Estrazione del chaga altamente efficiente mediante sonicazione

I funghi chaga (Inonotus obliquus) sono ricchi di composti fitochimici molto potenti (ad esempio polisaccaridi, acido betulinico, triterpenoidi), noti per contribuire alla salute e combattere le malattie. L’impiego di una frequenza ultrasonica ad alta potenza per l’estrazione del chaga è la tecnica preferita per produrre estratti di chaga superiori, con la massima qualità e resa.

Estratti di fungo chaga mediante ultrasuoni

L’estrazione a ultrasuoni è una tecnica altamente efficace per liberare composti fitochimici da materiali botanici come piante e funghi.
I funghi chaga sono ricchi di diversi composti, come polisaccaridi, triterpeni e polifenoli, responsabili della maggior parte dei loro effetti benefici per la salute e terapeutici. I principali composti bioattivi del chaga sono polisaccaridi (ad esempio β-glucani, proteoglicani comprendenti d-galattosio, d-glucosio, d-xilosio e d-mannosio), triterpenoidi (ad esempio betulina, acido betulinico), polifenoli e fitosteroli (ad esempio inotodiolo), oltre ad altri composti.

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

Perché l’estrazione del chaga a ultrasuoni è così vantaggiosa?

L’estrazione a ultrasuoni viene applicata in molti ambiti della produzione di estratti, ad esempio estratti botanici ed erboristici per alimenti, integratori, prodotti farmaceutici e cosmetici. Un esempio particolarmente rilevante 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 delicatamente con onde ultrasoniche, 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 rende semplice ripetere e riprodurre i risultati di estrazione già ottenuti. I produttori di estratti apprezzano la sonicazione per l’affidabile ripetibilità del processo, che aiuta a standardizzare processi e prodotti a livelli qualitativi elevati.

Estratti di chaga di alta qualità e ad alta resa mediante sonicazione

La ricerca conferma che gli estratti di fungo chaga prodotti mediante ultrasuoni contengono più triterpenoidi rispetto a un estratto convenzionale ottenuto 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 supera i metodi di estrazione alternativi grazie a una maggiore efficienza e a una migliore biodisponibilità dei composti fitochimici bioattivi nell’estratto di fungo. Gli estratti degli studi scientifici dimostrano l’elevata efficienza e resa dell’estrazione del chaga a ultrasuoni.

Estrazione dei polisaccaridi dal chaga

Zhang et al. hanno utilizzato l’estrazione assistita da ultrasuoni per individuare le condizioni ottimali per l’estrazione dei polisaccaridi da I. obliquus; le condizioni migliori prevedevano l’uso di acqua come solvente per 15 minuti a 95 °C con estrazione a frequenza ultrasonica, ottenendo valori di estrazione pari a 1,82%

Estrazione di betulina / acido betulinico dal chaga

I risultati mostrano che gli ultrasuoni hanno svolto un ruolo attivo nell’estrazione di betulina e acido betulinico, perché possono forzare l’apertura delle pareti cellulari e favorire un migliore trasferimento di massa e calore. Questo, a sua volta, aiuta a estrarre con successo i composti fitochimici desiderati in tempi brevi e con elevata efficienza. Il piccolo aumento delle rese ottenuto aggiungendo una fase di estrazione con solvente dopo la sonicazione indicava che la maggior parte di questi composti doveva essere già stata estratta dalla biomassa. I risultati ottenuti indicano la quantità massima di betulina estraibile dalla biomassa. (Alhazmi, 2017) Nel complesso, la sonicazione ha aumentato notevolmente la resa di betulina e acido betulinico.

Protocollo di estrazione passo dopo passo

Per isolare un potente estratto a spettro completo dai funghi chaga (Inonotus obliquus), si applica un protocollo di estrazione in due fasi che utilizza ultrasuoni di potenza.
Materiale: I. obliquus essiccato (100g) viene frantumato in pezzi più piccoli di circa 1,3cm² (0,5×0,5 pollici). Il materiale fungino frantumato viene posto in un becher di vetro da 1,5L.

