Zašto je ultrazvučni uređaj sa sondom najbolji za ekstrakciju gljiva?

Pitate se zašto ekstrakcija gljiva ultrazvučnom kupelji ili ultrazvučnim spremnikom za čišćenje ne daje željeni prinos ekstrakta? Ovdje saznajte sve što trebate znati o krutim staničnim stijenkama gljiva koje sadrže hitin, najboljoj tehnici ekstrakcije i prikladnim otapalima!

Zašto su mi za ekstrakciju gljiva potrebne snažne sile?

Sve jestive gljive imaju stanične stijenke građene od hitina, istog materijala od kojeg su građeni oklopi rakova i kukaca. Hitin je vrlo čvrst materijal koji stanicama gljiva daje veliku žilavost. Stanična stijenka stvara barijeru prema unutarstaničnim odjeljcima koji sadrže bioaktivne molekule gljiva. Važne molekule gljiva su, primjerice, α- i β-glukani, polisaharidi, terpeni, antioksidansi, vitamini ili halucinogeni spojevi. Svaka vrsta gljiva ima jedinstven skup bioaktivnih spojeva. Kako bi se te tvari koje povoljno djeluju na zdravlje oslobodile iz stanica gljiva, potrebno je razgraditi stanične stijenke. Zbog sadržaja hitina, razaranje stanica gljiva zahtjevan je zadatak koji iziskuje određeno znanje i sofisticiranu opremu.

Razgradnja staničnih stijenki gljiva koje sadrže hitin sonikacijom

Iako je hitin izvrstan izvor vlakana, prebiotika i antioksidansa, problem je u tome što ljudi nemaju sposobnost razgradnje hitina. To također znači da konzumacijom sirovih, neobrađenih gljiva nećete imati koristi od mnogih bioaktivnih spojeva u gljivama jer su zarobljeni unutar stanica zaštićenih čvrstim staničnim stijenkama koje sadrže hitin.
Ultrazvučna ekstrakcija čini bioaktivne spojeve iz gljiva bioraspoloživima, tako da ljudsko tijelo može brzo i potpuno apsorbirati hranjive tvari. Osim toga, u ultrazvučnim ekstraktima gljiva korisne su hranjive tvari koncentrirane, pa čak i male količine ekstrakta gljiva daju željene učinke koji povoljno djeluju na zdravlje.

Sonikacija za ekstrakciju gljiva

Sonikacija je postupak u kojem se zvučni valovi visoke frekvencije upotrebljavaju za stvaranje kavitacijskih mjehurića u tekućini. Kada ti mjehurići implodiraju, stvaraju snažne lokalizirane smične sile koje mogu razoriti stanice i osloboditi njihov sadržaj u tekućinu.
Pri ekstrakciji gljiva sonikacija se može upotrebljavati za razgradnju staničnih stijenki gljiva i oslobađanje njihovih bioaktivnih spojeva u otapalo. Postoje dvije vrste ultrazvučnih uređaja: ultrazvučne kupelji i ultrazvučni uređaji sa sondom.

Zašto moja ultrazvučna kupelj daje loše rezultate ekstrakcije gljiva?

Ultrazvučna kupelj uređaj je u kojem se uzorak stavlja u posudu napunjenu otapalom, a ultrazvučni valovi djeluju na cijelu posudu. Ta je metoda poznata kao prilično neučinkovita jer ultrazvučna kupelj raspodjeljuje ultrazvučnu energiju neravnomjerno i pri niskom intenzitetu. Budući da se u ultrazvučnoj kupelji uzorak gljiva sonificira neizravno, ultrazvuk ne može prodrijeti duboko u uzorak. Ultrazvučni valovi moraju proći kroz stijenke posude prije nego što dosegnu materijal gljiva. Time se već ionako nizak intenzitet ultrazvučnih valova iz ultrazvučnog spremnika dodatno smanjuje.

Ova UV-Vis mjerenja pokazuju znatnu razliku u ekstrakciji između ultrazvučne sonde i ultrazvučne kupelji. Ultrazvučni uređaj sa sondom UP100H (crni graf) daje znatno veći prinos ekstrakta gljive čage od ultrazvučne kupelji (crveni graf).

Ekstrakcija ultrazvukom visokog intenziteta s pomoću ultrazvučne sonde

S druge strane, ultrazvučni uređaj sa sondom opremljen je nastavkom – takozvanom sonotrodom ili sondom – koji se može umetnuti izravno u uzorak, što omogućuje usmjereniju i lokaliziraniju primjenu ultrazvučne energije. Time se postiže znatno učinkovitije razaranje stanica i ekstrakcija bioaktivnih spojeva, osobito u gustim ili teško dostupnim područjima uzorka.
Usmjerena i lokalizirana primjena ultrazvučne energije koju omogućuje ultrazvučni uređaj sa sondom osigurava da hitin bude izložen dovoljnoj količini energije za razgradnju.
Osim toga, sonda se može pomicati u različita područja uzorka, čime se stvara dodatno makromiješanje kako bi se osiguralo da svi dijelovi gljive budu primjereno sonikirani. To je osobito važno za gljive s debelim staničnim stijenkama ili gustim strukturama, kod kojih drugim metodama može biti teško osigurati potpunu ekstrakciju.

