Estratto di criniera di leone ottenuto con gli ultrasuoni

Gli estratti della specie fungina Hericium erinaceus, nota come fungo criniera di leone, vengono prodotti con la massima efficienza mediante sonicazione. Gli estrattori a ultrasuoni rompono rapidamente la matrice cellulare fungina e consentono l’estrazione completa dei composti bioattivi dal micelio e dal corpo fruttifero della criniera di leone.

Estrazione del fungo criniera di leone assistita dagli ultrasuoni

Composti bioattivi nella criniera di leone: Hericium erinaceus, noto anche con i nomi comuni di criniera di leone, yamabushitake giapponese, pom pom, dente barbuto, riccio o fungo testa di scimmia, è un fungo utilizzato da decenni nella medicina tradizionale e a scopo terapeutico. La criniera di leone contiene numerosi composti bioattivi: polisaccaridi, steroli, glicoproteine, terpenoidi (ad es. erinacine), nonché composti fenolici e volatili (ad es. ericenoni). Queste sostanze sono note per i loro effetti antiossidanti, antidiabetici, antitumorali, antinfiammatori, antimicrobici, antiiperglicemici e ipolipidemici. La ricerca scientifica ha dimostrato che i composti della criniera di leone possono migliorare lo sviluppo e la funzione neuronale e potrebbero proteggere i nervi dai danni. Pertanto, attualmente questo fungo viene sperimentato come trattamento terapeutico per la demenza.

Questo video dimostra l’estrazione altamente efficiente dei funghi criniera di leone con l’omogeneizzatore a ultrasuoni Hielscher UP200Ht. L’estrazione a ultrasuoni è la tecnica ideale per produrre estratti di alta qualità a spettro completo contenenti polisaccaridi come i beta-glucani, nonché ericenoni ed erinacine.

Estrazione della criniera di leone mediante ultrasuoni:
L’estrazione della criniera di leone mediante ultrasuoni è una tecnica che utilizza ultrasuoni ad alta potenza per estrarre composti bioattivi dal corpo fruttifero o dal micelio del fungo criniera di leone (Hericium erinaceus). La criniera di leone è un noto fungo medicinale e contiene vari composti bioattivi benefici per la salute, quali polisaccaridi, beta-glucani, ericenoni, erinacine e antiossidanti.
Il processo di estrazione dei funghi mediante ultrasuoni prevede l’utilizzo di sonicatori a sonda che generano un’intensa cavitazione in un mezzo liquido (come acqua, etanolo o metanolo) contenente il materiale fungino. La cavitazione ultrasonica generata provoca la rottura delle pareti cellulari del materiale fungino, rilasciando i composti bioattivi nel liquido / solvente. Le onde ultrasoniche migliorano inoltre il trasferimento di massa dei composti bioattivi dal materiale fungino al solvente, aumentando l’efficienza di estrazione.
L’estrazione dei funghi mediante ultrasuoni è una tecnica di isolamento molto efficiente e rapida che non richiede temperature elevate né sostanze chimiche nocive. I composti bioattivi estratti possono essere utilizzati per varie applicazioni, quali integratori alimentari, alimenti funzionali e nutraceutici. Inoltre, il metodo di estrazione della criniera di leone mediante ultrasuoni è rispettoso dell’ambiente e sostenibile, il che lo rende una scelta ideale per estrarre composti bioattivi da fonti naturali.

Questi vantaggi rendono la sonicazione un’eccellente tecnica di estrazione per ottenere estratti di funghi di alta qualità e spiegano perché i sonicatori Hielscher vengono utilizzati in tutto il mondo nei laboratori e nell’industria per la produzione di estratti di funghi.