1. Fase: estrazione a freddo a ultrasuoni: Il chaga essiccato e macinato viene sospeso 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 contenente il chaga. Per l’estrazione si utilizza un estrattore a ultrasuoni UP400St dotato di sonotrodo S24d22L2D. La sonda (sonotrodo) del sonicatore viene immersa nella sospensione di fungo e solvente. L’uso di un agitatore è facoltativo, ma può aiutare a trasportare uniformemente le particelle vegetali verso il sonotrodo. Assicurarsi che il sonotrodo non tocchi le pareti del becher. Impostare l’ampiezza al 100% e sottoporre a sonicazione per circa 10 min. L’UP400St è dotato di un sensore di temperatura collegabile. Collegare la termocoppia al sonicatore e inserire il sensore nella sospensione. Nel menu digitale del dispositivo a ultrasuoni UP400St è possibile impostare un limite superiore di temperatura. Il sonicatore si arresta temporaneamente quando viene raggiunta questa temperatura massima e riparte automaticamente non appena la sospensione raggiunge il valore inferiore del ∆T impostato. I valori di ∆T consigliati sono circa 30°C come temperatura superiore e 20°C come 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 del fungo vengono rimossi mediante filtrazione e pressatura. Il solvente contenente i composti fitochimici estratti viene sottoposto a evaporazione sotto vuoto o con evaporatore rotante, ottenendo infine la frazione di chaga derivante dall’estrazione con etanolo. I solidi residui del chaga possono essere utilizzati per una seconda fase facoltativa di macerazione, l’estrazione a caldo a ultrasuoni.
2. Fase (facoltativa): estrazione a caldo a ultrasuoni: La materia prima di chaga recuperata dalla prima estrazione viene utilizzata nella seconda fase di estrazione a caldo a ultrasuoni per isolare la frazione di composti fitochimici ancora presenti nei funghi chaga. Il materiale fungino viene posto in un becher di vetro, si aggiungono 600mL di soluzione solvente fresca composta da 60% etanolo : 40% acqua e si riscalda a circa 70°C. Durante la sonicazione, la temperatura può salire fino a 95°C. Il calore aggiuntivo favorisce il rilascio dei composti fitochimici residui. 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 potente, completo di tutti i composti fitochimici del fungo chaga. La sospensione viene sottoposta a sonicazione 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 mediante evaporazione.

Le due frazioni dell’estratto di chaga, ottenute dall’estrazione con acqua e con etanolo, vengono miscelate insieme per 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 scalabile in modo lineare a qualsiasi altro volume. Applicando gli stessi parametri ultrasonici (intensità ultrasonica Ws/L, pressione, temperatura, concentrazione solido:liquido), tutti i risultati già ottenuti nell’estrazione del chaga a ultrasuoni possono essere facilmente trasferiti a volumi maggiori (o minori), ottenendo gli stessi risultati (ossia rese ed efficienza del processo).

Gli estratti di funghi prodotti mediante ultrasuoni sono ricchi di polisaccaridi, noti per numerosi effetti benefici sulla salute. Il sonicatore 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 preferito. Nel protocollo di estrazione del chaga riportato sopra consigliamo una soluzione solvente composta da 60% etanolo : 40% acqua (v/v). La combinazione di etanolo e acqua consente di liberare composti fitochimici di diversa polarità. In alternativa, è possibile applicare un’estrazione in due fasi, utilizzando etanolo nella prima fase di estrazione e acqua nella seconda. L’estrazione a ultrasuoni con una combinazione di solventi costituita da alcol e acqua libera composti fitochimici idrosolubili e solubili in alcol da funghi come il chaga.
Pertanto, l’estrazione è fondamentale per ottenere estratti di funghi puri e potenti.
Altri solventi utilizzati per l’estrazione di Inonotus obliquus sono, tra gli altri, isopropanolo, metanolo, metanolo contenente 10% di acido acetico e acetato di etile. Per gli estratti destinati all’uso alimentare si consiglia un solvente non tossico, poiché dopo la rimozione del solvente (ad esempio mediante evaporazione) possono talvolta rimanere tracce residue nell’estratto.

