Zašto je ultrazvučni uređaj tipa sonde najbolji za ekstrakciju gljiva?

Pitate li se zašto vaša ekstrakcija gljiva pomoću ultrazvučne kupke ili ultrazvučnog spremnika za čišćenje ne daje željeni prinos ekstrakta? Ovdje saznajte sve što trebate znati o krutim stjenkama stanica gljiva koje sadrže hitin, najboljoj tehnici ekstrakcije i prikladnim otapalima!

Zašto su mi potrebne intenzivne snage za vađenje gljiva?

Sve jestive gljive imaju stanične stijenke napravljene od hitina, istog materijala koji čini oklope rakova i kukaca. Hitin je vrlo jak materijal koji stanicama gljive daje visoku žilavost. Stanična stijenka stvara prepreku unutarstaničnim odjeljcima koji sadrže bioaktivne molekule gljiva. Važne molekule gljiva su na primjer α- i β-glukani, polisaharidi, terpeni, antioksidansi, vitamini ili halucinogeni spojevi. Svaka vrsta gljive ima jedinstveni niz bioaktivnih spojeva. Kako bi se ove tvari koje promiču zdravlje oslobodile iz stanica gljive, stanične stijenke moraju se razgraditi. Zbog sadržaja hitina, razbijanje stanica gljive je izazovan zadatak i zahtijeva određeno znanje i sofisticiranu opremu.

Razbijanje staničnih stijenki gljiva koje sadrže hitin sonikacijom

Dok je hitin izvrstan izvor vlakana, prebiotika i antioksidansa, problem je u tome što ljudi nemaju sposobnost razgraditi hitin. To također znači da kada konzumirate sirove netretirane gljive, nećete imati koristi od mnogih bioaktivnih spojeva u gljivama, jer su zarobljeni unutar stanica, koje su zaštićene jakim stjenkama stanica koje sadrže hitin.
Ultrazvučna ekstrakcija čini bioaktivne spojeve iz gljiva bioraspoloživim, tako da ljudsko tijelo može brzo i potpuno apsorbirati hranjive tvari. Dodatno, u ultrazvučnim ekstraktima gljiva koncentrirane su korisne hranjive tvari tako da čak i mala količina ekstrakta gljiva daje željene rezultate koji promiču zdravlje.

Ultrasonication za ekstrakciju gljiva

Ultrasonication je proces u kojem se visokofrekventni zvučni valovi koriste za stvaranje kavitacijskih mjehurića u tekućini. Kada se ti mjehurići skupe, stvaraju intenzivne lokalizirane sile smicanja koje mogu razgraditi stanice i otpustiti sadržaj stanica u tekućinu.
U ekstrakciji gljiva, ultrazvuk se može koristiti za razbijanje staničnih stijenki gljiva i oslobađanje njihovih bioaktivnih spojeva u otapalo. Postoje dvije vrste ultrazvučnih uređaja: kupka i sonda.

Zašto moja ultrazvučna kupka daje loše rezultate vađenja gljiva?

Ultrasonicator tipa kupke je uređaj u kojem se uzorak stavlja u posudu napunjenu otapalom, a ultrazvučni valovi se primjenjuju na cijelu posudu. Ova metoda je poznata kao prilično neučinkovita, jer ultrazvučna kupka raspoređuje ultrazvučnu energiju neravnomjerno i niskim intenzitetom. Kako se u ultrazvučnoj kupelji uzorak gljive sonicira neizravno, ultrazvuk ne može prodrijeti duboko u uzorak. Ultrazvučni valovi moraju proći kroz stijenke posude prije nego što udare u materijal gljive. Time se ultrazvučni valovi ultrazvučnog spremnika niskog intenziteta još više smanjuju.

Ova UV-Vis mjerenja pokazuju značajnu razliku u ekstrakciji između ultrazvučne sonde i ultrazvučne kupke. Ultrazvučni uređaj tipa sonde UP100H (crni grafikon) daje značajno veći prinos ekstrakta chaga gljive od ultrazvučne kupke (crveni grafikon).

Intenzivna ultrazvučna ekstrakcija pomoću ultrazvučne sonde

S druge strane, ultrazvučni uređaj tipa sonde opremljen je vrhom – tzv.sonotoda ili sonda – koji se može umetnuti izravno u uzorak, omogućujući fokusiraniju i lokaliziraniju primjenu ultrazvučne energije. To rezultira znatno učinkovitijim razbijanjem stanica i ekstrakcijom bioaktivnih spojeva, posebno u gustim ili teško dostupnim područjima uzorka.
Fokusirana i lokalizirana primjena ultrazvučne energije koju pruža ultrazvučni uređaj tipa sonde osigurava da je kitin podvrgnut dovoljnoj količini energije da se razgradi.
Osim toga, sonda se može pomicati na različita područja uzorka stvarajući dodatno makro-miješanje kako bi se osiguralo da su svi dijelovi gljive adekvatno sonicirani. Ovo je osobito važno za gljive s debelim staničnom stijenkom ili gustom strukturom, gdje može biti izazovno osigurati potpunu ekstrakciju drugim metodama.

