ultrasonication

Vignette vidéo

 

Avantages de l'extraction de champignons à l'aide d'une sonde ultrasonique
 

  • extraction plus complète
  • Les rendements plus élevés
  • extraits de haute qualité
  • processus rapide
  • Procédé froid / non thermique
  • Compatible avec tous les solvants
  • Facile et sûr à utiliser
  • Faible entretien
Sonde à ultrasons S24d22L2 au processeur à ultrasons UP400St pour l'extraction des champignons.

Extracteur à ultrasons UP400St pour la production d'extraits de champignons biologiques.

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.

L'ultrason est une méthode d'extraction rapide et douce pour produire un extrait de champignon de haute qualité. Dans la vidéo, un UP400St est utilisé pour l'extraction des shitake.

Extraction de champignons froids à l'aide de l'UP400St avec une sonde de 22 mm

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Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés en laboratoire, sur table, dans le cadre de projets pilotes et dans l'industrie.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.



Littérature / Références

Qu'il faut savoir

La chitine, élément constitutif des parois cellulaires fongiques
La chitine est un matériau multipolymérique largement répandu dans de nombreuses classes de champignons, notamment les ascomycètes, les basidiomycètes et les phycomycètes. La chitine est une molécule résistante qui peut se former en longues chaînes et en mailles, fournissant un squelette en trois dimensions autour des cellules fongiques. La chitine fongique est présente dans les membranes structurelles et les parois cellulaires des mycéliums, des tiges et des spores et confère à la structure cellulaire des champignons une résistance et une rigidité élevées. Le biopolymère chitine est un polysaccharide modifié qui contient de l'azote ; il est synthétisé à partir d'unités de N-acétyl-D-glucosamine (GlcNAc) et se caractérise par un poids moléculaire élevé.

La chitine confère aux parois cellulaires des champignons une grande rigidité. C'est pourquoi des forces ultrasoniques intenses sont utilisées pour désagréger les parois cellulaires des champignons afin de produire des extraits de champignons à spectre complet.

La molécule de chitine est présente dans les parois cellulaires des champignons. En raison de la ténacité, de la rigidité et de la rigidité élevées de la chitine, les cellules des champignons nécessitent des forces intenses pour briser les parois cellulaires et libérer les composés bioactifs. Les ultrasons de type sonde créent des forces de cavitation et de cisaillement intenses qui permettent d'extraire efficacement les molécules bioactives des champignons.

La chitine rend les parois cellulaires des champignons rigides et solides. Pour briser les parois cellulaires des champignons et en extraire les composés bioactifs, une technique d'extraction puissante telle que la sonication par sonde est nécessaire.

Structure de la molécule de chitine, montrant deux des unités de N-acétylglucosamine qui se répètent pour former de longues chaînes.


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, depuis les ultrasons compacts de laboratoire jusqu'aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.


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