מיצוי צ'אגה ביעילות גבוהה באמצעות סוניקציה

פטריות צ'אגה (Inonotus obliquus) עשירות בפיטוכימיקלים בעלי פעילות חזקה מאוד (למשל רב־סוכרים, חומצה בטולינית וטריטרפנואידים), הידועים בתרומתם לבריאות ולמאבק במחלות. שימוש בתדר אולטרסוני בהספק גבוה למיצוי צ'אגה הוא הטכניקה המועדפת לייצור תמציות צ'אגה מעולות באיכות ובתפוקה הגבוהות ביותר.

תמציות פטריות צ'אגה באמצעות אולטרסאונד

מיצוי אולטרסוני הוא טכניקה יעילה ביותר לשחרור תרכובות פיטוכימיות מחומרים ביולוגיים כגון צמחים ופטריות.
פטריות צ'אגה עשירות במספר תרכובות כגון רב־סוכרים, טריטרפנים ופוליפנולים, האחראיות לרוב השפעותיהן מקדמות הבריאות והטיפוליות. התרכובות הביו־אקטיביות העיקריות של צ'אגה הן רב־סוכרים (למשל β-גלוקנים ופרוטאוגליקנים הכוללים d-galactose, d-glucose, d-xylose ו-d-mannose), טריטרפנואידים (למשל בטולין וחומצה בטולינית), פוליפנולים ופיטוסטרולים (למשל אינוטודיול), לצד תרכובות נוספות.

מיצוי אולטרסוני מפרק ביעילות את תאי פטריית הצ'אגה ומשחרר את התרכובות התוך־תאיות (כלומר הפיטוכימיקלים הביו־אקטיביים) אל הממס. מיצוי אולטרסוני מבוסס על עקרון הפעולה של קוויטציה אקוסטית. השפעותיה של קוויטציה אולטרסונית / אקוסטית הן כוחות גזירה גבוהים, מערבולות והפרשי לחץ עזים. כוחות סונו־מכניים אלה מפרקים מבנים תאיים כגון דופנות התאים הכיטיניות של הפטרייה, מעודדים מעבר מסה בין חומר הצ'אגה לממס ומביאים לתפוקות מיצוי גבוהות מאוד בתהליך מהיר. נוסף על כך, סוניקציה מעודדת עיקור של תמציות באמצעות הריגת חיידקים ומיקרואורגניזמים. השבתת מיקרואורגניזמים באמצעות סוניקציה נובעת מפעולתם ההרסנית של כוחות הקוויטציה על קרום התא, מהיווצרות רדיקלים חופשיים ומחימום מקומי.

מדוע מיצוי אולטרסוני של צ'אגה מציע יתרונות כה רבים?

מיצוי אולטרסוני מיושם בתחומים רבים של ייצור תמציות, למשל תמציות צמחיות ותמציות צמחי מרפא למזון, לתוספי תזונה, לתכשירים פרמצבטיים ולמוצרי קוסמטיקה. דוגמה בולטת מאוד למיצוי אולטרסוני היא מיצוי קנבידיול (CBD) ותרכובות נוספות מצמח הקנאביס.
מכיוון שמיצוי אולטרסוני הוא טכניקת מיצוי לא תרמית, התרכובות הביו־אקטיביות עוברות עיבוד עדין באמצעות גלי אולטרסאונד, וכך נמנע הפירוק התרמי של תרכובות צמחיות רגישות. ניתן לשלוט במדויק בכל הפרמטרים של התהליך האולטרסוני, כלומר משרעת, עוצמה, טמפרטורה ולחץ. הדבר מאפשר בקרת תהליך ובקרת איכות מדויקות ומקל על החזרה על תוצאות מיצוי שכבר הושגו ועל שחזורן. יצרני תמציות מעריכים את הסוניקציה בזכות ההדירות האמינה של התהליך, המסייעת לתקנן תהליכים ומוצרים ברמות איכות גבוהות.

תמציות צ'אגה באיכות גבוהה ובתפוקה גבוהה באמצעות סוניקציה

מחקרים מאשרים שתמציות פטריות צ'אגה המיוצרות באמצעות אולטרסאונד מכילות יותר טריטרפנואידים מתמצית קונבנציונלית המופקת במים חמים. טכניקת המיצוי האולטרסוני מעודדת את השחרור והבידוד של כל התרכובות החשובות מפטריות צ'אגה (I. obliquus). מיצוי בסיוע אולטרסאונד עולה על שיטות מיצוי חלופיות בזכות יעילותו העדיפה והזמינות הביולוגית המשופרת של הפיטוכימיקלים הביו־אקטיביים בתמצית הפטרייה. הקטעים מתוך מחקרים מדעיים מדגימים את היעילות ואת התפוקה הגבוהות של מיצוי אולטרסוני של צ'אגה.

