超音波で製造するヤマブシタケエキス

ヤマブシタケとして知られる菌種Hericium erinaceusのエキスは、超音波処理を用いることで最も効率的に製造できます。超音波抽出装置は菌類の細胞マトリックスを迅速に破砕し、ヤマブシタケの菌糸体と子実体から生理活性化合物を完全に抽出することを可能にします。

超音波支援によるヤマブシタケの抽出

ヤマブシタケに含まれる生理活性化合物： Hericium erinaceusは、ライオンズメイン、日本のヤマブシタケ、ポンポン、ビアーデッドトゥース、ヘッジホッグ、モンキーヘッドマッシュルームという通称でも知られ、数十年にわたり伝統医薬や治療薬として使用されてきた菌類です。ヤマブシタケには、多糖類、ステロール、糖タンパク質、テルペノイド（エリナシン類など）、さらにフェノール性化合物や揮発性化合物（ヘリセノン類など）といった多くの生理活性化合物が含まれています。これらの物質は、抗酸化、抗糖尿病、抗がん、抗炎症、抗微生物、抗高血糖、脂質低下作用で知られています。科学的研究により、ヤマブシタケの化合物は神経細胞の発達と機能を改善でき、神経を損傷から保護する可能性があることが示されています。そのため、現在、認知症の治療薬として試験されています。

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。超音波抽出は、ベータグルカンなどの多糖類に加え、ヘリセノンやエリナシンを含む高品質なフルスペクトラムエキスの製造に最適な技術です。

ヤマブシタケの超音波抽出：
ヤマブシタケの超音波抽出は、高出力超音波を利用して、ヤマブシタケ（Hericium erinaceus）の子実体または菌糸体から生理活性化合物を抽出する技術です。ヤマブシタケはよく知られた薬用キノコであり、多糖類、β-グルカン、ヘリセノン類、エリナシン類、抗酸化物質など、健康増進に役立つさまざまな生理活性化合物を含んでいます。
キノコの超音波抽出プロセスでは、キノコ原料を含む液体媒体（水、エタノール、メタノールなど）中に強力なキャビテーションを発生させるプローブ型超音波処理装置を使用します。発生した超音波キャビテーションによってキノコ原料の細胞壁が破壊され、生理活性化合物が液体 / 溶媒中に放出されます。超音波は、キノコ原料から溶媒への生理活性化合物の物質移動も促進し、抽出効率を高めます。
キノコの超音波抽出は、高温や有害な化学物質を必要としない、非常に効率的で迅速な分離技術です。抽出した生理活性化合物は、栄養補助食品、機能性食品、ニュートラシューティカルなど、さまざまな用途に使用できます。さらに、ヤマブシタケの超音波抽出法は環境に優しく持続可能であり、天然資源から生理活性化合物を抽出するための理想的な選択肢です。

これらの利点により、超音波処理は高品質なキノコエキスを得るための優れた抽出技術となっています。また、これらの利点こそが、世界中の研究室や産業界でキノコエキスの製造にHielscherの超音波処理装置が使用されている理由です。

ヤマブシタケの超音波抽出プロトコル

Valu et al. (2020)は、超音波抽出の原理に基づいて、H. erinaceusのバイオマスから生理活性生成物を取得・濃縮する、非常に効率的な抽出手順を実証しました。抽出には、ソノトロードBS4d40（直径40 mm）を備えたHielscher超音波処理装置（Hielscher UIP1000hdT、1000 ワット、20 kHz）を使用しました。抽出実験の前に、正味の消費電力を測定するため、超音波処理装置を校正しました。超音波処理中、この値は総エネルギー消費量から自動的に差し引かれ、抽出媒体に供給される正味の出力を求められるようになっていました。実験中は、サンプル温度を低く保つため、サンプルを氷袋に入れ、マグネチックスターラーで連続的に撹拌しました。抽出完了後、サンプルを真空ろ過し、その後遠心分離しました（2500× g、5 min）。上清から水とアルコールを除去するため、ロータリーエバポレーターを使用しました。粉末エキスを得るため、サンプルに残った水とアルコールの残留物を凍結乾燥しました。あるいは、真空フィルターと真空ロータリーエバポレーターを使用して溶媒を除去し、キノコ濃縮物を得ることもできます。
 

 
超音波を用いた最適化済みの抽出条件は、以下のとおりです：

• 超音波処理装置UIP1000hdT にソノトロードBS4d40を装着：振幅100%、サイクル100%)
• 乾燥・粉砕したHericium erinaceus
• 溶媒：80%エタノール水溶液
• 溶媒–原料比：1:30 (g/mL)
• 抽出時間：45 min

この最適化されたH. erinaceusエキスの総フェノール含有量は23.2 mg GAE/g DMであり、DPPH試験では、抗酸化活性のIC50が87.2 μg/mLに達しました。
研究チームは、超音波抽出がHericium erinaceus中の抗酸化物質、特に高い抗酸化活性で知られるジテルペノイドのエリナシンAと相関するポリフェノールおよびフラボノイドの分離を効率的に促進することを実証しました。
（参照：Valu et al., 2020）

この動画では、チャーガの超音波冷水抽出を実演します。Hielscher UP100Hは出力100ワットの超音波ホモジナイザーです。この14mmプローブMS14は、少量バッチでの植物成分の抽出に非常に適しています。振幅調整ダイヤルで強度を調整できます。この抽出の実演では、強度を100%に設定しています。

