ソニケーションによる高効率チャーガ抽出

チャーガ茸 (Inonotus obliquus多糖類、ベツリン酸、トリテルペノイドなど）が豊富に含まれており、健康と闘病に役立つことが知られている。チャーガ抽出に高出力超音波を使用することは、最高の品質と収量で優れたチャーガ抽出物を生産するのに適した技術である。

超音波によるチャーガ茸エキス

超音波抽出は、植物や菌類などの植物性化合物から植物化学化合物を放出させる非常に有効な技術である。
チャーガマッシュルームには、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、これらがチャーガの健康促進効果や治療効果の大部分を担っている。チャーガの主な生理活性化合物は、他の化合物の中でも、ポリサッカライド（β-グルカン、d-ガラクトース、d-グルコース、d-キシロース、d-マンノースからなる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、フィトステロール（イノトジオールなど）である。

超音波抽出は、チャーガ茸の細胞を効率的に破壊し、細胞内化合物（すなわち、生理活性ファイトケミカル）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作動原理に基づいている。超音波/音響キャビテーションの効果は、高いせん断力、乱流、激しい圧力差である。これらの超音波機械力は、キノコの細胞壁などの細胞構造を破壊し、チャーガ材料と溶媒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、超音波処理はバクテリアや微生物を死滅させ、抽出物の殺菌を促進する。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、局所的な加熱の結果である。

なぜ超音波チャーガ抽出が有利なのか？

超音波抽出は、食品、サプリメント、医薬品、化粧品などの植物エキスやハーブエキスなど、エキス製造の多くの分野で応用されている。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）およびその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、生物活性化合物は超音波でマイルドに処理され、敏感な植物化合物の熱劣化が防止される。すべての超音波プロセスパラメーター、すなわち振幅、強度、温度、圧力は正確に制御できる。そのため、正確な工程管理と品質管理が可能になり、一度得られた抽出結果の反復・再現が容易になります。エキスの生産者は、その信頼性の高いプロセスの再現性を評価し、プロセスと製品を高い品質レベルで標準化するのに役立つ。

超音波処理による高品質・高収率チャーガエキス

超音波で抽出されたチャーガマッシュルーム抽出物は、従来の熱水抽出物よりも多くのトリテルペノイドを含むことが研究で確認されている。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単離を促進する。超音波抽出は、キノコ抽出物中の生物活性植物化学物質の優れた効率と強化された生物学的利用能によって、他の抽出方法よりも優れています。科学的研究からの抜粋は、超音波チャーガ抽出の高い効率と収率を実証しています。

チャーガからの多糖抽出

Zhangらは、I. obliquusから多糖類を抽出するための最適条件を開発するために超音波アシスト抽出を使用し、最良の条件として、溶媒として水を使用し、95℃で15分間、超音波周波数抽出を行った。

チャーガからのベツリン／ベツリン酸抽出物

その結果、超音波が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が示された。超音波は細胞壁を強制的に開かせることができ、質量と熱の移動を促進するからである。これにより、目的の植物化学物質を短時間で高効率に抽出することができた。超音波処理の後、溶媒抽出工程を加えることで収量がわずかに増加したことから、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。得られた結果は、バイオマス中の抽出可能なベツリンの量が最大であることを示している。(Alhazmi、2017）全体として、超音波処理によりベツリンとベツリン酸の収量が劇的に増加した。

ステップ・バイ・ステップ抽出プロトコル

チャーガ茸（Inonotus obliquus）から強力なフルスペクトルエキスを単離するために、パワー超音波を用いた2段階抽出プロトコルを適用した。
材料乾燥I. obliquus（100g）を約1.3cm2（0.5g）の小片に粉砕する。×0.5インチ）。砕いたキノコを1.5Lのガラスビーカーに入れる。

