Estrazione altamente efficiente di Chaga tramite sonicazione

Funghi Chaga (Inonotus obliquus) sono ricchi di sostanze fitochimiche molto potenti (ad esempio polisaccaridi, acido betulinico, triterpenoidi), note per contribuire alla salute e alla lotta contro le malattie. L'utilizzo di frequenze ultrasoniche ad alta potenza per l'estrazione del chaga è la tecnica preferita per produrre estratti di chaga di qualità e resa superiori.

Estratti di fungo Chaga a ultrasuoni

L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica molto efficace per il rilascio di composti fitochimici da prodotti botanici come piante e funghi.
I funghi Chaga sono ricchi di diversi composti come polisaccaridi, triterpeni e polifenoli, responsabili della maggior parte dei suoi effetti terapeutici e benefici per la salute. I principali composti bioattivi del Chaga sono i polisaccadidi (ad esempio, β-glucani, proteoglicani che comprendono d-galattosio, d-glucosio, d-xilosio e d-mannosio), i triperpenoidi (ad esempio, betulina, acido betulinico), i polifenoli, i fitosteroli (ad esempio, inotodiolo) tra gli altri composti.

L'estrazione a ultrasuoni rompe efficacemente le cellule del fungo chaga e rilascia i composti intracellulari (cioè le sostanze fitochimiche bioattive) nel solvente. L'estrazione a ultrasuoni si basa sul principio di funzionamento della cavitazione acustica. Gli effetti della cavitazione ultrasonica/acustica sono forze di taglio elevate, turbolenze e intensi differenziali di pressione. Queste forze sonomeccaniche rompono le strutture cellulari come le pareti chitinose dei funghi, favoriscono il trasferimento di massa tra il materiale di chaga e il solvente e consentono di ottenere rese di estratto molto elevate in un processo rapido. Inoltre, la sonicazione favorisce la sterilizzazione degli estratti uccidendo batteri e microbi. L'inattivazione microbica mediante sonicazione è il risultato delle forze cavitazionali distruttive della membrana cellulare, della produzione di radicali liberi e del riscaldamento localizzato.

Perché l'estrazione di Chaga a ultrasuoni è così vantaggiosa?

L'estrazione a ultrasuoni viene applicata in molti campi della produzione di estratti, ad esempio estratti botanici e di erbe per alimenti, integratori, prodotti farmaceutici e cosmetici. Un esempio molto importante di estrazione a ultrasuoni è l'estrazione del cannabidiolo (CBD) e di altri composti dalla pianta di cannabis.
Poiché l'estrazione a ultrasuoni è una tecnica di estrazione non termica, i composti bioattivi vengono trattati in modo delicato con le onde ultrasonore, evitando così la degradazione termica dei composti vegetali sensibili. Tutti i parametri del processo a ultrasuoni, ossia ampiezza, intensità, temperatura e pressione, possono essere controllati con precisione. Ciò consente un controllo preciso del processo e della qualità e facilita la ripetizione e la riproduzione dei risultati di estrazione ottenuti. I produttori di estratti apprezzano l'ultrasonicazione per l'affidabile ripetibilità del processo, che aiuta a standardizzare i processi e i prodotti ad alti livelli di qualità.

Estratti di Chaga di alta qualità e ad alto rendimento mediante sonicazione

La ricerca conferma che gli estratti di funghi chaga prodotti con gli ultrasuoni contengono più triterpenoidi di un estratto convenzionale con acqua calda. La tecnica di estrazione a ultrasuoni favorisce il rilascio e l'isolamento di tutti i composti importanti dai funghi chaga (I. obliquus). L'estrazione assistita da ultrasuoni eccelle sui metodi di estrazione alternativi grazie a un'efficienza superiore e a una maggiore biodisponibilità delle sostanze fitochimiche bioattive presenti nell'estratto del fungo. Gli estratti di studi scientifici dimostrano l'elevata efficienza e la resa dell'estrazione ultrasonica del chaga.

Estrazione di polisaccaridi dalla Chaga

Zhang et al. hanno utilizzato l'estrazione assistita da ultrasuoni per sviluppare le condizioni ottimali per l'estrazione di polisaccaridi da I. obliquus, con le condizioni migliori che prevedevano l'uso di acqua come solvente per 15 minuti a 95 °C con estrazione a frequenza di ultrasuoni, che ha dato valori di estrazione dell'1,82%.