מיצוי רב־סוכרים מצ'אגה

Zhang ועמיתיו השתמשו במיצוי בסיוע אולטרסאונד לפיתוח תנאים מיטביים למיצוי רב־סוכרים מ־I. obliquus. התנאים הטובים ביותר כללו שימוש במים כממס במשך 15 דקות בטמפרטורה של 95 °C עם מיצוי בתדר אולטרסוני, והניבו ערכי מיצוי של 1.82%

מיצוי בטולין / חומצה בטולינית מצ'אגה

התוצאות מראות כי לאולטרסאונד היה תפקיד פעיל במיצוי בטולין וחומצה בטולינית, משום שהוא יכול לפתוח בכוח את דופנות התאים ומקדם מעבר מסה וחום טוב יותר. הדבר מסייע למיצוי מוצלח של הפיטוכימיקלים הרצויים בזמן קצר וביעילות גבוהה. העלייה הקטנה בתפוקות בעקבות הוספת שלב המיצוי בממס לאחר הסוניקציה העידה על כך שרוב התרכובות הללו כנראה כבר מוצו מהביומסה. התוצאות שהתקבלו מצביעות על הכמות המרבית של בטולין הניתן למיצוי בביומסה. (Alhazmi, 2017) בסך הכול, הסוניקציה הגדילה באופן דרמטי את תפוקת הבטולין והחומצה הבטולינית.

פרוטוקול מיצוי שלב אחר שלב

כדי לבודד תמצית חזקה בספקטרום מלא מפטריות צ'אגה (Inonotus obliquus), מיישמים פרוטוקול מיצוי בשני שלבים באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה.
חומר: I. obliquus מיובשת (100g) נכתשת לחתיכות קטנות יותר בגודל של כ־1.3cm2 (0.5×0.5 אינץ'). חומר הפטרייה הכתוש מוכנס לכוס כימית מזכוכית בנפח 1.5L.

1. שלב: מיצוי אולטרסוני קר: הצ'אגה המיובשת והטחונה מורחפת ב־1000 mL של אתנול בריכוז 60% במים מטוהרים או מזוקקים (v/v; 60% אתנול : 40% מים), באמצעות הוספת תערובת הממסים לכוס הכימית מזכוכית המכילה את הצ'אגה. למיצוי משתמשים במכשיר מיצוי אולטרסוני UP400St המצויד בסונוטרודה S24d22L2D. הקרן (הסונוטרודה) של המכשיר האולטרסוני נטבלת בתרחיף הפטרייה והממס. השימוש במערבל הוא אופציונלי, אך עשוי לסייע בהובלה אחידה של חלקיקי החומר הצמחי אל הסונוטרודה. ודאו שהסונוטרודה אינה נוגעת בדופנות הכוס הכימית. הגדירו את האמפליטודה ל־100% ובצעו סוניקציה במשך כ־10 min. ה־UP400St מגיע עם חיישן טמפרטורה הניתן לחיבור. חברו את הצמד התרמי למכשיר האולטרסוני והכניסו את החיישן לתרחיף. בתפריט הדיגיטלי של המכשיר האולטרסוני UP400St ניתן להגדיר גבול טמפרטורה עליון. המכשיר האולטרסוני יפסיק זמנית את פעולתו כאשר תושג טמפרטורה מרבית זו, ויחדש את פעולתו באופן אוטומטי ברגע שהתרחיף יגיע לערך התחתון של ה־∆T שהוגדר. ערכי ∆T המומלצים הם כ־30°C כערך הטמפרטורה העליון ו־20°C כערך הטמפרטורה התחתון. השימוש באמבט מים או קרח מסייע לשמור על טמפרטורה נמוכה במהלך הסוניקציה. לאחר הסוניקציה מסירים את מוצקי הפטרייה באמצעות סינון וסחיטה. הממס המכיל את הפיטוכימיקלים שמוצו עובר אידוי בוואקום או אידוי סיבובי, כך שבסופו של דבר מתקבלת פרקציית הצ'אגה מהמיצוי באתנול. ניתן להשתמש במוצקי הצ'אגה שנותרו לשלב השריה שני אופציונלי, שהוא המיצוי האולטרסוני החם.
2. שלב (אופציונלי): מיצוי אולטרסוני חם: חומר הגלם של הצ'אגה שנאסף לאחר המיצוי הראשון משמש בשלב השני של המיצוי האולטרסוני החם, כדי לבודד את פרקציית הפיטוכימיקלים שעדיין נותרו בפטריות הצ'אגה. חומר הפטרייה מוכנס לכוס כימית מזכוכית, מוסיפים 600mL של תמיסת ממס טרייה בהרכב של 60% אתנול : 40% מים ומחממים לכ־70°C. במהלך הסוניקציה הטמפרטורה יכולה לעלות עד 95°C. החום הנוסף מקדם את שחרור הפיטוכימיקלים שנותרו. מכיוון שכמעט כל התרכובות הרגישות לחום מוצו בתנאי טמפרטורה מבוקרים בשלב 1, ניתן ליישם שלב שני זה באופן אופציונלי ליצירת תמצית חזקה מאוד, המכילה את כל הפיטוכימיקלים של פטריית הצ'אגה. התרחיף עובר סוניקציה באמצעות UP400St באותו אופן שתואר לעיל. סננו, סחטו והפרידו את הפטריות מהמיצוי המימי. גם הרכיבים הפיטוכימיים במיצוי השני מבודדים באמצעות אידוי.