Perché i bagni a ultrasuoni danno risultati insufficienti nell’estrazione del chaga?

I bagni a ultrasuoni vengono comunemente utilizzati per applicazioni di pulizia delicata. In un bagno a ultrasuoni, la cavitazione acustica si verifica in modo incontrollato e con una distribuzione non uniforme in una vasca relativamente grande. Se si inserisce un becher di vetro contenente la miscela di fungo e solvente in un bagno a ultrasuoni, le onde ultrasoniche già deboli devono attraversare le pareti del becher, riducendo ulteriormente l’intensità degli ultrasuoni. Ciò significa che l’intensità degli ultrasuoni di una vasca di pulizia a ultrasuoni è troppo debole per un’estrazione efficiente dei funghi. Le pareti cellulari dei funghi contengono chitina, un materiale resistente che rende le cellule fungine molto rigide e difficili da disgregare. Per liberare i composti bioattivi da funghi come il chaga sono necessari ultrasuoni ad alta intensità. Le sonde a ultrasuoni generano 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 del fungo chaga con sonda a ultrasuoni e con bagno a ultrasuoni. Il sonicatore a sonda UP100H (curva nera) fornisce rese significativamente più elevate di composti bioattivi del chaga.

 
Scoprite di più sulle differenze tra sonde a ultrasuoni e bagni a ultrasuoni e confrontatene l’efficienza di estrazione!

Sonicatori ad alte prestazioni per l’estrazione del chaga

L’estrazione a ultrasuoni è una tecnologia di trattamento affidabile che facilita e accelera la produzione di estratti di alta qualità da varie materie prime, come il chaga e altri funghi. La gamma di Hielscher Ultrasonics comprende tutti i dispositivi, dai sonicatori compatti da laboratorio ai sistemi di estrazione industriali. Noi di Hielscher possiamo quindi offrirvi il sonicatore più adatto alla capacità di processo prevista. Il nostro personale con molti anni di esperienza vi assisterà dai test di fattibilità e dall’ottimizzazione del processo fino all’installazione del vostro sistema a ultrasuoni nella fase di produzione finale.
L’ingombro ridotto dei nostri estrattori a ultrasuoni, insieme alla versatilità delle opzioni di installazione, consente di integrarli anche in impianti di lavorazione della pectina con spazi limitati. I processori a ultrasuoni sono installati in tutto il mondo in stabilimenti di produzione alimentare, farmaceutica e di integratori nutrizionali.

Hielscher Ultrasonics – Apparecchiature di estrazione avanzate

La gamma di prodotti di Hielscher Ultrasonics comprende l’intera gamma di estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni, dalla piccola alla grande scala. Gli accessori aggiuntivi consentono di assemblare facilmente la configurazione del dispositivo a ultrasuoni più adatta al vostro processo di estrazione del chaga. La configurazione ottimale del sistema a ultrasuoni dipende dalla capacità prevista, dal volume, dalla materia prima, dal processo in lotti o in linea e dai tempi previsti.

Trattamento in lotti e a flusso continuo

I sonicatori Hielscher possono essere utilizzati per il trattamento in lotti e a flusso continuo. Il trattamento a ultrasuoni in lotti è ideale per le prove di processo, l’ottimizzazione e la produzione su piccola e media scala. Per la produzione di grandi volumi di fungo chaga, il trattamento in linea può essere più vantaggioso. Un processo di miscelazione continuo in linea richiede una configurazione avanzata – composta da una pompa, tubi flessibili o tubazioni e serbatoi – ma è altamente efficiente, rapido e richiede una quantità di lavoro significativamente inferiore. Tutti i sistemi industriali possono funzionare a pressioni elevate, che aumentano la cavitazione e, di conseguenza, l’efficienza di estrazione. Hielscher Ultrasonics dispone della configurazione di estrazione più adatta al vostro volume di estrazione e ai vostri obiettivi di processo.

