超音波処理によるキノコからのβ-グルカン抽出

試験室での試験や生産を目的としてキノコからβ-グルカンを抽出するには、キノコの細断、粉砕または破砕、超音波補助抽出、β-グルカンの沈殿を組み合わせます。以下では、β-グルカン抽出工程の簡略化した概要を、試験室規模の実験に用いる体積と重量の例とともに示します。具体的な条件や測定値は、キノコの種類と必要なβ-グルカンの純度によって異なる場合があることにご注意ください。

材料と装置

• キノコ（例：細断またはスライスしたキノコ100g）
• 冷たい蒸留水（例：500mL）
• ブレンダーまたは粉砕機
• ガラス製ビーカーまたはフラスコ
• ろ紙または真空ろ過装置
• 遠心分離機（任意）
• 沈殿用のアルコール（例：エタノール）
• 冷蔵庫
• 乾燥オーブン

β-グルカン抽出プロトコル

1. キノコ（例：チャーガやヤマブシタケ）を粉砕または破砕して、約1–3ミリメートルの粗い粒子にします。例えば、乾燥キノコ粒子100gを使用します。
2. 次に、キノコ粒子をガラス製ビーカーまたはフラスコに入れます。
3. 続いて、抽出するキノコ粒子を入れたビーカーに蒸留水500mLを加えます。水とキノコの比率は、キノコの具体的な種類や粒子径によって異なる場合があります。
4. スラリーを撹拌した後、試験室用超音波ホモジナイザー（例：振幅100%で22mmソノトロードを装着したUP400St、または振幅100%で14mmソノトロードを装着したUP200Ht）を使用して混合物を超音波処理し、温度を90°C未満に維持します。低温にすることで、抽出中にβ-グルカンなどの熱に弱い化合物を保持しやすくなります。UP400Stを使用する場合は約5–10分間、UP200Htを使用する場合は10–…分間、それぞれ超音波処理します。温度と抽出時間は、使用する超音波出力によって異なる場合があることにご注意ください。当然ながら、体積が大きくなると、より長い超音波処理時間が必要になります。
5. 超音波処理した混合物をろ紙でろ過するか、真空ろ過装置を使用して、液体（抽出されたβ-グルカンを含む）を固体のキノコ残渣から分離します。
6. 次に、アルコール（例：エタノール）を加えて、液体からβ-グルカンを沈殿させます。通常、沈殿には液体の体積の2–3倍のアルコールを使用できます。
7. その後、混合物を冷蔵庫で数時間保存し、β-グルカンを沈殿させます。
8. 沈殿後、液体を慎重にデカンテーションで除去し、β-グルカンの沈殿物を回収できます。
9. 最後に、アルコールがすべて除去され、乾燥粉末が得られるまで、β-グルカンを低温（例：40–50°C）のオーブンで乾燥させます。

この動画では、Hielscher UP200Ht超音波ホモジナイザーによるヤマブシタケの高効率抽出を実演します。

キノコの特性にはばらつきがあります。そのため、β-グルカンの抽出工程は、キノコの具体的な種、キノコの状態（乾燥または生）、粒子径、抽出温度などの要因によって異なる場合があります。抽出手順を最適化するには、固液比の変更、温度の調整、さまざまな溶媒の検討、異なる超音波処理時間や振幅設定の試験など、各種パラメーターを変えて実験することを検討してください。

超音波補助によるβ-グルカンの酵素抽出

超音波補助酵素抽出は、酵素と超音波を組み合わせてキノコからβ-グルカンを抽出する方法です。この工程では、キノコの細胞壁を分解し、β-グルカンの放出を促進することで抽出効率を高めます。

キノコからのβ-グルカン抽出のスケールアップ

要件を満たすβ-グルカン抽出プロトコルを確立すれば、抽出工程のスケールアップは容易に行える場合があります。

バッチ抽出のスケールアップ

バッチ抽出法でスケールアップする予定であれば、固液比とその他すべてのパラメーターを一定に保ちながら、バッチ体積を増やすことをお勧めします。同じ超音波ホモジナイザーを引き続き使用する場合は、必ず体積の増加に比例して超音波処理時間を延ばしてください。1リットルを超えるバッチでは、粒子の懸濁状態を維持し、抽出の均一性を向上させるため、低速撹拌機の導入を検討するとよいでしょう。下の画像は、UP400St超音波ホモジナイザーと試験室用撹拌機を組み合わせた8リットルのバッチ抽出装置を示しています。

キノコのインライン抽出

キノコからより大量のβ-グルカンを連続抽出することに関心をお持ちの方に、Hielscher Ultrasonicsは植物原料の抽出用に設計されたフローセル反応器を提供しています。ご関心がある場合は、詳細について当社に直接お問い合わせください。当社の技術チームが、お客様の具体的なニーズに最も適した構成の選定を喜んでお手伝いします。ただし、使用するキノコ種で前述の試験室規模の実験を行うことは、工程の詳細な要件を理解するうえで非常に有益となり得ます。下の画像は、キノコと溶媒のスラリーを毎時約50–200リットル処理してβ-グルカンを抽出する、UIP4000hdT超音波ホモジナイザーを備えた大型フローセル反応器を示しています。

キノコ種別の実測β-グルカン濃度

以下に、さまざまなキノコ種から抽出されたβ-グルカンの実測濃度の一覧を示します。

Mushroom Species	Total 1,3-1,6-β-D-glucan (g/100g dry mass)
Boletus pinophilus	9,8%
Suillus granulatus	13,3%
Craterellus cornucopioides	4,5%
Suillus variegatus	13,7%
Hydnum repandum	4,1%
Gyroporus cyanescens	14,3%
Tricholomopsis rutilans	10,2%
Agaricus bisporus (portobello)	4%
Agaricus bisporus (cremini)	4%
Auricularia auricular-judae	16,8%

1,3-1,6-β-D-glucan content in the analyzed wild-growing and cultivated mushrooms, Source:Mirończuk-Chodakowska et al. (2017): Quantitative Evaluation of 1,3-1,6-Β-D-Glucan Contents in Wild–Growing Species of Edible Polish Mushrooms. Rocz Panstw Zakl Hig 2017;68(3):281-290.