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
estrazione del beta-glucano dai funghi lionsmaniani

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 se si utilizza UP400St e per 10 minuti se 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 dei funghi.
  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.
This video demonstrates the highly efficient extraction of lion's mane mushrooms using the Hielscher UP200Ht ultrasonic homogenizer.

Lion's Mane Mushroom Extraction using an Ultrasonic Homogenizer UP200Ht

Miniatura del video

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.

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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 scala ridotta

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 si continua a usare lo stesso omogeneizzatore a ultrasuoni, assicurarsi 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.

Configurazione dell'estrazione dei funghi con l'omogeneizzatore a ultrasuoni UP400sT (400W, 24kHz)

Set di estrazione di funghi in lotti da 8 litri con sonicatore UP400St

Filtrazione sotto vuoto dell'estratto di beta-glucano dopo la sonicazione con un sonicatore UP200Ht

Filtrazione sotto vuoto dell'estratto di beta-glucano dopo la sonicazione

Estrazione dei funghi in linea

Per coloro che sono interessati all'estrazione continua di 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 avere maggiori 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.

Reattore a celle di flusso con omogeneizzatore a ultrasuoni UIP4000hdT per l'estrazione di beta-glucano a 50-200 litri di slurry di funghi-solvente all'ora

Omogeneizzatore a ultrasuoni UIP4000hdT per 50-200 l di liquame 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 funghiContenuto di beta glucano (% peso)
Termitomyces fuliginosus R. Heim1%
Boletus colossus R. Heim3%
Russula densifolia Secr. ex Gillet25%
Russula cyanoxantha (Schaeff.) Fr.29%
Russula alboareolata Hongo42%
Russula emetica (Schaeff.) Pers.10%
Russula delica Fr.38%
Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst.35%
Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc.5%
Amanita princeps Angolo & Bas9%
Amanita caesarea (Scop.) Pers.4%
Heimiella retispora (Pat. & C.F. Baker) Boedijn19%
Cortinarius claricolor var. turmalis (Fr.) Quadr13%
Termitomyces tylerianus Otieno12%
Termitomyces microcarpus (Berk. & Broome) R. Heim8%
Termitomyces eurhizus (Berk.) R. Heim7%
Polyporellus varius (Pers.) P. Karst.2%
Pycnoporus coccineus (Fr.) Bondartsev & Cantante45%
Lentinus squarrosulus Mont.2%
Daedaleopsis confragosa (Bolton) J. Schröt3%
Pycnoporus sanguineus (L.) Fr.35%
Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc.5%
Amanita virgineoides Bas1%
Agaricus silvaticus Schaeff.3%
Chlorophyllum molybdites (G. Mey.) Massee3%
Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst.33%
Amauroderma rugosum (Blume & T. Nees) Torrend4%
Suillus bovinus var. bovinus (Pers.) Kuntze1%
Clitocybe suaveolens (Schumach.) P. Kumm. S9%
Cleroderma verrucosum (Bull.) Pers.9%
Heimiella retispora (Pat. & C.F. Baker)19%
Lentinula edodes (Berk.) Pegler34%
Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst.35%

Concentrazione di beta-glucano di specie di funghi selvatici, Fonte: Boonyanuphap, Jaruntorn & Hansawasdi, Chanida. (2010). Distribuzione spaziale delle comunità di funghi selvatici contenenti beta glucani nella foresta secca subtropicale della Thailandia. Fungal Diversity. 46. 29-42. 10.1007/s13225-010-0067-8.

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Quantificazione della concentrazione dell'estratto di beta-glucano dei funghi

La concentrazione di beta-glucano dopo l'estrazione può essere quantificata con diversi metodi, a seconda del tipo di beta-glucano e dei requisiti specifici dell'analisi. Di seguito sono elencati i metodi più comuni per quantificare la concentrazione di beta-glucano. Naturalmente, la scelta del metodo dipende da fattori quali l'accuratezza richiesta e l'attrezzatura disponibile.

  1. Metodo gravimetrico

    • Principio: questo metodo si basa sulla precipitazione dei beta-glucani con etanolo, seguita dall'essiccazione e dalla pesatura del precipitato.
    • Procedura: Il campione viene sciolto in acqua, trattato con etanolo per far precipitare i beta-glucani, quindi il precipitato viene raccolto, essiccato e pesato.
    • Vantaggi: Semplice e ampiamente utilizzato.
    • Limitazioni: Meno preciso rispetto ad altri metodi.
  2. Metodi colorimetrici

    • Principio: questi metodi prevedono reazioni cromatiche con reagenti specifici che producono un cambiamento di colore proporzionale alla concentrazione di beta-glucano.
    • Esempi:

      • Metodo dell'acido fenolo-solforico: Questo metodo prevede il trattamento del campione con acido solforico concentrato e fenolo, che fa diventare la soluzione arancione. L'intensità del colore è proporzionale alla concentrazione di beta-glucano.
      • Metodo Anthrone: Il reagente Anthrone reagisce con i beta-glucani per produrre un colore blu-verde e l'intensità del colore viene misurata.
    • Vantaggi: Sensibile e adatto per analisi ad alto rendimento.
    • Limitazioni: Interferenza di altri composti e necessità di reagenti specifici.
  3. Saggi enzimatici

    • Principio: i test enzimatici utilizzano enzimi come la β-glucanasi per scindere i beta-glucani in zuccheri più semplici e gli zuccheri rilasciati vengono quantificati.
    • Vantaggi: Altamente specifico e accurato.
    • Limitazioni: Richiede attrezzature e reagenti specializzati.
  4. Cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC)

    • Principio: l'HPLC separa e quantifica i composti in base alle loro interazioni con una colonna cromatografica.
    • Procedura: I beta-glucani vengono idrolizzati in monosaccaridi e gli zuccheri risultanti vengono separati e quantificati mediante HPLC.
    • Vantaggi: Alta precisione e idoneità per campioni complessi.
    • Limitazioni: Richiede attrezzature e competenze specialistiche.
  5. Test immunologici specifici

    • Principio: gli immunodosaggi utilizzano anticorpi specifici per i beta-glucani per quantificarne la concentrazione.
    • Esempi:

      • ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay): In questo metodo, un anticorpo legato a un enzima produce un cambiamento di colore quando si lega ai beta-glucani.
      • Test a flusso laterale: Si tratta di test rapidi che forniscono un risultato visibile su una striscia reattiva.
    • Vantaggi: Elevata specificità e sensibilità.
    • Limitazioni: Richiede anticorpi specifici e può essere più costoso.

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