Estrattori a ultrasuoni per ogni capacità produttiva

La gamma di prodotti di Hielscher Ultrasonics copre l’intero spettro dei processori a ultrasuoni, dai sonicatori compatti da laboratorio ai sistemi da banco e pilota, fino ai processori a ultrasuoni interamente industriali in grado di trattare carichi di camion ogni ora. La gamma completa di prodotti ci consente 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 a ultrasuoni da banco sono ideali per i test di fattibilità e l’ottimizzazione del processo. L’aumento di scala lineare basato su parametri di processo consolidati rende molto semplice incrementare le capacità di trattamento, passando da piccoli lotti alla produzione commerciale completa. L’aumento di scala può essere realizzato installando un estrattore a ultrasuoni più potente oppure raggruppando più sonicatori in parallelo. Con l’UIP16000, Hielscher offre l’estrattore a ultrasuoni più potente al mondo.

Ampiezze controllabili con precisione per risultati ottimali

Tutti i sonicatori Hielscher sono controllabili con precisione e costituiscono quindi strumenti di lavoro affidabili nella produzione. L’ampiezza è uno dei parametri di processo cruciali che influenzano l’efficienza e l’efficacia dell’estrazione a ultrasuoni dei composti fitochimici dal fungo chaga (Inonotus obliquus).
Tutti i processori di Hielscher Ultrasonics consentono di impostare l’ampiezza con precisione. I sonotrodi e gli amplificatori meccanici di ampiezza sono accessori che consentono di modificare l’ampiezza in un intervallo ancora più ampio. I processori a ultrasuoni industriali Hielscher possono generare ampiezze molto elevate e fornire l’intensità ultrasonica richiesta per applicazioni impegnative. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente mantenute in funzionamento continuo 24/7.
Le impostazioni precise dell’ampiezza e il monitoraggio costante dei parametri del processo a ultrasuoni mediante software intelligente consentono di trattare la materia prima fungina nelle condizioni ultrasoniche più efficaci. Sonicazione ottimale per i migliori risultati di estrazione!
La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente il funzionamento 24/7 in condizioni di lavoro gravose e in ambienti impegnativi. Questo rende le apparecchiature a ultrasuoni Hielscher uno strumento di lavoro affidabile che soddisfa le vostre esigenze di estrazione.

Test semplici e senza rischi

I processi a ultrasuoni possono essere scalati in modo completamente lineare. Ciò significa che ogni risultato ottenuto utilizzando un sonicatore da laboratorio o da banco può essere trasferito a una scala diversa con esattamente lo stesso risultato, utilizzando esattamente gli stessi parametri di processo. Questo rende la sonicazione ideale per test di fattibilità senza rischi, per l’ottimizzazione del processo e per la successiva implementazione nella produzione commerciale. Contattateci per scoprire come la sonicazione può aumentare la vostra produzione di estratto di chaga.

Massima qualità – Progettati e prodotti in Germania

In quanto azienda a proprietà e gestione familiare, Hielscher dà priorità ai più elevati standard qualitativi per i propri processori a ultrasuoni. Tutti i sonicatori sono progettati, prodotti e accuratamente collaudati presso la nostra sede centrale di Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza e l’affidabilità delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher le rendono uno strumento di lavoro solido nella vostra produzione. Il funzionamento 24/7 a pieno carico e in ambienti impegnativi è una caratteristica naturale degli estrattori ad alte prestazioni Hielscher.
Potete acquistare un processore a ultrasuoni Hielscher in qualsiasi dimensione e configurato esattamente secondo i requisiti del vostro processo di estrazione dei funghi. Dal trattamento dei funghi in un piccolo becher da laboratorio alla miscelazione a flusso continuo di sospensioni di funghi su scala industriale, Hielscher Ultrasonics offre il sonicatore adatto a voi! Contattateci – saremo lieti di consigliarvi la configurazione a ultrasuoni ideale!

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: