Estratto di criniera di leone ottenuto con gli ultrasuoni
Gli estratti della specie fungina Hericium erinaceus, nota come fungo della criniera del leone, sono prodotti in modo più efficiente utilizzando gli ultrasuoni. Gli estrattori a ultrasuoni aprono rapidamente la matrice cellulare del fungo e consentono l'estrazione completa dei composti bioattivi dal micelio e dal corpo fruttifero della criniera di leone.
Estrazione del fungo della criniera del leone assistita da ultrasuoni
Composti bioattivi nella criniera di leone: L'Hericium erinaceus, conosciuto anche con i nomi comuni di criniera di leone, yamabushitake giapponese, pom pom, dente di cane, riccio o fungo testa di scimmia, è un fungo utilizzato da decenni come medicina tradizionale e terapeutica. La criniera di leone contiene molti composti bioattivi, polisaccaridi, steroli, glicoproteine, terpenoidi (ad esempio erinacine), nonché composti fenolici e volatili (ad esempio ericenoni). Queste sostanze sono note per i loro effetti antiossidanti, antidiabetici, antitumorali, antinfiammatori, antimicrobici, anti-iperglicemici 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, è attualmente testata come terapia per la demenza.
Estrazione a ultrasuoni della criniera di leone:
L'estrazione a ultrasuoni della criniera di leone è una tecnica che applica ultrasuoni ad alta potenza per estrarre composti bioattivi dal corpo fruttifero o micelio del fungo della criniera di leone (Hericium erinaceus). Il fungo della criniera di leone è un noto fungo medicinale e contiene vari composti bioattivi che promuovono la salute, come polisaccaridi, beta-glucani, ericenoni, erinacine e antiossidanti.
Il processo di estrazione dei funghi a ultrasuoni prevede l'utilizzo di ultrasuoni a sonda che creano un'intensa cavitazione in un mezzo liquido (come acqua, etanolo o metanolo) contenente il materiale dei funghi. La cavitazione ultrasonica generata provoca la rottura delle pareti cellulari del materiale fungino, rilasciando i composti bioattivi nel liquido/solvente. Le onde ultrasoniche migliorano anche il trasferimento di massa dei composti bioattivi dal materiale del fungo al solvente, aumentando l'efficienza dell'estrazione.
L'estrazione a ultrasuoni dei funghi è una tecnica di isolamento molto efficiente e rapida che non richiede temperature elevate o sostanze chimiche dannose. I composti bioattivi estratti possono essere utilizzati per varie applicazioni, come integratori alimentari, alimenti funzionali e nutraceutici. Inoltre, il metodo di estrazione a ultrasuoni della criniera di leone è ecologico e sostenibile e rappresenta la scelta ideale per l'estrazione di composti bioattivi da fonti naturali.
Estrazione a ultrasuoni della criniera di leone con il sistema ultrasuonatore UP400St: rese più elevate, estratto a spettro completo.
- alta efficienza
- effetti di estrazione puramente meccanici, che rendono l'estrazione delicata
- Semplicità d'uso
- tempi di lavorazione molto brevi
- Risparmio energetico
Questi vantaggi fanno della sonicazione un'eccellente tecnica di estrazione per estratti di funghi di alta qualità e sono il motivo per cui gli ultrasonici Hielscher sono utilizzati in tutto il mondo nei laboratori e nell'industria per la produzione di estratti di funghi.
Protocollo per l'estrazione ad ultrasuoni della criniera di leone
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 a ultrasuoni. Il dispositivo utilizzato per l'estrazione era un processore a ultrasuoni Hielscher (Hielscher UIP1000hdT, 1000 Watt, 20 kHz) con sonotrodo BS4d40 (40 mm di diametro). Prima degli esperimenti di estrazione, il processore a ultrasuoni è stato calibrato per determinare il consumo netto di energia. Durante il processo di sonicazione, questo valore è stato automaticamente dedotto dal consumo energetico lordo, permettendo così di trovare la potenza netta fornita al mezzo di estrazione. Durante gli esperimenti, i campioni sono stati posti in una borsa del ghiaccio con agitazione magnetica continua per mantenere una bassa temperatura del campione. Al termine dell'estrazione, i campioni sono stati filtrati sotto vuoto e poi centrifugati (2500×g per 5 minuti). Per eliminare l'acqua e l'alcol dai surnatanti è stato utilizzato un evaporatore rotante. I residui di acqua e alcol dei campioni sono stati sottoposti a liofilizzazione per ottenere un estratto in polvere. In alternativa, il solvente può essere rimosso utilizzando un filtro sottovuoto e un evaporatore rotante sottovuoto per ottenere un concentrato di funghi.