שני מקטעי תמצית הצ'אגה, המתקבלים ממיצוי במים ובאתנול, מעורבבים יחד לקבלת תמצית פטריית צ'אגה בעלת ספקטרום מלא. ניתן לשלב תמצית זו בפורמולציות של מוצרים שונים כגון טינקטורות, כמוסות או מוצרי מאכל.

ניתן לשנות את קנה המידה של תהליך זה באופן ליניארי לחלוטין לכל נפח אחר. באמצעות יישום אותם פרמטרים אולטרסוניים (עוצמה אולטרסונית Ws/L, לחץ, טמפרטורה, ריכוז מוצק:נוזל), ניתן להעביר בקלות את כל תוצאות המיצוי האולטרסוני של צ'אגה שכבר הושגו לנפחים גדולים יותר (או קטנים יותר), תוך השגת אותן תוצאות (כלומר, תפוקות ויעילות תהליך).

תמציות פטריות המופקות באמצעות אולטרסאונד עשירות ברב סוכרים, הידועים בהשפעותיהם הבריאותיות המועילות הרבות. מכשיר האולטרסאונד UP100H הוא מכשיר מיצוי אולטרסוני רב עוצמה בהספק של 100 ואט, למיצוי יעיל של פטריות מרפא כגון צ'אגה, רעמת האריה, ריישי או קורדיספס.

בחירת הממס שלכם

מיצוי אולטרסוני מתאים לשימוש עם כל ממס. כך ניתן להשתמש בממס המועדף עליכם. בפרוטוקול מיצוי הצ'אגה שלעיל אנו ממליצים על תמיסת ממס המורכבת מיחס של 60% אתנול : 40% מים (v/v). השילוב של אתנול ומים מאפשר לשחרר פיטוכימיקלים בעלי דרגות קוטביות שונות. לחלופין, ניתן ליישם מיצוי דו פאזי באמצעות אתנול בשלב המיצוי הראשון ומים בשלב המיצוי השני. מיצוי אולטרסוני באמצעות שילוב ממסים של אלכוהול ומים משחרר מפטריות כגון צ'אגה פיטוכימיקלים מסיסים במים ופיטוכימיקלים מסיסים באלכוהול.
לפיכך, המיצוי הוא שלב יסודי ביצירת תמציות פטריות טהורות ובעלות פעילות חזקה.
ממסים נוספים המשמשים למיצוי Inonotus obliquus כוללים איזופרופנול, מתנול, מתנול המכיל 10% חומצה אצטית ואתיל אצטט, בין היתר. לתמציות בדרגת מזון מומלץ להשתמש בממס שאינו רעיל, שכן לאחר סילוק הממס (למשל באידוי), לעיתים עלולות להישאר בתמצית כמויות זעירות של שאריות ממס.

מדוע אמבטיות אולטרסוניות מניבות תוצאות בלתי מספקות במיצוי צ'אגה?

אמבטיות אולטרסוניות משמשות בדרך כלל ליישומי ניקוי עדינים. באמבטיה אולטרסונית, קוויטציה אקוסטית מתרחשת ללא בקרה ומתפזרת באופן בלתי אחיד ברחבי מכל גדול יחסית. אם מכניסים לאמבטיה אולטרסונית כוס זכוכית המכילה את תערובת הפטריות והממס, גלי האולטרסאונד, החלשים ממילא, חייבים לעבור דרך דופנות הכוס, דבר שמפחית עוד יותר את עוצמת האולטרסאונד. פירוש הדבר הוא שעוצמת האולטרסאונד במכל ניקוי אולטרסוני חלשה מכדי לאפשר מיצוי יעיל של פטריות. דופנות תאי הפטריות מכילות כיטין, חומר קשיח שהופך את תאי הפטריות לנוקשים מאוד ולקשים לפירוק. כדי לשחרר את התרכובות הפעילות ביולוגית מפטריות כגון צ'אגה, נדרש אולטרסאונד בעוצמה גבוהה. גשושיות אולטרסוניות יוצרות קוויטציה אקוסטית חזקה בהרבה, שהיא הכוח המבקע את דופנות תאי הפטריות.
 