Estrazione di betulina/acido betulinico da Chaga

I risultati dimostrano che gli ultrasuoni hanno svolto un ruolo attivo nell'estrazione della betulina e dell'acido betulinico, perché possono forzare l'apertura delle pareti cellulari e promuovere un migliore trasferimento di massa e calore. Questo, a sua volta, aiuta a estrarre con successo le sostanze fitochimiche desiderate in breve tempo e con un'elevata efficienza. Il piccolo aumento delle rese con l'aggiunta della fase di estrazione con solvente dopo l'ultrasuoni indica che la maggior parte di questi composti deve essere stata estratta dalla biomassa. I risultati ottenuti indicano la massima quantità di betulina estraibile nella biomassa. (Alhazmi, 2017) Complessivamente, l'ultrasonicazione ha aumentato notevolmente la resa di betulina e acido betulinico.

Protocollo di estrazione passo per passo

Per isolare un forte estratto a spettro completo dai funghi chaga (Inonotus obliquus), è stato applicato un protocollo di estrazione in due fasi con ultrasuoni di potenza.
Materiale: L'I. obliquus essiccato (100g) viene frantumato in pezzi più piccoli di circa 1,3cm2 (0,5×0.5 pollici). Il materiale dei funghi frantumati viene posto in un becher di vetro da 1,5 l.

1. Fase: Estrazione a freddo con ultrasuoni: La chaga essiccata e macinata viene sospesa in 1000 mL di etanolo al 60% in acqua purificata o distillata (v/v; 60% etanolo : 40% acqua) aggiungendo la miscela di solventi nel becher di vetro con la chaga. Per l'estrazione si utilizza un estrattore a ultrasuoni UP400St dotato di sonotrodo S24d22L2D. Il corno (sonotrodo) dell'estrattore a ultrasuoni viene immerso nella sospensione di funghi e solvente. L'uso di un agitatore è facoltativo, ma può aiutare a trasportare le particelle vegetali in modo uniforme verso il sonotrodo. Assicurarsi che il sonotrodo non tocchi le pareti del becher. Impostare l'ampiezza al 100% e sonicare per circa 10 minuti. L'UP400St è dotato di un sensore di temperatura collegabile. Collegare la termocoppia al sonotrodo e inserire il sensore nella sospensione. Nel menu digitale del dispositivo a ultrasuoni UP400St è possibile impostare un limite superiore di temperatura. L'ultrasuonatore entra in pausa al raggiungimento di questa temperatura massima e si avvia automaticamente non appena la sospensione raggiunge il valore inferiore del ∆T impostato. I valori di ∆T consigliati sono circa 30°C come valore di temperatura superiore e 20°C come valore di temperatura inferiore. L'uso di un bagno d'acqua o di ghiaccio aiuta a mantenere bassa la temperatura durante la sonicazione. Dopo la sonicazione, i solidi dei funghi vengono rimossi per filtrazione e pressatura. Il solvente con le sostanze fitochimiche estratte viene sottoposto a evaporazione sotto vuoto o a rotor-evaporazione, in modo da ottenere la frazione di chaga dall'estrazione con etanolo. I solidi residui di chaga possono essere utilizzati per una seconda fase opzionale di ammollo, l'estrazione a caldo con ultrasuoni.
2. Fase (opzionale): Estrazione a caldo con ultrasuoni: La materia prima di chaga recuperata dalla prima estrazione viene utilizzata nella seconda fase di estrazione a caldo con ultrasuoni per isolare la frazione di sostanze fitochimiche ancora presenti nei funghi chaga. Il materiale fungino viene posto in un becher di vetro, si aggiungono 600 ml di soluzione solvente fresca di etanolo al 60% e acqua al 40% e si riscalda a circa 70°C. Durante la sonicazione, la temperatura può salire fino a 95°C. Il calore aggiuntivo favorisce il rilascio di sostanze fitochimiche residue. Poiché quasi tutti i composti termosensibili sono stati estratti in condizioni termicamente controllate nella fase 1, questa seconda fase può essere applicata facoltativamente per creare un estratto molto forte, completo di tutte le sostanze fitochimiche del fungo chaga. La sospensione viene sonicata con l'UP400St nello stesso modo descritto sopra. Filtrare, pressare e separare i funghi dall'estratto acquoso. Anche i fitocostituenti della seconda estrazione vengono isolati tramite evaporazione.

Entrambe le frazioni di estratto di chaga, dall'estrazione in acqua e in etanolo, vengono miscelate insieme in modo da ottenere un estratto di fungo chaga a spettro completo. Questo estratto può essere formulato in vari prodotti come tinture, capsule o prodotti commestibili.

Questo processo è completamente lineare e scalabile a qualsiasi altro volume. Applicando gli stessi parametri ultrasonici (intensità ultrasonica Ws/L, pressione, temperatura, concentrazione solido/liquido), tutti i risultati dell'estrazione del chaga a ultrasuoni, una volta stabiliti, possono essere semplicemente scalati a volumi più grandi (o più piccoli) ottenendo gli stessi risultati (cioè rese, efficienza del processo).

