Estrazione di beta-glucani dai funghi mediante ultrasuoni

L'estrazione dei beta-glucani dai funghi per i test di laboratorio o per la produzione prevede una combinazione di triturazione, macinazione o frantumazione dei funghi, estrazione assistita da ultrasuoni e precipitazione dei beta-glucani. Ecco uno schema semplificato del processo di estrazione dei beta-glucani, con esempi di volumi e pesi per un esperimento su scala di laboratorio. Si noti che le condizioni e le misure specifiche possono variare a seconda del tipo di fungo e della purezza di beta-glucano richiesta.

Materiali e attrezzature

• Funghi (ad esempio, 100 g di funghi tritati o affettati)
• Acqua distillata fredda (ad es. 500 ml)
• Frullatore o macinino
• Bicchieri o matracci di vetro
• Carta da filtro o un sistema di filtrazione a vuoto
• Centrifuga (opzionale)
• Alcool (ad es. etanolo) per la precipitazione
• Frigorifero
• Forno di essiccazione

Protocollo di estrazione del beta-glucano

1. Macinare o sminuzzare i funghi (ad esempio, Chaga o Leone).’ Fungo mate) in particelle grossolane di circa 1 - 3 millimetri. Ad esempio, utilizzare 100 g di particelle di funghi essiccati.
2. Aggiungere quindi le particelle di funghi in un becher o in una beuta di vetro.
3. Successivamente, aggiungere 500 ml di acqua distillata al becher contenente le particelle di fungo da estrarre. Il rapporto acqua/funghi può variare a seconda del tipo di fungo e della dimensione delle particelle.
4. Dopo aver mescolato la miscela, sonicarla con un omogeneizzatore da laboratorio a ultrasuoni (ad esempio, UP400St con sonotrodo da 22 mm al 100% di ampiezza o UP200Ht con sonotrodo da 14 mm al 100% di ampiezza) e mantenere una temperatura inferiore a 90°C. Le temperature più basse aiutano a preservare i composti sensibili al calore, come i beta-glucani, durante l'estrazione. Sonicare per circa 5-10 minuti quando si utilizza UP400St e per 10 minuti quando si utilizza UP200Ht. Si noti che la temperatura e il tempo di estrazione possono variare a seconda della potenza ultrasonica utilizzata. Naturalmente, volumi maggiori richiedono tempi di sonicazione più lunghi.
5. Filtrare la miscela sonicata attraverso carta da filtro o utilizzare un sistema di filtrazione sotto vuoto per separare il liquido (contenente i beta-glucani estratti) dal residuo solido del fungo.
6. Quindi precipitare i beta-glucani dal liquido aggiungendo alcol (ad esempio, etanolo). In genere, si possono usare 2-3 volumi di alcol per la precipitazione.
7. Dopodiché, conservare la miscela in frigorifero per alcune ore per consentire ai beta-glucani di precipitare.
8. Dopo la precipitazione, è possibile decantare con cura il liquido e raccogliere il precipitato di beta-glucano.
9. Infine, essiccare i beta-glucani in un forno a bassa temperatura (ad esempio, 40-50°C) fino a rimuovere tutto l'alcol e ottenere una polvere secca.

I funghi presentano caratteristiche diverse. Di conseguenza, il processo di estrazione del beta-glucano può variare in base a fattori quali la specie specifica di fungo, lo stato dei funghi (secchi o freschi), la dimensione delle particelle e la temperatura di estrazione. Per ottimizzare la procedura di estrazione, si consiglia di sperimentare diversi parametri, tra cui la variazione del rapporto solido/liquido, la regolazione delle temperature, l'esplorazione di diversi solventi e la sperimentazione di diverse durate e ampiezze di sonicazione.

Estrazione enzimatica di beta-glucano assistita da ultrasuoni

L'estrazione enzimatica assistita da ultrasuoni è un metodo utilizzato per estrarre i beta-glucani dai funghi utilizzando una combinazione di enzimi e onde ultrasoniche. Questo processo migliora l'efficienza dell'estrazione rompendo le pareti cellulari dei funghi e facilitando il rilascio dei beta-glucani.

Estrazione di beta-glucano dai funghi su larga scala

Una volta stabilito un protocollo di estrazione del beta-glucano che soddisfi le vostre esigenze, scalare il processo di estrazione può essere un'impresa semplice.

Scalabilità dell'estrazione in batch

Se si prevede di scalare utilizzando un metodo di estrazione in batch, si consiglia di aumentare il volume del batch mantenendo costante il rapporto solido/liquido e tutti gli altri parametri. Se continuate a usare lo stesso omogeneizzatore a ultrasuoni, assicuratevi di aumentare proporzionalmente il tempo di sonicazione. Per lotti superiori a 1 litro, si può prendere in considerazione la possibilità di incorporare un agitatore lento per mantenere la sospensione delle particelle e migliorare l'uniformità dell'estrazione. L'immagine sottostante mostra una configurazione di estrazione in batch da 8 litri che utilizza un omogeneizzatore a ultrasuoni UP400St in combinazione con un agitatore da laboratorio.

Estrazione dei funghi in linea

Per coloro che sono interessati a estrarre continuamente grandi quantità di beta-glucani dai funghi, Hielscher Ultrasonics offre reattori a celle di flusso progettati per l'estrazione di materiale botanico. Se questo è il vostro caso, vi invitiamo a contattarci direttamente per ulteriori informazioni. Il nostro team tecnico sarà lieto di aiutarvi a determinare la configurazione più adatta alle vostre esigenze specifiche. Tuttavia, la realizzazione dell'esperimento su scala di laboratorio menzionato in precedenza con la vostra specifica specie di fungo può essere preziosa per comprendere i requisiti precisi del processo. L'immagine sottostante mostra un reattore a celle di flusso di grandi dimensioni con un omogeneizzatore a ultrasuoni UIP4000hdT per l'estrazione di beta-glucani a circa 50-200 litri di slurry di funghi-solvente all'ora.

Concentrazione empirica di beta-glucano delle specie di funghi

Di seguito è riportato un elenco di concentrazioni empiriche di beta-glucano estratte da varie specie di funghi.

Specie di funghi	Totale 1,3-1,6-β-D-glucano (g/100g di massa secca)
Boletus pinophilus	9,8%
Suillus granulatus	13,3%
Craterello cornucopioides	4,5%
Suillus variegatus	13,7%
Hydnum repandum	4,1%
Gyroporus cyanescens	14,3%
Tricholomopsis rutilans	10,2%
Agaricus bisporus (Portobello)	4%
Agaricus bisporus (cremini)	4%
Auricularia auricular-judae	16,8%

Contenuto di 1,3-1,6-β-D-glucano nei funghi selvatici e coltivati analizzati, Fonte: Mirończuk-Chodakowska et al. (2017): Valutazione quantitativa del contenuto di 1,3-1,6-Β-D-Glucano in specie selvatiche di funghi commestibili polacchi. Rocz Panstw Zakl Hig 2017;68(3):281-290.