תרשים אנליזת UV-Vis מציג השוואה בין מיצוי פטריית צ'אגה באמצעות גשושית אולטרסונית לבין מיצוי באמבטיה אולטרסונית. מכשיר האולטרסאונד מסוג גשושית UP100H (העקומה השחורה) מניב תפוקות גבוהות באופן משמעותי של תרכובות צ'אגה פעילות ביולוגית.

 
קראו עוד על ההבדלים בין גשושיות אולטרסוניות לאמבטיות אולטרסוניות וראו כיצד הן משתוות מבחינת יעילות המיצוי!

מכשירי אולטרסאונד עתירי ביצועים למיצוי צ'אגה

מיצוי אולטרסוני הוא טכנולוגיית עיבוד אמינה, המקלה על הפקת תמציות באיכות גבוהה מחומרי גלם שונים, כגון צ'אגה ופטריות אחרות, ומאיצה אותה. מגוון המוצרים של Hielscher Ultrasonics מכסה את כל הטווח, ממכשירים אולטרסוניים מעבדתיים קומפקטיים ועד מערכות מיצוי תעשייתיות. כך אנו ב-Hielscher יכולים להציע לכם את המכשיר האולטרסוני המתאים ביותר לתפוקת העיבוד המתוכננת שלכם. הצוות שלנו, בעל הניסיון רב השנים, יסייע לכם מבדיקות היתכנות ואופטימיזציה של התהליך ועד להתקנת המערכת האולטרסונית שלכם בהיקף הייצור הסופי.
השטח הקטן שתופסים מכשירי המיצוי האולטרסוניים שלנו, לצד הגמישות באפשרויות התקנתם, מאפשרים לשלב אותם אפילו במתקני עיבוד פקטין בעלי שטח מוגבל. מעבדים אולטרסוניים מותקנים ברחבי העולם במתקני ייצור של מזון, תרופות ותוספי תזונה.

Hielscher Ultrasonics – ציוד מיצוי מתקדם

מגוון המוצרים של Hielscher Ultrasonics מכסה את כל הטווח של מכשירי מיצוי אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, מקנה מידה קטן ועד גדול. אביזרים נוספים מאפשרים להרכיב בקלות את תצורת המכשיר האולטרסוני המתאימה ביותר לתהליך מיצוי הצ'אגה שלכם. המערך האולטרסוני האופטימלי תלוי בתפוקה המתוכננת, בנפח, בחומר הגלם, בסוג התהליך – אצוותי או רציף בקו – ובלוח הזמנים.

עיבוד אצוותי ובזרימה רציפה

ניתן להשתמש במכשירים האולטרסוניים של Hielscher לעיבוד אצוותי ולעיבוד בזרימה רציפה. עיבוד אצוותי אולטרסוני אידיאלי לבדיקת תהליכים, לאופטימיזציה ולייצור בהיקף קטן עד בינוני. לעיבוד כמויות גדולות של פטריות צ'אגה, עיבוד רציף בקו עשוי להיות כדאי יותר. תהליך ערבוב רציף בקו דורש מערך מתקדם – הכולל משאבה, צינורות גמישים או קשיחים ומכלים – אך הוא יעיל מאוד, מהיר ודורש הרבה פחות עבודה. ניתן להפעיל את כל המערכות התעשייתיות בלחצים מוגברים, דבר המגביר את הקוויטציה ובכך את יעילות המיצוי. ל-Hielscher Ultrasonics יש מערך המיצוי המתאים ביותר לנפח המיצוי וליעדי התהליך שלכם.

מכשירי מיצוי אולטרסוניים לכל תפוקת ייצור

מגוון המוצרים של Hielscher Ultrasonics מכסה את כל קשת המעבדים האולטרסוניים, ממכשירים אולטרסוניים מעבדתיים קומפקטיים, דרך מערכות שולחניות ומערכות פיילוט, ועד מעבדים אולטרסוניים תעשייתיים מלאים המסוגלים לעבד מטעני משאיות בשעה. מגוון המוצרים המלא מאפשר לנו להציע לכם את מכשיר המיצוי האולטרסוני המתאים ביותר לצ'אגה שלכם ולפטריות אחרות, לתפוקת העיבוד וליעדי הייצור שלכם.
מערכות אולטרסוניות שולחניות אידיאליות לבדיקות היתכנות ולאופטימיזציה של תהליכים. הגדלה ליניארית של קנה המידה על בסיס פרמטרים מבוססים של התהליך מאפשרת להגדיל בקלות רבה את תפוקות העיבוד, מאצוות קטנות ועד לייצור מסחרי מלא. ניתן להגדיל את קנה המידה באמצעות התקנת יחידת מיצוי אולטרסונית בעלת הספק גבוה יותר או באמצעות שילוב כמה מכשירים אולטרסוניים במקביל. עם UIP16000, חברת Hielscher מציעה את מכשיר המיצוי האולטרסוני בעל ההספק הגבוה ביותר בעולם.

משרעות הניתנות לשליטה מדויקת לקבלת תוצאות מיטביות

כל המכשירים האולטרסוניים של Hielscher ניתנים לשליטה מדויקת, ולכן הם כלי עבודה אמינים בייצור. המשרעת היא אחד מפרמטרי התהליך החיוניים המשפיעים על היעילות והאפקטיביות של מיצוי אולטרסוני של פיטוכימיקלים מפטריית הצ'אגה (Inonotus obliquus).
כל המעבדים של Hielscher Ultrasonics מאפשרים כוונון מדויק של המשרעת. סונוטרודות וקרני הגברה הן אביזרים המאפשרים לשנות את המשרעת בטווח רחב עוד יותר. המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher יכולים לספק משרעות גבוהות מאוד ואת העוצמה האולטרסונית הדרושה ליישומים תובעניים. ניתן להפעיל בקלות וברציפות במשרעות של עד 200µm בפעולה של 24/7.
כוונון מדויק של המשרעת וניטור מתמיד של פרמטרי התהליך האולטרסוני באמצעות תוכנה חכמה מאפשרים לכם לטפל בחומר הגלם הפטרייתי שלכם בתנאים האולטרסוניים היעילים ביותר. סוניקציה מיטבית לקבלת תוצאות המיצוי הטובות ביותר!
עמידות הציוד האולטרסוני של Hielscher מאפשרת פעולה של 24/7 בעומסי עבודה כבדים ובסביבות תובעניות. כך משמש הציוד האולטרסוני של Hielscher כלי עבודה אמין העונה על דרישות המיצוי שלכם.

בדיקות קלות ונטולות סיכון

ניתן לשנות את קנה המידה של תהליכים אולטרסוניים באופן ליניארי לחלוטין. פירוש הדבר שניתן לשנות את קנה המידה של כל תוצאה שהשגתם באמצעות מכשיר אולטרסוני מעבדתי או שולחני, ולקבל בדיוק את אותה התוצאה באמצעות אותם פרמטרי תהליך בדיוק. לכן סוניקציה אידיאלית לבדיקות היתכנות נטולות סיכון, לאופטימיזציה של תהליכים וליישום בהמשך בייצור מסחרי. צרו איתנו קשר כדי ללמוד כיצד סוניקציה יכולה להגדיל את ייצור תמצית הצ'אגה שלכם.

האיכות הגבוהה ביותר – מתוכנן ומיוצר בגרמניה

כעסק בבעלות משפחתית ובניהול משפחתי, Hielscher מעמידה בראש סדר העדיפויות את תקני האיכות הגבוהים ביותר עבור המעבדים האולטרסוניים שלה. כל המכשירים האולטרסוניים מתוכננים, מיוצרים ונבדקים ביסודיות במטה שלנו בטלטו, ליד ברלין שבגרמניה. העמידות והאמינות של הציוד האולטרסוני של Hielscher הופכות אותו לסוס עבודה במערך הייצור שלכם. פעולה של 24/7 בעומס מלא ובסביבות תובעניות היא מאפיין טבעי של מערכות המיצוי עתירות הביצועים של Hielscher.
ניתן לרכוש מעבד אולטרסוני של Hielscher במגוון גדלים ובתצורה המותאמת במדויק לדרישות תהליך מיצוי הפטריות שלכם. מטיפול בפטריות בכוס מעבדה קטנה ועד לערבוב תרחיפי פטריות בזרימה רציפה בקנה מידה תעשייתי, Hielscher Ultrasonics מציעה מכשיר אולטרסוני מתאים עבורכם! צרו איתנו קשר – נשמח להמליץ לכם על המערך האולטרסוני האידיאלי!

הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו: