超音波を用いたキノコからのβグルカンの抽出
材料と設備
- マッシュルーム（例：みじん切りまたはスライスしたマッシュルーム100g）
- 冷たい蒸留水（例：500mL）
- ミキサーまたはグラインダー
- ガラスの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（オプション）
- 沈殿用アルコール（エタノールなど
- 冷蔵庫
- 乾燥炉
βグルカン抽出プロトコル
- キノコ（チャーガやライオンなど）をすりつぶすか砕く。’ たてがみ茸）を約1～3ミリの粗い粒子にする。例えば、乾燥キノコの粒子100gを使用する。
- 次に、キノコの粒子をガラスビーカーまたはフラスコに加える。
- 次に、抽出するきのこの入ったビーカーに蒸留水500mLを加える。水とキノコの比率は、キノコの種類や粒子の大きさによって異なります。
- スラリーを攪拌した後、超音波ラボ用ホモジナイザー（例：UP400St、22mmソノトロード、振幅100％、またはUP200Ht、14mmソノトロード、振幅100％）を用いて混合物を超音波処理し、温度を90℃以下に保つ。温度が低いと、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る。UP400Stを使用する場合は約5～10分間、UP200Htを使用する場合は約10～数分間ソニッケートします。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りますのでご注意ください。もちろん、量が多ければ、超音波処理時間も長くなります。
- 超音波処理した混合物を濾紙で濾過するか、真空濾過装置を使用して、液体（抽出したβ-グルカンを含む）と固形キノコ残渣を分離する。
- 次にアルコール（エタノールなど）を加えて液体からβ-グルカンを沈殿させる。通常、沈殿には2～3容量のアルコールを使用する。
- その後、β-グルカンを沈殿させるため、混合物を冷蔵庫で数時間保管する。
- 沈殿後、液体を注意深くデカントし、β-グルカンの沈殿物を集めることができる。
- 最後に、βグルカンを低温のオーブン（例えば40～50℃）で、アルコールがすべて除去され、乾燥した粉末が得られるまで乾燥させる。
キノコの特性は様々である。そのため、キノコの種類、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、βグルカンの抽出プロセスが異なる可能性があります。抽出手順を最適化するために、固液比の変更、温度の調整、様々な溶媒の検討、多様な超音波処理時間と振幅設定のテストなど、様々なパラメーターの実験を検討してください。
超音波によるβグルカンの酵素抽出
超音波補助酵素抽出法は、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ある。キノコの細胞壁を破壊し、β-グルカンを放出しやすくすることで、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
一旦、あなたの要求を満たすβグルカン抽出プロトコルが確立されれば、抽出プロセスをスケールアップするのは簡単なことである。
バッチ抽出のスケールアップ
バッチ抽出法を用いてスケールアップする場合は、固液比やその他のパラメーターを一定に保ちながら、バッチ量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、超音波処理時間を比例して長くしてください。バッチが1リットルを超える場合は、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に、低速攪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ラボ用スターラーを組み合わせた8リットルのバッチ抽出セットアップを示しています。
UP400Stソニケーター付き8Lバッチキノコ抽出セットアップ
超音波処理後のβグルカン抽出物の真空ろ過
インライン・マッシュルーム抽出
キノコから大量のβ-グルカンを連続的に抽出することにご興味のある方には、植物原料抽出用に設計されたフローセルリアクターを提供しています。このような場合は、ぜひ弊社に直接お問い合わせください。弊社の技術チームが、お客様の特定のニーズに最も適したセットアップを決定するお手伝いをさせていただきます。ただし、特定のキノコ種を用いて前述のラボスケールの実験を行うことは、正確なプロセス要件を理解する上で非常に貴重です。下の画像は、UIP4000hdT超音波ホモジナイザーを備えた大型フローセルリアクターで、1時間あたり約50～200リットルのキノコ-溶剤スラリーを使用してβグルカンを抽出しているところです。
キノコ種の経験的βグルカン濃度
以下に、様々なキノコ種から抽出された経験的なベータグルカン濃度の一覧を示します。
| キノコの種類 | 全1,3-1,6-β-D-グルカン(g/100g乾燥質量) |
|---|---|
| 黒鯛 | 9,8% |
| 肉芽腫 | 13,3% |
| クダモノトケイソウ | 4,5% |
| ニセカンランハギ | 13,7% |
| ヒドナム | 4,1% |
| ユウレイタケ | 14,3% |
| トリコロプシス | 10,2% |
| アガリクス・ビスポラス（ポルトベロ） | 4% |
| アガリクス・ビスポラス（クレミニ） | 4% |
| 耳介 | 16,8% |
分析した野生栽培きのこおよび栽培きのこ中の1,3-1,6-β-D-グルカン含量、 出典：Mirończuk-Chhodakowska他（2017）： ポーランド産食用きのこ野生種における1,3-1,6-Β-D-グルカン含量の定量的評価. Rocz Panstw Zakl Hig 2017;68(3):281-290.
SonoStation：超音波処理用モバイルターンキーシステム – 超音波分散機、ポンプ、攪拌機、タンクで構成される。
超音波ホモジナイザー UIP4000hdT 1時間当たり約50～200リットルのキノコ-溶剤スラリーを処理する場合
きのこのβグルカンエキス濃度の定量化
抽出後のβ-グルカン濃度は、β-グルカンの種類や分析の具体的な要件に応じて、様々な方法を用いて定量することができる。βグルカン濃度の一般的な定量法を以下に挙げる。もちろん、どの方法を選択するかは、要求される精度や利用可能な装置などの要因に依存する。
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重量法
- 原理：この方法は、β-グルカンをエタノールで沈殿させた後、沈殿物を乾燥させ、重量を測定する。
- 手順試料を水に溶かし、エタノールで処理してβ-グルカンを沈殿させ、沈殿物を集めて乾燥させ、重量を測定する。
- 利点シンプルで広く使用されている。
- 限界：他の方法に比べて精度が低い。
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比色法
- 原理：これらの方法は、β-グルカン濃度に比例した色の変化をもたらす特定の試薬を用いた呈色反応を伴う。
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例を挙げよう：
- フェノール-硫酸法：この方法では、サンプルを濃硫酸とフェノールで処理し、溶液をオレンジ色に変える。色の濃さはβグルカン濃度に比例する。
- アントロン法：アントロン試薬がβ-グルカンと反応して青緑色を呈し、その色の強さを測定する。
- 利点高感度でハイスループット分析に適している。
- 制限事項他の化合物による干渉と特定の試薬の必要性。
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酵素アッセイ
- 原理：酵素アッセイは、β-グルカナーゼのような酵素を使ってβ-グルカンをより単純な糖に分解し、放出された糖を定量する。
- 利点高い特異性と正確性。
- 制限事項特殊な装置と試薬を必要とする。
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高速液体クロマトグラフィー(HPLC)
- 原理：HPLCはクロマトグラフィーカラムとの相互作用に基づいて化合物を分離・定量する。
- 手順β-グルカンを単糖に加水分解し、得られた糖をHPLCで分離・定量する。
- 利点高精度で複雑なサンプルに適している。
- 制限事項特殊な設備と専門知識が必要。
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特異的免疫測定法
- 原理：イムノアッセイは、β-グルカンに特異的な抗体を用いてその濃度を定量する。
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例を挙げよう：
- ELISA（酵素結合免疫吸着測定法）：この方法では、酵素結合抗体がβ-グルカンに結合すると色の変化を生じる。
- ラテラル・フロー・アッセイ：テストストリップに結果が表示される迅速検査である。
- 利点高い特異性と感度。
- 限界：特異的抗体を必要とし、コストが高くなる可能性がある。