Ultrazvučna sonda u usporedbi s ultrazvučnom kupelji za ekstrakciju gljiva

Ukratko, sonikacija visokog intenziteta pomoću sonde nužna je za razgradnju hitina u staničnim stijenkama gljiva i oslobađanje bioaktivnih spojeva. Usmjerena i lokalizirana primjena ultrazvučne energije koju omogućuje ultrazvučni uređaj sa sondom osigurava primjerenu sonikaciju hitina, što rezultira učinkovitijom i temeljitijom ekstrakcijom bioaktivnih spojeva iz gljiva.
Ultrazvučni uređaj sa sondom općenito se smatra učinkovitijim za ekstrakciju gljiva jer može omogućiti ujednačeniju i temeljitiju ekstrakciju bioaktivnih spojeva u usporedbi s ultrazvučnom kupelji.
Pročitajte više o razlikama u ultrazvučnoj obradi ultrazvučnom sondom i ultrazvučnom kupelji!
 

Koje je idealno otapalo za ultrazvučnu ekstrakciju gljiva?

Ultrazvučna obrada kao metoda ekstrakcije kompatibilna je s bilo kojim otapalom. To znači da pri odabiru odgovarajućeg otapala treba uzeti u obzir vrstu gljive i bioaktivne spojeve koje treba ekstrahirati.
Gljive sadrže razne bioaktivne spojeve poput polisaharida, beta-glukana, triterpenoida, fenolnih spojeva i ergosterola, za koje je dokazano da imaju različite blagotvorne učinke na zdravlje. Ekstrakcija tih bioaktivnih spojeva iz gljiva može se postići različitim otapalima, od kojih svako ima svoje prednosti i nedostatke. Evo nekih otapala koja se često upotrebljavaju 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 je čini idealnim otapalom za ekstrakciju tih spojeva. Voda je također sigurno i netoksično otapalo, što je čini idealnim otapalom za prehrambene i ljekovite proizvode.
• Etanol: Etanol je polarno otapalo koje se često upotrebljava za ekstrakciju fenolnih spojeva i triterpenoida iz gljiva. Etanol se također može upotrebljavati za ekstrakciju polisaharida i beta-glukana, ali uz manji prinos nego s vodom.
• Vodena otopina etanola: Vodeni etanol označava smjesu vode i etanola. Omjer vode i etanola može se prilagoditi zahtjevima. Upotreba vodenog etanola kao otapala ima nekoliko prednosti u odnosu na upotrebu samo vode ili samo etanola. Prvo, dodavanje etanola vodi može poboljšati topljivost određenih bioaktivnih spojeva koji nisu dobro topljivi u samoj vodi, poput nekih fenolnih spojeva i triterpenoida. Drugo, upotreba vodenog etanola može rezultirati većim prinosima ekstrakcije u usporedbi sa samom vodom ili samim etanolom jer može ekstrahirati širi raspon bioaktivnih spojeva.
  Odabir koncentracije etanola u vodenom etanolu kao otapalu ovisi o polarnosti bioaktivnih spojeva koji se ekstrahiraju. Viša koncentracija etanola (70–100%) može se upotrijebiti za ekstrakciju manje polarnih spojeva, dok se niža koncentracija etanola (30–50%) može upotrijebiti za ekstrakciju polarnijih spojeva.
• Metanol: Metanol je još jedno polarno otapalo koje se može upotrebljavati za ekstrakciju fenolnih spojeva iz gljiva. Metanol je toksičan, pa ga treba upotrebljavati oprezno. Za uklanjanje metanola nakon ekstrakcije potrebno je napredno pročišćavanje.
• Aceton: Aceton je nepolarno otapalo koje se uobičajeno upotrebljava za ekstrakciju ergosterola iz gljiva. Aceton je zapaljiv i toksičan, pa ga treba upotrebljavati oprezno.
• Heksan: Heksan je nepolarno otapalo koje se može upotrebljavati za ekstrakciju lipofilnih spojeva iz gljiva. Heksan je zapaljiv i toksičan, pa ga treba upotrebljavati oprezno.

Odabir otapala za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz gljiva ovisi o vrsti spoja koji se ekstrahira i predviđenoj primjeni. Voda i vodeni etanol općenito su najsigurnija i najčešće upotrebljavana otapala za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz gljiva. Međutim, druga otapala poput etanola, metanola, acetona i heksana mogu se upotrebljavati za specifične primjene ili kada ekstrakcija vodom nije dovoljna. Važno je ta otapala upotrebljavati oprezno i pridržavati se odgovarajućih sigurnosnih postupaka.