Protocollo per l’estrazione della criniera di leone mediante ultrasuoni

Valu et al. (2020) hanno dimostrato una procedura di estrazione altamente efficiente per ottenere e concentrare i prodotti bioattivi della biomassa di H. erinaceus, basata sui principi dell’estrazione mediante ultrasuoni. Il dispositivo utilizzato per l’estrazione era un processore a ultrasuoni Hielscher (Hielscher UIP1000hdT, 1000 Watts, 20 kHz) con sonotrodo BS4d40 (diametro di 40 mm). Prima degli esperimenti di estrazione, il processore a ultrasuoni è stato calibrato per determinare il consumo netto di potenza. Durante il processo di sonicazione, questo valore veniva automaticamente sottratto dal consumo lordo di energia, consentendo così di determinare la potenza netta erogata al mezzo di estrazione. Durante gli esperimenti, i campioni sono stati posti in una sacca di ghiaccio con agitazione magnetica continua per mantenere bassa la temperatura dei campioni. Al termine dell’estrazione, i campioni sono stati filtrati sotto vuoto e successivamente centrifugati (2500× g per 5 min). Per eliminare acqua e alcol dai surnatanti è stato utilizzato un evaporatore rotante. I residui di acqua e alcol rimasti nei campioni sono stati sottoposti a liofilizzazione per ottenere un estratto in polvere. In alternativa, il solvente può essere rimosso utilizzando un filtro sotto vuoto e un evaporatore rotante sotto vuoto per ottenere un concentrato di funghi.
 

 
Le condizioni di estrazione ottimizzate mediante ultrasuoni erano le seguenti:

• sonicatore UIP1000hdT con sonotrodo BS4d40: ampiezza del 100%, ciclo del 100%)
• Hericium erinaceus essiccato e macinato
• solvente: etanolo acquoso all’80%
• rapporto solvente–materiale: 1:30 (g/mL)
• tempo di estrazione: 45 min

Il contenuto totale di composti fenolici in questo estratto ottimizzato di H. erinaceus era di 23,2 mg GAE/g DM e, nel test DPPH, l’attività antiossidante ha raggiunto un’IC50 di 87,2 μg/mL.
Il gruppo di ricerca ha dimostrato con successo che l’estrazione mediante ultrasuoni favorisce efficacemente l’isolamento degli antiossidanti presenti in Hericium erinaceus, in particolare polifenoli e flavonoidi correlati al diterpenoide erinacina A, noto per la sua elevata attività antiossidante.
(cfr. Valu et al., 2020)

In questo video mostriamo l’estrazione a ultrasuoni dei funghi chaga in acqua fredda. Hielscher UP100H è un omogeneizzatore a ultrasuoni da 100 watt. Questa sonda da 14mm – MS14 – è particolarmente adatta all’estrazione di sostanze vegetali in piccoli lotti. È possibile regolare l’intensità tramite la manopola dell’ampiezza. Per questa dimostrazione di estrazione utilizziamo un’intensità del 100%.

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La criniera di leone è ricca di chitina. Come tutti i funghi, la criniera di leone contiene molta chitina nelle sue pareti cellulari. La chitina è un biopolimero tenace che conferisce alle pareti cellulari elevata rigidità e resistenza. A causa del suo elevato contenuto di chitina, la criniera di leone non dovrebbe essere consumata cruda, poiché la chitina è difficilmente digeribile e può causare disturbi gastrici.
Per rompere le pareti cellulari della criniera di leone ed estrarre i composti bioattivi intracellulari sono necessarie forze intense. Pertanto, i bagni a ultrasuoni o le vasche di pulizia non forniscono i risultati di estrazione desiderati.
Scopri di più sul confronto dell’efficienza tra un sonicatore a sonda e un bagno a ultrasuoni!
Al contrario, le sonde a ultrasuoni generano localmente onde ultrasoniche ad alta intensità e cavitazione, che forniscono l’energia necessaria per disgregare le pareti cellulari dei funghi contenenti chitina. Inoltre, la sonicazione a sonda è un metodo di estrazione non termico che impedisce la degradazione termica dei composti bioattivi dovuta al calore. Pertanto, i sonicatori a sonda rappresentano la tecnica di estrazione più efficiente per i funghi medicinali.
 
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La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:

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Bibliografia / Riferimenti

• Valu, Mihai-Vlad; Liliana Cristina Soare; Nicoleta Anca Sutan; Catalin Ducu; Sorin Moga; Lucian Hritcu; Razvan Stefan Boiangiu; Simone Carradori (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods 9, No. 12, 2020.
• Valu, M.-V.; Soare,L.C.; Ducu, C.; Moga, S.; Negrea, D.; Vamanu, E.; Balseanu, T.-A.; Carradori, S.; Hritcu, L.; Boiangiu, R.S. (2021): Hericium erinaceus (Bull.) Pers. Ethanolic Extract with Antioxidant Properties on Scopolamine-Induced Memory Deficits in a Zebrafish Model of Cognitive Impairment. Journal of Fungi 2021, 7, 477.
• Venturella, G.; Ferraro, V.; Cirlincione, F.; Gargano, M. L. (2021): Medicinal Mushrooms: Bioactive Compounds, Use, and Clinical Trials. International Journal of Molecular Sciences, 22(2), 634.
• Picture of Hericium By Jim Champion / Hericium erinaceum on an old tree in Shave Wood, New Forest / CC BY-SA 2.0

