Pourquoi un ultrasonicateur de type sonde est-il le meilleur choix pour l’extraction de 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 vous donne pas le rendement d’extrait souhaité ? Découvrez ici tout ce qu’il faut savoir sur les parois cellulaires rigides des champignons contenant de la chitine, la meilleure technique d’extraction et les solvants adaptés !

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

Tous les champignons comestibles possèdent des parois cellulaires constituées 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 ténacité. La paroi cellulaire forme une barrière devant les compartiments intracellulaires, qui contiennent les molécules bioactives des champignons. Parmi les molécules importantes des champignons figurent 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 de champignons, les parois cellulaires doivent être détruites. En raison de sa teneur en chitine, la rupture des cellules de champignons est une tâche difficile qui requiert un certain savoir-faire et un équipement sophistiqué.

Rompre les parois cellulaires des champignons contenant de la chitine par sonication

Si la chitine est une excellente source de fibres, de prébiotiques et d’antioxydants, le problème est que l’être humain n’a pas la capacité de décomposer la chitine. Cela signifie également que lorsque vous consommez des champignons crus non traités, vous ne bénéficiez pas de nombre des composés bioactifs des champignons, car ils sont piégés à l’intérieur des 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 l’organisme humain peut absorber les nutriments rapidement et complètement. De plus, dans les extraits de champignons obtenus par ultrasons, les nutriments bénéfiques sont concentrés, si bien que même une petite quantité d’extrait de champignon produit les effets bénéfiques pour la santé souhaités.

L’ultrasonication pour l’extraction de champignons

L’ultrasonication est un procédé dans lequel des ondes sonores à haute fréquence sont utilisées pour créer des bulles de cavitation dans un liquide. Lorsque ces bulles implosent, elles génèrent d’intenses forces de cisaillement localisées, capables de détruire les cellules et de libérer leur contenu dans le liquide.
Dans l’extraction de champignons, l’ultrasonication peut être utilisée pour rompre les parois cellulaires des champignons et libérer leurs composés bioactifs dans un solvant. Il existe deux types d’ultrasonicateurs : de type bain et de type sonde.

Pourquoi mon bain à ultrasons donne-t-il de mauvais résultats d’extraction de champignons ?

Un ultrasonicateur de type bain est un appareil dans lequel l’échantillon est placé dans un récipient rempli de solvant, et les ondes ultrasonores sont appliquées à l’ensemble du récipient. Cette méthode est réputée assez peu efficace, car un bain à ultrasons distribue l’énergie ultrasonore de manière inégale et avec une faible intensité. Comme dans un bain à ultrasons l’échantillon de champignon est soniqué indirectement, les ultrasons ne peuvent pas pénétrer profondément dans l’échantillon. Les ondes ultrasonores doivent traverser les parois du récipient avant d’atteindre la matière fongique. De ce fait, les ondes ultrasonores déjà peu intenses de la cuve à ultrasons sont encore davantage atténuées.

Ces mesures UV-Vis montrent la différence d’extraction significative entre une sonde à ultrasons et un bain à ultrasons. L’ultrasonicateur de type sonde UP100H (courbe noire) donne un rendement en extrait de champignon chaga nettement plus élevé que le bain à ultrasons (courbe rouge).

Extraction intense par ultrasons à l’aide d’une sonde à ultrasons

En revanche, un ultrasonicateur de type sonde est équipé d’une pointe – ce que l’on appelle la sonotrode ou sonde – qui peut être insérée directement dans l’échantillon, ce qui permet une application plus ciblée et localisée de l’énergie ultrasonore. Il en résulte une rupture cellulaire et une extraction des 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 ultrasonore fournie par l’ultrasonicateur de type 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, ce qui crée un macro-mélange supplémentaire garantissant que toutes les parties du champignon sont suffisamment soniquées. Ceci est particulièrement important pour les champignons à parois cellulaires épaisses ou à structures denses, pour lesquels il peut être difficile de garantir une extraction complète avec d’autres méthodes.

Sonde à ultrasons ou bain à ultrasons pour l’extraction de champignons

En résumé, la haute intensité de la sonication de type 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 ultrasonore fournie par l’ultrasonicateur de type sonde garantit que la chitine est suffisamment soniquée, ce qui permet une extraction plus efficace et plus complète des composés bioactifs des champignons.
Un ultrasonicateur de type sonde est généralement considéré comme plus efficace pour l’extraction de champignons, car il peut assurer une extraction plus uniforme et plus complète des composés bioactifs qu’un ultrasonicateur de type bain.
Pour en savoir plus sur les différences de traitement par ultrasons entre une sonde à ultrasons et un bain à ultrasons !
 

Quel est le solvant idéal pour l’extraction de champignons par ultrasons ?

L’ultrasonication en tant que méthode d’extraction est compatible avec tous les solvants. Cela signifie que le choix du bon solvant doit se faire en tenant compte de l’espèce de champignon et des composés bioactifs à extraire.
Les champignons contiennent divers composés bioactifs tels que les polysaccharides, les bêta-glucanes, les triterpénoïdes, les composés phénoliques et l’ergostérol, dont il a été démontré qu’ils présentent divers bienfaits pour la santé. L’extraction de ces composés bioactifs des champignons peut être réalisée à l’aide de divers solvants, chacun présentant ses avantages et ses inconvénients. Voici quelques-uns des solvants couramment utilisés pour l’extraction de composés bioactifs des champignons :

• Eau : L’eau est un solvant courant pour l’extraction de composés bioactifs des champignons. Les polysaccharides et les bêta-glucanes sont hydrosolubles, 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 de composés phénoliques et de triterpénoïdes des champignons. L’éthanol peut également servir à extraire les polysaccharides et les bêta-glucanes, mais avec un rendement inférieur à celui de l’eau.
• Éthanol aqueux : L’éthanol aqueux désigne un mélange d’eau et d’éthanol. Le rapport eau/éthanol peut être ajusté selon les besoins. L’utilisation d’éthanol aqueux comme solvant présente plusieurs avantages par rapport à l’utilisation d’eau ou d’éthanol seuls. Premièrement, l’ajout d’éthanol à l’eau peut améliorer la solubilité de certains composés bioactifs peu solubles dans l’eau seule, comme certains composés phénoliques et triterpénoïdes. Deuxièmement, l’utilisation d’éthanol aqueux peut aboutir à des rendements d’extraction plus élevés que l’eau ou l’éthanol seuls, car elle permet d’extraire une gamme plus large de composés bioactifs.
  Le choix de la concentration d’éthanol dans le solvant à base d’éthanol aqueux dépend de la polarité des composés bioactifs à extraire. Une concentration d’éthanol plus élevée (70-100 %) peut être utilisée pour l’extraction de composés moins polaires, tandis qu’une concentration d’éthanol plus faible (30-50 %) peut être utilisée pour l’extraction de composés plus polaires.
• Méthanol : Le méthanol est un autre solvant polaire pouvant être utilisé pour l’extraction de composés phénoliques des champignons. Le méthanol est toxique et doit donc être utilisé avec précaution. Une purification poussée est nécessaire pour éliminer le méthanol après l’extraction.
• Acétone : L’acétone est un solvant apolaire couramment utilisé pour l’extraction de l’ergostérol des champignons. L’acétone est inflammable et toxique et doit donc être utilisée avec précaution.
• Hexane : L’hexane est un solvant apolaire pouvant être utilisé pour l’extraction de composés lipophiles des champignons. L’hexane est inflammable et toxique et doit donc être utilisé avec précaution.

Le choix du solvant pour l’extraction de composés bioactifs des champignons dépend du type de composé à extraire et de l’application visée. L’eau et l’éthanol aqueux sont généralement les solvants les plus sûrs et les plus couramment utilisés pour l’extraction de composés bioactifs des champignons. Cependant, 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 à l’eau n’est pas suffisante. Il est important d’utiliser ces solvants avec précaution et de respecter les procédures de sécurité appropriées.