1. ステップ超音波低温抽出： 乾燥し粉砕したチャーガを、精製水または蒸留水（v/v；60％エタノール：40％水）中の60％エタノール1000mLに懸濁し、溶媒混合物をチャーガの入ったガラスビーカーに加える。抽出には、ソノトロード S24d22L2D を装備した超音波抽出機 UP400St を使用する。超音波抽出機のホーン（ソノトロード）をキノコと溶媒の懸濁液に浸す。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運ぶのに役立つ。ソノトロードがビーカーの壁に触れないように注意する。振幅を100％に設定し、約10分間超音波処理を行う。UP400St にはプラグ式温度センサーが付属しています。熱電対を超音波発生器に接続し、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、上限温度を設定することができます。この上限温度に達すると超音波発生器は一時停止し、懸濁液が設定した ∆Tの下限値に達するとすぐに自動的に開始します。推奨される∆T値は、上限温度値として約30℃、下限温度値として約20℃です。ウォーターバスまたはアイスバスを使用すると、超音波処理中の温度を低く保つことができます。超音波処理後、キノコの固形分はろ過と圧搾によって除去される。抽出された植物化学物質を含む溶媒は、真空蒸発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る。残ったチャーガ固形分は、オプションで第二の浸漬工程である超音波熱抽出に使用することができる。
2. ステップ（オプション）：超音波ホット抽出： 1回目の抽出で回収したチャーガ原料は、チャーガ茸にまだ残っているファイトケミカルの画分を単離するために、超音波熱抽出の2回目のステップで使用される。菌体をガラスビーカーに入れ、新鮮な60％エタノール：40％水溶液を600mL加え、約70℃に加熱する。超音波処理中、温度は95℃まで上昇する。さらに熱を加えることで、残留ファイトケミカルの放出が促進される。熱に弱い化合物はほとんどすべてステップ1で熱制御された条件下で抽出されているため、この第2ステップを任意に適用することで、チャーガ茸のすべての植物化学物質を完全に含む非常に強力な抽出物を作ることができる。懸濁液は、上記と同じ方法でUP400Stで超音波処理する。ろ過、圧搾し、キノコと水抽出物を分離する。2回目の抽出に含まれる植物成分も蒸発させて分離する。

水抽出とエタノール抽出の両方のチャーガエキス画分をブレンドすることで、フルスペクトラムのチャーガマッシュルームエキスが得られます。このエキスは、チンキ剤、カプセル剤、食用製品など、様々な製品に加工することができます。

このプロセスは、他のどんな容積にも完全に直線的に拡張可能である。同じ超音波パラメータ（超音波強度Ws/L、圧力、温度、固形分：液体濃度）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は、同じ結果（すなわち収率、プロセス効率）を達成しながら、より大きな（またはより小さな）容量に単純にスケールアップすることができます。

超音波で抽出されたキノコエキスは多糖類を豊富に含んでおり、健康に役立つ数々の効果が知られています。超音波抽出器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よく抽出するための100ワットの強力な超音波抽出器です。

溶剤の選択

超音波抽出はどんな溶媒にも対応する。そのため、お好みの溶媒を使用することができます。上記のチャーガ抽出プロトコールでは、60％エタノール：40％水（v/v）からなる溶媒溶液を推奨している。エタノールと水の組み合わせにより、様々な極性のファイトケミカルを放出することができる。あるいは、第一抽出工程でエタノール、第二抽出工程で水を使用する二相抽出を適用することもできる。アルコールと水を組み合わせた溶媒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ファイトケミカルを放出する。
そのため、純粋で強力なキノコ抽出物を作るには、抽出が基本となる。
Inonotus obliquus抽出に使用される他の溶媒には、イソプロパノール、メタノール、10％酢酸含有メタノール、酢酸エチルなどがある。溶媒を除去（蒸発など）した後、抽出液中に微量に残留することがあるため、食品グレードの抽出液の場合は、無毒性の溶媒を使用することを推奨する。

なぜ超音波浴ではチャーガの抽出結果が不十分なのか？

超音波槽は一般的にマイルドな洗浄用途に使用される。超音波槽では、音響キャビテーションが制御されずに比較的大きな槽内に不均一に分散して発生します。キノコと溶剤の混合物を入れたガラスビーカーを超音波槽に入れると、ただでさえ弱い超音波がビーカーの壁を通過しなければならず、超音波の強度がさらに低下します。つまり、超音波洗浄槽の超音波強度は、効率的なきのこ抽出には弱すぎるのです。キノコの細胞壁にはキチンという強靭な物質が含まれているため、キノコの細胞は非常に硬く、破壊しにくい。チャーガなどのキノコから生物活性化合物を抽出するには、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音響キャビテーションをより強力に発生させる。
 

UV-Vis分析チャートは、チャーガ茸の超音波プローブ抽出と超音波バス抽出の比較を示す。プローブ型超音波装置UP100H（黒曲線）は、チャーガの生理活性化合物の収率が著しく高い。

 
超音波プローブと超音波バスの違いについて詳しくお読みいただき、抽出効率の比較をご覧ください！

チャーガ抽出用高性能超音波装置

超音波抽出は、チャーガやその他のキノコなど様々な原材料から高品質の抽出物を容易に、かつ迅速に製造する信頼性の高い加工技術です。Hielscher Ultrasonicsの製品ラインアップは、コンパクトなラボ用超音波発生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。そのため、Hielscher社では、お客様の想定されるプロセス容量に最適な超音波装置を提供することができます。長年経験を積んだスタッフが、フィージビリティテストやプロセスの最適化から、最終生産レベルでの超音波システムの設置まで、お客様をサポートいたします。
当社の超音波抽出機は、設置面積が小さいだけでなく、設置オプションの多様性により、小スペースのペクチン処理施設にも適合します。超音波処理装置は、世界中の食品、医薬品、栄養補助食品製造施設に設置されています。

Hielscher Ultrasonics – 洗練された抽出装置

Hielscher Ultrasonicsの製品ラインナップは、小規模から大規模まで、高性能超音波抽出機の全範囲をカバーしています。追加アクセサリーにより、お客様のチャーガ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、原料、バッチまたはインラインプロセス、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

Hielscher社の超音波処理装置は、バッチ処理および連続フロースルー処理に使用できます。超音波バッチ処理は、プロセスのテスト、最適化、中小規模の生産レベルに最適です。大量のチャーガ茸を生産する場合は、インライン処理の方が有利な場合があります。連続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、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、労働力が大幅に少なくて済みます。すべての工業用システムは、キャビテーションを増加させ、それによって抽出効率を向上させる高圧下で操作することができます。Hielscher Ultrasonics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提供します。

あらゆる製品容量に対応する超音波抽出機

Hielscher Ultrasonicsの製品レンジは、卓上型やパイロットシステム用のコンパクトなラボ用超音波処理装置から、1時間にトラック1台分の処理能力を持つ完全工業用超音波処理装置まで、あらゆる超音波処理装置をカバーしています。幅広い製品ラインナップにより、チャーガだけでなく、その他のキノコ、処理能力、生産目標に最適な超音波抽出機を提供することができます。
超音波ベンチトップ・システムは、フィージビリティ・テストやプロセスの最適化に最適です。確立されたプロセスパラメーターに基づくリニアなスケールアップにより、小ロットから完全な商業生産まで、処理能力を非常に簡単に向上させることができます。スケールアップは、より強力な超音波抽出ユニットを設置するか、複数の超音波処理装置を並列にクラスタリングすることで可能です。UIP16000により、Hielscher社は世界で最も強力な超音波抽出装置を提供します。

最適な結果を得るために正確に制御可能な振幅

Hielscher社の超音波装置はすべて精密に制御可能で、生産現場において信頼性の高い作業馬となります。振幅は、チャーガ茸（Inonotus obliquus）からのフィトケミカルの超音波抽出の効率と効果に影響する重要なプロセスパラメータの1つです。
すべての Hielscher Ultrasonics’ プロセッサーにより、振幅を正確に設定できます。ソノトロードとブースターホーンは、さらに広い範囲で振幅を変更できるアクセサリーです。Hielscherの工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供し、要求の厳しいアプリケーションに必要な超音波強度を提供することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続運転が可能です。
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常時モニタリングにより、最も効果的な超音波条件できのこ原料を処理することができます。最適な超音波処理で最高の抽出結果を得ることができます！
Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。これにより、Hielscherの超音波装置は、お客様の抽出要件を満たす信頼性の高い作業ツールとなります。

簡単でリスクのないテスト

超音波プロセスは、完全にリニアなスケーリングが可能です。つまり、実験室やベンチトップの超音波発生装置を使用して達成されたすべての結果は、まったく同じプロセスパラメーターを使用して、まったく同じ出力にスケールアップすることができます。このため、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、その後の商業生産への導入に理想的です。超音波処理でチャーガエキスの生産量をどのように増やせるかについては、当社までお問い合わせください。

最高品質 – ドイツで設計・製造

家族経営の企業として、Hielscher社は超音波プロセッサーの最高品質基準を優先しています。すべての超音波処理装置は、ドイツ・ベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、徹底的なテストが行われています。Hielscherの超音波装置は、頑丈で信頼性が高いため、お客様の生産現場で活躍します。全負荷、過酷な環境下での24時間365日の稼働は、Hielscherの高性能抽出機の当然の特徴です。
Hielscher ultrasonic processorは、きのこ抽出のプロセス要件に正確に構成され、任意の異なるサイズで購入することができます。小さな実験用ビーカーでの菌の処理から、工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、Hielscher Ultrasonicsはお客様に適した超音波処理機を提供します！お問い合わせ – 理想的な超音波セットアップをご提案させていただきます！

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：