Informazioni utili

Composti bioattivi dei funghi: micelio e corpo fruttifero a confronto

Sia gli estratti di micelio sia quelli di corpo fruttifero possono essere prodotti mediante estrazione a ultrasuoni ed entrambi offrono vantaggi specifici. Quale sia il migliore dipende dall’impiego specifico e dai risultati desiderati.
Gli estratti di micelio sono generalmente meno costosi e più facili da produrre in grandi quantità rispetto agli estratti di corpo fruttifero, il che li rende più accessibili. Il micelio contiene inoltre numerosi composti benefici, quali polisaccaridi, ergosterolo ed enzimi.
D’altro canto, gli estratti di corpo fruttifero contengono livelli più elevati di beta-glucani, triterpenoidi e altri composti che sono stati associati a benefici per la salute. I corpi fruttiferi tendono inoltre a contenere una gamma più diversificata di composti e, in alcuni casi, possono essere più potenti.
In definitiva, la scelta tra estratti di micelio ed estratti di corpo fruttifero dipenderà dall’applicazione specifica e dagli effetti desiderati. Se cerchi un sostegno al sistema immunitario, ad esempio, un estratto di micelio può essere una buona opzione grazie al suo elevato contenuto di polisaccaridi. Se cerchi un sostegno alle funzioni cognitive, un estratto di corpo fruttifero può essere una scelta migliore grazie al suo elevato contenuto di triterpenoidi. Va inoltre ricordato che estratti di alta qualità ottenuti sia dal micelio sia dal corpo fruttifero possono essere efficaci e benefici per diversi scopi.

Qual è il metodo migliore per estrarre i beta-glucani dalla criniera di leone?

L’estrazione mediante ultrasuoni in acqua fredda è la tecnica migliore per rilasciare i composti idrosolubili dai funghi, ad esempio dal corpo fruttifero della criniera di leone. L’estrazione mediante ultrasuoni in acqua fredda perfora e rompe le tenaci pareti cellulari dei funghi per rilasciare dalla matrice cellulare i composti bioattivi, quali i β-glucani. Poiché la sonicazione è un processo delicato, non danneggia i composti fitochimici e impedisce la degradazione di tutti i composti bioattivi benefici per la salute, inclusi i beta-glucani.

Quali sono i vantaggi di un estratto di funghi?

Il processo di estrazione, ad esempio l’estrazione mediante ultrasuoni, rilascia dalla matrice cellulare i composti bioattivi, quali i beta-glucani. Pertanto, gli estratti di funghi contengono quantità maggiori di composti bioattivi rispetto alla polvere di funghi macinati. La frazione principale dei β-glucani, che sono polimeri ad alto peso molecolare, è solubile in acqua. Per questo motivo, l’estrazione mediante ultrasuoni in acqua fredda non è soltanto un metodo di estrazione salutare e rispettoso dell’ambiente, ma rilascia efficacemente i β-glucani dalle cellule fungine nell’acqua. Con l’estratto diventa possibile produrre preparati terapeutici e integratori alimentari contenenti una quantità costante di molecole bioattive in ogni dose.