Gli estratti di funghi prodotti con gli ultrasuoni sono ricchi di polisaccaridi, noti per numerosi effetti benefici sulla salute. L'ultrasuonatore UP100H è un potente estrattore a ultrasuoni da 100 watt per l'estrazione efficiente di funghi medicinali come chaga, criniera di leone, reishi o cordyceps.

La scelta del solvente

L'estrazione a ultrasuoni è compatibile con qualsiasi solvente. Ciò consente di utilizzare il solvente che si preferisce. Nel protocollo di estrazione del chaga sopra riportato si consiglia una soluzione solvente composta da 60% etanolo : 40% acqua (v/v). La combinazione di etanolo e acqua consente di liberare sostanze fitochimiche di diversa polarità. In alternativa, è possibile applicare un'estrazione bifasica utilizzando etanolo in una prima fase di estrazione e acqua in una seconda fase di estrazione. L'estrazione a ultrasuoni con una combinazione di solventi di alcool e acqua rilascia sostanze fitochimiche solubili in acqua e alcool da funghi come il chaga.
L'estrazione è quindi fondamentale per creare estratti di funghi puri e potenti.
Altri solventi utilizzati per l'estrazione dell'Inonotus obliquus sono l'isopropanolo, il metanolo, il metanolo contenente il 10% di acido acetico e l'acetato di etile. Per gli estratti di tipo alimentare, si raccomanda un solvente non tossico, poiché dopo la rimozione del solvente (ad esempio, l'evaporazione) a volte potrebbero rimanere tracce residue nell'estratto.

Perché i bagni a ultrasuoni danno risultati insufficienti nell'estrazione del Chaga?

I bagni a ultrasuoni sono comunemente utilizzati per applicazioni di pulizia delicate. In un bagno a ultrasuoni, la cavitazione acustica avviene in modo incontrollato e distribuito in modo non uniforme in una vasca relativamente grande. Se si mette un becker di vetro con la miscela di funghi e solvente in un bagno a ultrasuoni, le onde ultrasonore, già deboli, devono passare attraverso le pareti del becker, riducendo ulteriormente l'intensità degli ultrasuoni. Ciò significa che l'intensità degli ultrasuoni di una vasca di lavaggio a ultrasuoni è troppo debole per un'estrazione efficace dei funghi. Le pareti cellulari dei funghi contengono chitina, un materiale resistente che rende le cellule dei funghi molto rigide e difficili da rompere. Per rilasciare i composti bioattivi di funghi come il chaga, sono necessari ultrasuoni ad alta intensità. Le sonde a ultrasuoni creano una cavitazione acustica molto più intensa, la forza che rompe le pareti cellulari dei funghi.
 

Il grafico dell'analisi UV-Vis mostra il confronto tra l'estrazione con sonda a ultrasuoni e quella con bagno a ultrasuoni del fungo chaga. L'ultrasuonatore a sonda UP100H (curva nera) fornisce rese significativamente più elevate di composti bioattivi del chaga.

 
Per saperne di più sulle differenze tra sonde ad ultrasuoni e bagni ad ultrasuoni, scoprite come si comportano in termini di efficienza di estrazione!

Ultrasuonatori ad alte prestazioni per l'estrazione del Chaga

L'estrazione a ultrasuoni è una tecnologia di lavorazione affidabile, che facilita e accelera la produzione di estratti di alta qualità da varie materie prime come il chaga e altri funghi. Il portafoglio di Hielscher Ultrasonics copre l'intera gamma, dagli ultrasuoni compatti da laboratorio ai sistemi di estrazione industriali. In questo modo, noi di Hielscher siamo in grado di offrirvi l'ultrasuonatore più adatto alla capacità di processo prevista. Il nostro personale di lunga esperienza vi assisterà dai test di fattibilità e dall'ottimizzazione del processo fino all'installazione del vostro sistema a ultrasuoni a livello di produzione finale.
L'ingombro ridotto dei nostri estrattori a ultrasuoni e la loro versatilità nelle opzioni di installazione li rendono adatti anche a impianti di lavorazione della pectina con spazi ridotti. I processori a ultrasuoni sono installati in tutto il mondo in impianti di produzione di alimenti, prodotti farmaceutici e integratori alimentari.

Hielscher Ultrasonics – Apparecchiature di estrazione sofisticate

Il portafoglio prodotti di Hielscher Ultrasonics copre l'intera gamma di estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni, dalla piccola alla grande scala. Gli accessori aggiuntivi consentono di assemblare facilmente la configurazione di dispositivi a ultrasuoni più adatta al vostro processo di estrazione di chaga. La configurazione ottimale degli ultrasuoni dipende dalla capacità prevista, dal volume, dalla materia prima, dal processo in batch o in linea e dalla tempistica.