Ultrazvučna sonda u odnosu na ultrazvučnu kupku za vađenje gljiva

Ukratko, ultrazvuk visokog intenziteta tipa sonde neophodan je za razgradnju hitina u stjenkama stanica gljiva i oslobađanje bioaktivnih spojeva. Fokusirana i lokalizirana primjena ultrazvučne energije koju pruža ultrazvučni uređaj tipa sonde osigurava da je hitin adekvatno sonikiran, što rezultira učinkovitijom i temeljitijom ekstrakcijom bioaktivnih spojeva iz gljiva.
Ultrasonicator tipa sonde općenito se smatra učinkovitijim za ekstrakciju gljiva, budući da može pružiti ujednačeniju i temeljitiju ekstrakciju bioaktivnih spojeva u usporedbi s ultrasonicatorom kupke.
Pročitajte više o razlikama u ultrazvučnoj obradi pomoću ultrazvučne sonde naspram ultrazvučne kupke!
 

Koje je idealno otapalo za ultrazvučnu ekstrakciju gljiva?

Ultrasonication kao metoda ekstrakcije je kompatibilan sa bilo kojim otapalom. To znači da odabir pravog otapala mora biti učinjen s obzirom na vrstu gljive i bioaktivne spojeve koje treba ekstrahirati.
Gljive sadrže niz bioaktivnih spojeva kao što su polisaharidi, beta-glukani, triterpenoidi, fenolni spojevi i ergosterol, za koje se pokazalo da imaju različite zdravstvene prednosti. Ekstrakcija ovih bioaktivnih spojeva iz gljiva može se postići pomoću različitih otapala, od kojih svako ima svoje prednosti i nedostatke. Evo nekih od najčešće korištenih otapala za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz gljiva:

• Voda: Voda je uobičajeno otapalo za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz gljiva. Polisaharidi i beta-glukani topljivi su u vodi, što ga čini idealnim otapalom za ekstrakciju ovih spojeva. Voda je također sigurno i netoksično otapalo, što je čini idealnim otapalom za hranu i medicinske proizvode.
• Etanol: Etanol je polarno otapalo koje se obično koristi za ekstrakciju fenolnih spojeva i triterpenoida iz gljiva. Etanol se također može koristiti za ekstrakciju polisaharida i beta-glukana, ali u nižem prinosu od vode.
• Vodeni etanol: Vodeni etanol znači mješavina vode i etanola. Omjer vode i etanola može se prilagoditi potrebama. Upotreba vodene otopine etanola kao otapala ima nekoliko prednosti u odnosu na upotrebu vode ili samog etanola. Prvo, dodavanje etanola u vodu može poboljšati topljivost određenih bioaktivnih spojeva koji nisu dobro topljivi sami u vodi, kao što su neki fenolni spojevi i triterpenoidi. Drugo, korištenje vodene otopine etanola može rezultirati većim prinosima ekstrakcije u usporedbi s vodom ili samim etanolom, jer može ekstrahirati širi raspon bioaktivnih spojeva.
  Odabir koncentracije etanola u vodenom otapalu etanola ovisi o polaritetu bioaktivnih spojeva koji se ekstrahiraju. Viša koncentracija etanola (70-100%) može se koristiti za ekstrakciju manje polarnih spojeva, dok se niža koncentracija etanola (30-50%) može koristiti za ekstrakciju polarnijih spojeva.
• Metanol: Metanol je još jedno polarno otapalo koje se može koristiti za ekstrakciju fenolnih spojeva iz gljiva. Metanol je otrovan, pa ga treba koristiti s oprezom. Za uklanjanje metanola nakon ekstrakcije potrebno je sofisticirano pročišćavanje.
• Aceton: Aceton je nepolarno otapalo koje se obično koristi za ekstrakciju ergosterola iz gljiva. Aceton je zapaljiv i otrovan, stoga ga treba koristiti s oprezom.
• Heksan: Heksan je nepolarno otapalo koje se može koristiti za ekstrakciju lipofilnih spojeva iz gljiva. Heksan je zapaljiv i otrovan, pa ga treba koristiti s oprezom.

Izbor otapala za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz gljiva ovisi o vrsti spoja koji se ekstrahira i namjeravanoj primjeni. Voda i vodeni etanol općenito su najsigurnija i najčešće korištena otapala za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz gljiva. Međutim, druga otapala poput etanola, metanola, acetona i heksana mogu se koristiti za specifične primjene ili kada ekstrakcija vodom nije dovoljna. Važno je koristiti ova otapala s oprezom i slijediti odgovarajuće sigurnosne postupke.