Composti bioattivi nella criniera di leone

Tra i metaboliti bioattivi molto importanti e ampiamente studiati figurano anche le erinacine (A–I), un gruppo di diterpenoidi di tipo ciatino estratti dal micelio di Hericium erinaceus, o criniera di leone, o yamabushitake, e gli ericenoni (C–H), derivati dell’alcol benzilico estratti dal corpo fruttifero. Entrambi i gruppi di composti possono attraversare facilmente la barriera ematoencefalica e hanno dimostrato effetti neurotropi e neuroprotettivi. È stato riportato che inducono la sintesi del fattore di crescita nervoso (NGF), sia in vitro sia in vivo. Tuttavia, questo fungo medicinale possiede anche proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, antitumorali, immunostimolanti, antidiabetiche, antimicrobiche, ipolipidemiche e antiiperglicemiche, sebbene il suo impiego più frequente sia nel trattamento delle malattie neurodegenerative e del deterioramento cognitivo.
È stato dimostrato che l’erinacina A, il principale rappresentante del gruppo delle erinacine, esercita un’efficace azione protettiva contro la malattia di Parkinson. In un modello murino della malattia di Parkinson indotto da 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP), l’erinacina A ha prodotto una riduzione della perdita di cellule dopaminergiche indotta da MPTP, della morte cellulare apoptotica indotta dallo stress ossidativo e dei livelli di glutatione, nitrotirosina e 4-idrossi-2-nonenale (4-HNE); ha inoltre invertito i deficit motori associati a MPTP e ridotto il danno da citotossicità e apoptosi delle cellule neuronali indotte da 1-metil-4-fenilpiridinio (MPP), attraverso un’attivazione sostenuta dallo stress del reticolo endoplasmatico (ER) delle vie IRE1α/TRAF2, JNK1/2 e p38 MAPK, l’espressione della proteina omologa di C/EBP (CHOP), di IKB-β e di NF-κB, nonché di Fas e Bax. Questo metabolita si è dimostrato efficace anche contro l’ictus ischemico, come riportato in uno studio sui ratti in cui sono state osservate una riduzione dell’apoptosi neuronale e delle dimensioni della cavità cerebrale causata dall’ictus, agendo sulle vie iNOS/specie reattive dell’azoto (RNS) e protein chinasi p38 attivata da mitogeni (MAPK)/proteina omologa della proteina legante l’enhancer CCAAT (CHOP).
È stato inoltre riportato che l’erinacina A possiede una significativa attività antitumorale nelle cellule umane di carcinoma gastrico TSGH 9201, nelle quali ha indotto una significativa apoptosi associata a una maggiore fosforilazione delle vie della chinasi di adesione focale/protein chinasi FAK/Akt/p70S6K e della chinasi serina/treonina PAK-1. Ha inoltre determinato un aumento della citotossicità e della produzione di ROS, una riduzione dell’invasività, l’attivazione delle caspasi e l’espressione del recettore della necrosi tumorale TRAIL. La forte azione antitumorale di questo metabolita è stata successivamente confermata da uno studio recente, sia in vitro su due linee cellulari umane di carcinoma del colon (DLD-1 e HCT-116), sia in vivo in un modello murino, che ne ha ulteriormente chiarito i meccanismi. Gli effetti del trattamento comprendevano la stimolazione delle vie di attivazione dell’apoptosi estrinseca (TNFR, Fas, FasL, caspasi), la soppressione dell’espressione delle molecole antiapoptotiche Bcl-2 e Bcl-XL e la fosforilazione della chinasi N-terminale di Jun JNK1/2, sensibile agli stimoli da stress, di NF-κB p50 e di p330. È stato inoltre dimostrato che l’aumento dell’espressione delle molecole dei recettori di morte attraverso la via JNK MAPK/p300/NF-κB è mediato dalla modificazione dell’istone H3K9K14ac; i risultati del saggio in vivo hanno infatti rivelato un aumento dei livelli dell’istone H3K9K14ac, nonché dell’acetilazione degli istoni sui promotori di Fas, FasL e TNFR.
Un’altra erinacina, l’erinacina C, è nota per le sue azioni contro la neuroinfiammazione e per le sue azioni neuroprotettive, che potrebbero essere ottenute attraverso un meccanismo di inibizione dell’espressione delle proteine IκB, p-IκBα (coinvolte nella cascata di trasduzione del segnale a monte di NF-κB) e ossido nitrico sintasi inducibile (iNOS), e attraverso l’attivazione della via Nrf2/HO-1 protettiva contro lo stress. Il trattamento delle cellule microgliali umane BV2 con infiammazione indotta da LPS ha determinato una riduzione dei livelli di ossido nitrico (NO), IL-6, TNF-α e iNOS, l’inibizione dell’espressione di NF-κB e della fosforilazione delle proteine IκBα (p-IκBα), nonché l’inibizione della proteina 1 associata a ECH di tipo Kelch (Keap1), un aumento del fattore di trascrizione nucleare correlato al fattore eritroide 2 (Nrf2) e dell’espressione della proteina eme ossigenasi-1 (HO-1).
(estratto da Venturella et al., 2021)