Estrazione a ultrasuoni di Erinacina A e polifenoli con attività antiossidante dalla biomassa fungina di Hericium erinaceus
(studio e grafico: ©Valu et al. 2020)
Le condizioni di estrazione ottimizzate con gli ultrasuoni sono state le seguenti:
- ultrasuoni UIP1000hdT con sonotrodo BS4d40: 100% ampiezza, 100% ciclo)
- essiccato, macinato Hericium erinaceus
- solvente: 80% etanolo acquoso
- rapporto solvente-materiale: 1:30 (g/mL)
- tempo di estrazione: 45 min
Il contenuto totale di fenoli 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 team di ricerca ha dimostrato con successo che l'estrazione a ultrasuoni guida efficacemente l'isolamento degli antiossidanti nell'Hericium erinaceus, in particolare polifenoli e flavonoidi correlati al diterpenoide erinacina A, noto per la sua elevata attività antiossidante.
(cfr. Valu et al., 2020)
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La criniera del leone è ricca di chitina. Come tutti i funghi, anche la criniera del leone contiene molta chitina nelle sue pareti cellulari. La chitina è un biopolimero resistente che conferisce alle pareti cellulari un'elevata rigidità e forza. A causa dell'elevato contenuto di chitina, la criniera del 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 o le vasche di pulizia a ultrasuoni non danno i risultati di estrazione desiderati.
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Al contrario, le sonde a ultrasuoni creano localmente onde ultrasonore ad alta intensità e cavitazione, che forniscono l'energia necessaria per rompere 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 da parte del calore. Pertanto, gli ultrasuonatori a sonda sono la tecnica di estrazione più efficiente per l'estrazione dei funghi medicinali.
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La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 10L | 0.1 a 2L/min | UIP1000hdT |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
| Da 15 a 150L | Da 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
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Letteratura / Referenze
- 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
Particolarità / Cose da sapere
Composti bioattivi dei funghi dal micelio e dal corpo fruttifero
Con l'estrazione a ultrasuoni si possono produrre sia estratti di micelio che di corpi fruttiferi, ed entrambi presentano vantaggi unici. Quale sia il migliore dipende dallo specifico caso d'uso e dai risultati desiderati.
Gli estratti di micelio sono generalmente meno costosi e più facili da produrre in grandi quantità rispetto agli estratti di corpi fruttiferi, il che li rende più accessibili. Il micelio contiene anche molti composti benefici come polisaccaridi, ergosterolo ed enzimi.
D'altra parte, gli estratti dei corpi fruttiferi contengono livelli più elevati di beta-glucani, triterpenoidi e altri composti che sono stati collegati a benefici per la salute. I corpi fruttiferi tendono inoltre ad avere una gamma più diversificata di composti e, in alcuni casi, possono essere più potenti.
In definitiva, la scelta tra gli estratti di micelio e di corpi fruttiferi dipende dall'applicazione specifica e dagli effetti desiderati. Se si cerca un supporto immunitario, ad esempio, l'estratto di micelio può essere una buona opzione grazie al suo elevato contenuto di polisaccaridi. Se si cerca un supporto cognitivo, un estratto di corpo fruttifero può essere una scelta migliore grazie al suo elevato contenuto di triterpenoidi. Vale la pena di notare che gli estratti di alta qualità provenienti sia dal micelio che dal corpo fruttifero possono essere efficaci e utili per diversi scopi.
Composti bioattivi nel Leone’ Criniera
Metaboliti bioattivi molto importanti e ben studiati sono anche le erinacine (A-I), un gruppo di diterpenoidi ciatinici estratti dal micelio dell'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 passare facilmente attraverso la barriera emato-encefalica e hanno dimostrato effetti neurotropi e neuroprotettivi. Sono stati segnalati per indurre la sintesi del fattore di crescita nervoso (NGF), sia in vitro che in vivo. Tuttavia, questo fungo medicinale ha anche proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, antitumorali, immunostimolanti, antidiabetiche, antimicrobiche, ipolipidemiche e antiiperglicemiche, anche se il suo uso più frequente è per il trattamento delle malattie neurodegenerative e del deterioramento cognitivo.
È stato dimostrato che l'erinacina A, il principale rappresentante del gruppo delle erinacine, ha un efficace effetto protettivo contro il morbo di Parkinson. In un modello murino di malattia di Parkinson basato sulla 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP), l'erinacina A ha prodotto una riduzione della perdita di cellule dopaminergiche indotta dall'MPTP, della morte cellulare apoptotica indotta dallo stress ossidativo e dei livelli di glutatione, nitrotirosina e 4-idrossi-2-nonenale (4-HNE); ha anche invertito i deficit motori associati all'MPTP e ridotto la compromissione della citotossicità e dell'apoptosi delle cellule neuronali indotta dall'1-metil-4-fenilpiridinio (MPP), attraverso l'attivazione, indotta dallo stress del reticolo endoplasmatico (ER), delle vie IRE1α/TRAF2, JNK1/2 e p38 MAPK, l'espressione della proteina omologa C/EBP (CHOP), IKB-β e NF-κB, nonché di Fas e Bax. Questo metabolita è risultato efficace anche contro l'ictus ischemico, come riportato in uno studio sui ratti in cui è stata osservata la riduzione dell'apoptosi neuronale e delle dimensioni della cavità cerebrale dell'ictus, agendo sulle vie iNOS/specie azotate reattive (RNS) e p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK)/CCAAT enhancer-binding protein homologous (CHOP).
È stato inoltre riportato che l'erinacina A possiede una significativa attività antitumorale nelle cellule di cancro gastrico umano TSGH 9201, nelle quali ha indotto un'apoptosi significativa associata a un aumento della fosforilazione delle vie della chinasi di adesione focale/proteina chinasi FAK/Akt/p70S6K e della serina/treonina chinasi PAK-1. Inoltre, ha determinato un aumento della citotossicità e della generazione di ROS, una riduzione dell'invasività e dell'attivazione delle caspasi e l'espressione del recettore della necrosi tumorale TRAIL. La forte azione antitumorale di questo metabolita è stata successivamente confermata da un recente studio sia in vitro in due linee cellulari umane di cancro 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 Jun N-terminale JNK1/2, reattiva agli stimoli di stress, NF-κB p50 e p330. È stato inoltre dimostrato che l'upregulation delle molecole dei recettori di morte attraverso la via JNK MAPK/p300/NF-κB è mediata dalla modificazione dell'istone H3K9K14ac; i risultati del saggio in vivo hanno rivelato, infatti, un aumento dei livelli dell'istone H3K9K14ac, nonché dell'istone acetilazione sui promotori di Fas, FasL e TNFR.
Un'altra erinacina, l'erinacina C, è nota per le sue azioni antineuroinfiammatorie e neuroprotettive, che potrebbero essere ottenute attraverso un meccanismo di inibizione dell'espressione delle proteine IκB, p-IκBα (coinvolte nella cascata di trasduzione del segnale NF-κB a monte) e dell'ossido nitrico sintasi inducibile (iNOS) e l'attivazione della via Nrf2/HO-1 di protezione dallo stress. Il trattamento di cellule microgliali BV2 umane 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 la fosforilazione delle proteine IκBα (p-IκBα), nonché l'inibizione della proteina Kelch-like ECH-associata 1 (Keap1) e l'aumento del fattore di trascrizione nucleare eritroide 2-correlato (Nrf2) e dell'espressione della proteina eme ossigenasi-1 (HO-1).
(estratto da Venturella et al., 2021)
Estrattore a ultrasuoni UP100H per l'isolamento di polisaccaridi dal fungo chaga (Inonotus obliquus).
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.