Batch e flusso continuo

Gli ultrasuonatori Hielscher possono essere utilizzati per il trattamento batch e continuo a flusso continuo. La lavorazione in batch a ultrasuoni è ideale per testare il processo, ottimizzarlo e per la produzione di piccole e medie dimensioni. Per la produzione di grandi volumi di funghi chaga, la lavorazione in linea potrebbe essere più vantaggiosa. Un processo di miscelazione continua in linea richiede un'impostazione sofisticata – che consiste in una pompa, tubi o tubazioni e serbatoi -, ma è altamente efficiente, rapido e richiede molta meno manodopera. Tutti i sistemi industriali possono funzionare a pressioni elevate, il che aumenta la cavitazione e quindi l'efficienza dell'estrazione. Hielscher Ultrasonics ha l'impianto di estrazione più adatto al vostro volume di estrazione e agli obiettivi del processo.

Estrattori a ultrasuoni per ogni capacità di prodotto

La gamma di prodotti Hielscher Ultrasonics copre l'intero spettro dei processori a ultrasuoni, dagli ultrasuoni compatti da laboratorio ai sistemi da banco e pilota, fino ai processori a ultrasuoni completamente industriali con la capacità di lavorare carichi di camion all'ora. L'intera gamma di prodotti ci permette di offrirvi l'estrattore a ultrasuoni più adatto al vostro chaga e ad altri funghi, alla capacità di processo e agli obiettivi di produzione.
I sistemi da banco a ultrasuoni sono ideali per le prove di fattibilità e l'ottimizzazione dei processi. Lo scale-up lineare basato sui parametri di processo stabiliti rende molto facile aumentare le capacità di lavorazione da lotti più piccoli alla produzione commerciale completa. L'up-scaling può essere effettuato installando un'unità di estrazione a ultrasuoni più potente o raggruppando più ultrasuoni in parallelo. Con il modello UIP16000, Hielscher offre l'estrattore a ultrasuoni più potente al mondo.

Ampiezze controllabili con precisione per risultati ottimali

Tutti gli ultrasuonatori Hielscher sono controllabili con precisione e quindi affidabili nella produzione. L'ampiezza è uno dei parametri di processo cruciali che influenzano l'efficienza e l'efficacia dell'estrazione a ultrasuoni di sostanze fitochimiche dal fungo chaga (Inonotus obliquus).
Tutti gli ultrasuoni Hielscher’ I processori consentono l'impostazione precisa dell'ampiezza. I sonotrodi e le trombe booster sono accessori che permettono di modificare l'ampiezza in una gamma ancora più ampia. I processori industriali a ultrasuoni Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate e l'intensità ultrasonica richiesta per le applicazioni più impegnative. Ampiezze fino a 200 μm possono essere facilmente eseguite in modo continuo in funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Le impostazioni precise dell'ampiezza e il monitoraggio permanente dei parametri del processo a ultrasuoni tramite un software intelligente consentono di trattare la materia prima dei funghi con le condizioni ultrasoniche più efficaci. Sonicazione ottimale per i migliori risultati di estrazione!
La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni gravose e in ambienti difficili. Questo rende le apparecchiature a ultrasuoni Hielscher uno strumento di lavoro affidabile che soddisfa le vostre esigenze di estrazione.

Test facili e senza rischi

I processi a ultrasuoni possono essere scalati in modo completamente lineare. Ciò significa che ogni risultato ottenuto con un ultrasuonatore da laboratorio o da banco può essere scalato esattamente allo stesso risultato utilizzando gli stessi parametri di processo. Ciò rende l'ultrasonicazione ideale per la verifica di fattibilità senza rischi, l'ottimizzazione dei processi e la successiva implementazione nella produzione commerciale. Contattateci per sapere come la sonicazione può aumentare la vostra produzione di estratto di chaga.

Massima qualità – Progettato e prodotto in Germania

In qualità di azienda a conduzione familiare, Hielscher dà priorità ai più elevati standard di qualità per i suoi processori a ultrasuoni. Tutti gli ultrasuoni sono progettati, prodotti e accuratamente testati nella nostra sede di Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza e l'affidabilità delle apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher ne fanno un cavallo di battaglia nella vostra produzione. Il funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, a pieno carico e in ambienti difficili è una caratteristica naturale degli estrattori ad alte prestazioni di Hielscher.
È possibile acquistare processori a ultrasuoni Hielscher di qualsiasi dimensione e configurati esattamente in base alle esigenze del processo di estrazione dei funghi. Dal trattamento dei funghi in un piccolo becher da laboratorio alla miscelazione continua di fanghi di funghi a livello industriale, Hielscher Ultrasonics offre il processore a ultrasuoni adatto a voi! Contattateci – siamo lieti di consigliarvi la configurazione ad ultrasuoni ideale!

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori: