超音波処理による高効率のチャーガ抽出

チャーガ(Inonotus obliquus)は非常に強力な植物化学物質(多糖類、ベツリン酸、トリテルペノイドなど)が豊富で、健康に貢献し、病気と戦うことが知られています。チャーガの抽出に高出力の超音波周波数を使用することは、最高の品質と収量の優れたチャーガ抽出物を製造するための好ましい技術です。

Ultrasonicsによるチャーガマッシュルームエキス

チャーガ茸としても知られるInonotus obliquusからの抽出物は、超音波抽出によって生成されます(写真提供:Tad Montgomery) & アソシエイト、TadMontgomery.com) 超音波抽出は、植物や真菌などの植物から植物化学物質を放出する非常に効果的な技術です。
チャーガには、多糖類、トリテルペン、ポリフェノールなどの化合物が豊富に含まれており、健康増進や治療効果のほとんどを占めています。チャーガの主な生理活性化合物は、ポリサッカルド(β-グルカン、d-グルコース、d-キシロース、d-マンノースを含むプロテオグリカンなど)、トリペルペノイド(ベツリン、ベツリン酸など)、ポリフェノール、植物ステロール(イノトジオールなど)などです。

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Ultrasonic batch extraction of bioactive compounds from medicinal mushrooms using the probe-type ultrasonicator UP100H.

The UP100H, a 100 watts powerful ultrasonic extractor, is used to extract bioactive compounds from chaga mushroom (Inonotus obliquus).

超音波抽出は、チャーガの細胞を効率的に破壊し、細胞内化合物(すなわち、生理活性植物化学物質)を溶媒中に放出する。超音波抽出は、音響キャビテーションの動作原理に基づいています。超音波/音響キャビテーションの影響は、高せん断力、乱流、および激しい圧力差です。これらの音響力学的力は、キチン質のキチン質の細胞壁などの細胞構造を破壊し、チャーガ材料と溶媒の間の物質移動を促進し、迅速なプロセスで非常に高い抽出収率をもたらします。さらに、超音波処理は細菌や微生物を殺すことによって抽出物の殺菌を促進します。超音波処理による微生物の不活性化は、細胞膜への破壊的なキャビテーション力、フリーラジカルの生成、および局所的な加熱の結果です。

超音波チャーガ抽出の利点

  • Highly efficienthigh yields
  • 高品質
  • 迅速なプロセス
  • Mild treatment
  • 非熱
  • One-step, one-pot extraction
  • あらゆる溶剤に対応
  • 操作が簡単で安全

超音波チャーガ抽出がなぜ有利なのですか?

超音波抽出は、食品、サプリメント、医薬品、化粧品用の植物抽出物やハーブ抽出物など、抽出物製造の多くの分野に適用されます。超音波抽出の非常に顕著な例は、大麻植物からのカンナビジオール(CBD)および他の化合物の抽出である。
超音波抽出は非熱抽出技術であるため、生理活性化合物は超音波で穏やかに処理され、それによって敏感な植物化合物の熱分解が防止されます。すべての超音波プロセスパラメータ、すなわち振幅、強度、温度および圧力は、正確に制御することができる。これにより、正確なプロセスと品質管理が可能になり、一度得られた抽出結果を簡単に繰り返して再現できます。抽出物の生産者は、その信頼性の高いプロセスの再現性のために超音波処理を高く評価しており、それは高品質レベルでプロセスと製品を標準化するのに役立ちます。

超音波ホモジナイザーUP100Hは、チャーガキノコの攪拌バッチ抽出用です。

UP100Hを使用したチャーガの超音波抽出

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超音波処理による高品質、高収量のチャーガ抽出物

超音波で製造されたチャーガ抽出物には、従来の熱水抽出物よりも多くのトリテルペノイドが含まれていることが研究で確認されています。超音波抽出技術は、チャーガ(I.obliquus)キノコからのすべての重要な化合物の放出と分離を促進します。超音波支援抽出は、キノコ抽出物中の生物活性植物化学物質の優れた効率および強化された生物学的利用能によって代替抽出方法に優れている。科学的研究の抜粋は、超音波チャーガ抽出の高い効率と収率を示しています。

チャーガからの多糖類抽出

Zhangらは、超音波支援抽出を使用して、I. obliquusから多糖類を抽出するための最適な条件を開発し、超音波周波数抽出で95°Cで15分間溶媒として水を使用する最良の条件で、抽出値は1.82%でした

チャーガからのベツリン/ベツリン酸抽出

結果は、超音波が細胞壁を強制的に開き、より良い質量と熱伝達を促進することができるため、ベツリンとベツリン酸の抽出に積極的な役割を果たしたことを示しています。これにより、目的の植物化学物質を短時間で高効率で抽出することに成功します。超音波処理後の溶媒抽出ステップの添加による収率のわずかな増加は、これらの化合物のほとんどがバイオマスから抽出されたに違いないことを示した。得られた結果は、バイオマス中の抽出可能なベツリンの最大量を示しています。(アルハズミ、2017年)全体として、超音波処理はベツリンとベツリン酸の収量を劇的に増加させました。

チャーガの超音波抽出

超音波装置 UP400セント チャーガ(Inonotus obliquus)抽出用のホーンS24D22L2付き

ステップバイステップの抽出プロトコル

チャーガ(Inonotus obliquus)から強力なフルスペクトル抽出物を分離するために、パワー超音波を用いた2段階の抽出プロトコルが適用されます。
材料:乾燥I.obliquus(100g)を約1,3cm2(0.5×0.5インチ)。砕いたきのこ素材を1.5Lのガラスビーカーに入れます。

  1. ステップ:超音波冷間抽出: 乾燥させたチャーガを精製水または蒸留水(v/v、60%エタノール:40%水)に入れた60%エタノール1000mLに、チャーガと一緒にガラスビーカーに溶媒混合物を加えて懸濁します。抽出には、ソノトロードS400d24L2Dを搭載した超音波抽出器UP22Stが使用されます。超音波装置のホーン(ソノトロード)は、キノコと溶媒の懸濁液に浸されます。攪拌機の使用は任意であるが、植物粒子をソノトロードに均一に輸送するのに役立つ可能性がある。ソノトロードがビーカーの壁に触れないようにしてください。設定 ampリチュードを100%にし、約10分間超音波処理します。UP400Stには、プラグ可能な温度センサーが付属しています。熱電対を超音波装置に接続し、センサーを懸濁液に挿入します。超音波装置UP400Stのデジタルメニューでは、上限温度を設定できます。超音波装置は、この温度の最大値に達すると一時停止し、懸濁液が設定∆Tの下限値に達するとすぐに自動的に開始します。推奨∆T値は、上限が約30°C、下限が約20°Cです。水浴または氷浴の使用は、超音波処理中の温度を低く保つのを助けます。超音波処理後、きのこ固形物を濾過および圧搾によって除去する。抽出された植物化学物質を含む溶媒は、真空蒸着またはローター蒸発を経て、最終的にエタノール抽出によるチャーガ画分が得られます。残ったチャーガ固形分は、オプションの2番目の浸漬ステップである超音波ホット抽出に使用できます。
  2. ステップ(オプション):超音波ホット抽出: 最初の抽出で回収されたチャーガ原料は、超音波ホット抽出の2番目のステップで使用され、チャーガに残っている植物化学物質の割合を分離します。菌材料をガラスビーカーに入れ、600mLの新鮮な60%エタノール:40%水溶媒溶液を加え、約70°Cに加熱します。 超音波処理中、温度は95°Cまで上昇する可能性があります。 追加の熱は、残留植物化学物質の放出を促進します。ステップ1では、ほとんどすべての感熱性化合物が熱制御された条件下で抽出されているため、この第2ステップを任意で適用して、チャーガのすべての植物化学物質に完全な非常に強力な抽出物を作ることができます。懸濁液は、上記と同じ方法でUP400Stで超音波処理されます。きのこをろ過し、押して水抽出物から分離します。2番目の抽出の植物成分も蒸発によって分離されます。

水とエタノール抽出の両方のチャーガ抽出画分をブレンドして、フルスペクトルのチャーガ抽出物が得られます。この抽出物は、チンキ剤、カプセル剤、食用製品などのさまざまな製品に配合できます。

このプロセスは、他のボリュームに完全に線形に拡張できます。同じ超音波パラメータ(超音波強度Ws/L、圧力、温度、固液濃度)を適用することで、一度確立された超音波チャーガ抽出の結果をすべて、同じ結果(収率、プロセス効率など)を達成しながら、より大きな(またはより小さな)量に簡単にスケーリングすることができます。

超音波キノコ抽出は、マイタケ、チャーガ、ライオンのたてがみ、霊芝、冬虫夏草などの薬用真菌から多糖類やアルカロイドなどの生理活性化合物を迅速かつ確実に分離することを可能にする。

超音波で製造されたきのこ抽出物は多糖類が豊富で、これは多くの有益な健康効果で知られています。超音波装置 UP100Hは、チャーガ、ライオンのたてがみ、霊芝、冬虫夏草などの薬用キノコを効率的に抽出するための100ワットの強力な超音波抽出器です。

お好みの溶剤

Ultrasonic extractor UP400St (400 watts, 24kHz) for the extraction of betulinic acid from chaga超音波抽出はあらゆる溶媒と互換性があります。これにより、お好みの溶媒を使用できます。上記のチャーガ抽出プロトコルでは、60%エタノール:40%水(v/v)からなる溶媒溶液を推奨します。エタノールと水の組み合わせにより、さまざまな極性の植物化学物質を放出できます。あるいは、第1の抽出工程でエタノールを使用し、第2の抽出工程で水を使用した二相抽出を適用することもできます。アルコールと水の溶媒の組み合わせを用いた超音波抽出は、チャーガなどのキノコから水溶性およびアルコール可溶性の植物化学物質を放出する。
したがって、抽出は純粋で強力なキノコ抽出物を作成する上で基本です。
Inonotus obliquus抽出に使用される他の溶媒は、イソプロパノール、メタノール、10%酢酸を含むメタノール、酢酸エチルなどです。食品グレードの抽出物の場合、溶媒の除去(蒸発など)後に抽出物に微量の残留物が残ることがあるため、無毒の溶媒が推奨されます。

超音波チャーガ抽出のプロセスパラメータ

  • 超音波処理強度(Ws / L)
  • 温度
  • 圧力
  • Solvent
  • 原料の粒度

なぜ超音波浴ではチャーガの抽出結果が不十分なのですか?

超音波浴は、一般的にマイルドな洗浄用途に使用されます。超音波浴では、音響キャビテーションが制御されずに発生し、比較的大きなタンクに不均一に分布します。きのこと溶媒の混合物を入れたガラスビーカーを超音波浴に入れると、すでに弱い超音波がビーカーの壁を通過する必要があり、超音波の強度がさらに低下します。これは、超音波洗浄タンクの超音波強度が弱すぎて、効率的なキノコ抽出ができないことを意味します。キノコ細胞壁には、キノコ細胞を非常に硬く破壊しにくい強靭な材料であるキチンが含まれています。チャーガなどのキノコから生理活性物質を放出するには、高強度の超音波が必要です。超音波プローブは、真菌の細胞壁を破壊する力である、はるかに強力な音響キャビテーションを作り出します。
 

このビデオでは、超音波洗浄機としても知られる超音波浴の抽出力とヒールシャーUP100H超音波プローブの抽出力を比較します。

きのこ抽出 - 浴とプローブ超音波 - 並べて比較

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超音波プローブは、真菌の細胞壁を破壊する力である、はるかに強力な音響キャビテーションを作り出します。紫外可視分析チャートは、チャーガの超音波プローブと超音波浴抽出の比較を示しています。プローブ型超音波装置は、生理活性チャーガ化合物の有意に高い収率を与える。

紫外可視分析チャートは、チャーガの超音波プローブと超音波浴抽出の比較を示しています。プローブ型超音波装置 UP100H(黒い曲線)は、生理活性チャーガ化合物の有意に高い収率を与える。

 
超音波プローブと超音波浴の違いについてもっと読み、抽出効率の比較をご覧ください!

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チャガ抽出のための高性能超音波装置

超音波抽出は信頼性の高い加工技術であり、チャーガや他のキノコなどのさまざまな原料からの高品質の抽出物の製造を容易にし、加速します。ヒールシャー超音波ポートフォリオは、コンパクトなラボ用超音波装置から工業用抽出システムまで、あらゆる範囲をカバーしています。それによって、ヒールシャーでは、想定されるプロセス能力に最も適した超音波装置を提供できます。当社の長年の経験豊かなスタッフが、実現可能性テストやプロセスの最適化から、最終的な生産レベルでの超音波システムの設置まで、お客様を支援します。
当社の超音波抽出器の小さなフットプリントと設置オプションの多様性により、小さなスペースのペクチン処理施設にも適合します。超音波プロセッサは、世界中の食品、医薬品、栄養補助食品の製造施設に設置されています。

Hielscher Ultrasonics – Sophisticated Extraction Equipment

ヒールシャー超音波製品ポートフォリオは、小規模から大規模までの高性能超音波抽出器の全範囲をカバーしています。追加のアクセサリーにより、チャーガの抽出プロセスに最適な超音波装置構成を簡単に組み立てることができます。最適な超音波セットアップは、想定される容量、量、原材料、バッチまたはインラインプロセス、およびタイムラインによって異なります。

バッチおよび連続フロースルー

ヒールシャー超音波装置は、バッチおよび連続フロースルー処理に使用することができる。超音波バッチ処理は、プロセステスト、最適化、および中小規模の生産レベルに最適です。チャーガを大量に生産するには、インライン加工の方が有利かもしれません。連続的なインライン混合プロセスには、高度なセットアップが必要です – ポンプ、ホースまたはパイプ、タンクで構成されていますが、非常に効率的で迅速であり、必要な労力が大幅に少なくなります。すべての産業用システムは高圧下で操作できるため、キャビテーションが向上し、抽出効率が向上します。ヒールシャー超音波は、お客様の抽出量とプロセス目標に最適な抽出セットアップを備えています。

Ultrasonic Extractors for Every Product Capacity

産業規模でのインライン超音波処理用のUIP4000hdTフローセルヒールシャー超音波製品群は、ベンチトップおよびパイロットシステム上のコンパクトなラボ用超音波装置から、1時間あたりのトラック積載量を処理する能力を持つ完全産業用超音波プロセッサまで、超音波プロセッサの全範囲をカバーしています。幅広い製品群により、チャーガだけでなく、他のキノコ、処理能力、生産目標にも最適な超音波抽出器を提供することができます。
Ultrasonic benchtop systems are ideal for feasibility tests and process optimization. Linear scale-up based on established process parameters makes it very easy to increase the processing capacities from smaller lots to fully commercial production. Up-scaling can be done by either installing a more powerful ultrasonic extractor unit or clustering several ultrasonicators in parallel. With the UIP16000, Hielscher offers the most powerful ultrasonic extractor worldwide.

Precisely Controllable Amplitudes for Optimum Results

すべてのヒールシャー超音波装置は正確に制御可能であり、それによって生産における信頼できる働き馬です。振幅は、チャーガ(Inonotus obliquus)からの植物化学物質の超音波抽出の効率と有効性に影響を与える重要なプロセスパラメータの1つです。
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.All Hielscher Ultrasonicsprocessors allow for the precise setting of the amplitude. Sonotrodes and booster horns are accessories that allow to modify the amplitude in an even wider range. Hielscher’s industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes and deliver the required ultrasonic intensity for demanding applications. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation.
正確な振幅設定とスマートソフトウェアによる超音波プロセスパラメータの恒久的な監視により、キノコの原料を最も効果的な超音波条件で処理することができます。最高の抽出結果を得るための最適な超音波処理!
The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments. This makes Hielscher’s ultrasonic equipment a reliable work tool that fulfils your extraction requirements.

Easy, Risk-free Testing

超音波プロセスは完全に線形スケーリングできます。これは、実験室またはベンチトップ超音波装置を使用して達成したすべての結果を、まったく同じプロセスパラメータを使用してまったく同じ出力にスケーリングできることを意味します。これにより、超音波処理は、リスクのない実現可能性試験、プロセスの最適化、およびその後の商業製造への実装に理想的です。超音波処理がチャーガエキスの生産量をどのように増加させるかについては、お問い合わせください。

Highest QualityDesigned and Manufactured in Germany

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance extractors.
あなたはヒールシャー超音波プロセッサを任意の異なるサイズで購入することができ、きのこ抽出のあなたのプロセス要件に合わせて正確に構成されています。小さな実験室のビーカーでの真菌の処理から、産業レベルでのキノコスラリーの連続フロースルー混合まで、ヒールシャー超音波はあなたに適した超音波装置を提供します!お問い合わせください – we are glad to recommend you the ideal ultrasonic setup!

以下の表は、超音波装置のおおよその処理能力を示しています。

バッチボリューム流量推奨デバイス
1〜500mL10〜200mL/分UP100Hシリーズ
10〜2000mL20〜400mL/minUP200HT, UP400セント
0.1〜20L0.2〜4L / minUIP2000hdT
10〜100L2〜10L/minUIP4000hdt
N.A.さん10〜100L/minUIP16000
N.A.さん大きいクラスタ UIP16000

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超音波プロセッサ、アプリケーション、価格に関する追加情報をリクエストするには、以下のフォームを使用してください。私たちはあなたとあなたのプロセスについて話し合い、あなたの要件を満たす超音波システムを提供できることをうれしく思います!









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超音波高剪断ホモジナイザーは、実験室、ベンチトップ、パイロット、工業処理で使用されます。

ヒールシャー超音波は、実験室、パイロットおよび工業規模での混合用途、分散、乳化および抽出のための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。

Ultrasonication is a fast and mild extraction method to produce high-quality mushroom extract. In the video, a UP400St is used for shitake extraction.

Cold Mushroom Extraction using UP400St with 22mm probe

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文献・参考文献

知っておく価値のある事実

チャーガ

イノノタス・オブリクウスは、チャーガキノコとも呼ばれ、寄生性のポリポーラスキノコです。薬用担子菌類として、チャーガはそれぞれHymenochaetaceae科、Hymenochaetales目、Agaricomycetesクラスに分類されます。チャーガは非常に耐寒性があり、その菌糸体は-40°Cという低い温度に耐える森の中で育ちます。 チャーガ菌は広葉樹に感染し、主に白樺に生えており、Quercus(オーク)、Populus(ポプラ)、Alnus(ハンノキ)、Fagus(灰)、Acer(カエデ)属の木に生えています。通常、緯度45〜50度に存在し、北ヨーロッパ、カナダ、ポーランド、ロシア、日本の北海道地域、中国の黒竜江省と長白山岳地帯で広く見られます。チャーガ(I. obliquus)は、抗腫瘍作用、抗酸化作用、免疫調節作用、抗喘息作用、その他の薬効があることが知られている非常に効果的な植物化学物質により、栄養学や薬効の研究でますます注目を集めています。いくつかの研究によると、チャーガの多糖類は、イノノタス・オブリケスに健康増進作用を与える主要な生理活性成分の1つであることが示されています。

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