ヤマブシタケの抽出に最適な超音波処理装置を見つけましょう！

ヤマブシタケはキチンを豊富に含んでいます。すべてのキノコと同様に、ヤマブシタケの細胞壁にも多量のキチンが含まれています。キチンは強靭な生体高分子であり、細胞壁に高い剛性と強度を与えます。ヤマブシタケはキチン含有量が高く、キチンはほとんど消化されず胃の不調を引き起こす可能性があるため、生で食べるべきではありません。
ヤマブシタケの細胞壁を破壊して細胞内の生理活性化合物を抽出するには、強力な力が必要です。そのため、超音波バスや洗浄槽では、望ましい抽出結果を得られません。
プローブ型超音波処理装置と超音波バスの効率比較について、詳しくはこちらをご覧ください！
一方、超音波プローブは局所的に高強度の超音波とキャビテーションを発生させ、キノコのキチンを含む細胞壁を破壊するために必要なエネルギーを供給します。さらに、プローブ型の超音波処理は非熱的な抽出法であり、熱による生理活性化合物の熱分解を防ぎます。したがって、プローブ型超音波処理装置は、薬用キノコの抽出に最も効率的な抽出技術です。
 
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以下の表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力の目安を示しています：

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文献 / 参考資料

• 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

知っておきたい情報

菌糸体と子実体に由来するキノコの生理活性化合物の比較

菌糸体エキスと子実体エキスは、どちらも超音波抽出で製造でき、それぞれに独自の利点があります。どちらが優れているかは、具体的な用途と望む結果によって異なります。
菌糸体エキスは一般に子実体エキスよりも安価で、大量生産が容易なため、入手しやすくなります。菌糸体には、多糖類、エルゴステロール、酵素など、多くの有益な化合物も含まれています。
一方、子実体エキスには、β-グルカン、トリテルペノイド、その他健康上の利点との関連が示されている化合物が、より高い濃度で含まれています。また、子実体には、より多様な化合物が含まれる傾向があり、場合によっては、より強い作用を持つ可能性があります。
最終的に、菌糸体エキスと子実体エキスのどちらを選ぶかは、具体的な用途と望む効果によって決まります。例えば、免疫機能のサポートを求める場合は、多糖類含有量の高い菌糸体エキスが良い選択肢となる可能性があります。認知機能のサポートを求める場合は、トリテルペノイド含有量の高い子実体エキスが、より良い選択肢となる可能性があります。また、菌糸体と子実体のどちらに由来するエキスも、高品質であれば、さまざまな目的に対して効果的で有益となり得ます。

ヤマブシタケからβ-グルカンを抽出する最良の方法は何ですか？

超音波冷水抽出は、ヤマブシタケの子実体などのキノコから水溶性化合物を放出させるための最良の技術です。超音波冷水抽出は、キノコの強靭な細胞壁に穴を開けて破壊し、β-グルカンなどの生理活性化合物を細胞マトリックスから放出させます。超音波処理は穏やかなプロセスであるため、フィトケミカルを損傷せず、β-グルカンを含む健康増進に役立つすべての生理活性化合物の分解を防ぎます。

キノコエキスにはどのような利点がありますか？

超音波抽出などの抽出プロセスは、β-グルカンなどの生理活性化合物を細胞マトリックスから放出させます。そのため、キノコエキスは、粉砕したキノコ粉末よりも多量の生理活性化合物を含んでいます。高分子量ポリマーであるβ-グルカンの主要画分は、水に溶解します。そのため、超音波冷水抽出は、健康的で環境に優しい抽出法であるだけでなく、キノコ細胞から水中へβ-グルカンを効率的に放出させます。エキスを使用することで、各投与分に一定量の生理活性分子を含む治療薬や栄養補助食品を製造することが可能になります。

ヤマブシタケに含まれる生理活性化合物

非常に重要で、十分に研究されている生理活性代謝産物には、Hericium erinaceus、すなわちライオンズメインまたはヤマブシタケの菌糸体から抽出されるシアチン型ジテルペノイド群であるエリナシン類（A–I）と、子実体から抽出されるベンジルアルコール誘導体であるヘリセノン類（C–H）も含まれます。両化合物群は血液–脳関門を容易に通過でき、神経向性作用および神経保護作用を示すことが実証されています。これらは、in vitroとin vivoの両方で神経成長因子（NGF）の合成を誘導すると報告されています。ただし、この薬用キノコは、神経変性疾患や認知機能障害の治療に最も頻繁に使用されるものの、抗酸化、抗炎症、抗がん、免疫賦活、抗糖尿病、抗微生物、脂質低下、抗高血糖作用も持っています。
エリナシン群の主要な代表物質であるエリナシンAは、パーキンソン病に対して有効な保護作用を持つことが証明されています。1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine（MPTP）によるパーキンソン病マウスモデルでは、エリナシンAは、MPTPによるドーパミン作動性細胞の喪失、酸化ストレスによるアポトーシス性細胞死、ならびにグルタチオン、ニトロチロシン、4-hydroxy-2-nonenal（4-HNE）の濃度を低減しました。また、MPTPに関連する運動障害を回復させ、小胞体（ER）ストレスによって持続するIRE1α/TRAF2、JNK1/2、p38 MAPK経路の活性化、C/EBP相同タンパク質（CHOP）、IKB-β、NF-κB、ならびにFasとBaxの発現を通じて、1-methyl-4-phenylpyridinium（MPP）による神経細胞の細胞毒性およびアポトーシスに伴う障害を軽減しました。この代謝産物は、虚血性脳卒中に対しても有効であることが判明しています。ラットを用いた研究では、iNOS/活性窒素種（RNS）およびp38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）/CCAATエンハンサー結合タンパク質相同タンパク質（CHOP）経路を標的とすることで、神経細胞のアポトーシスと脳内の脳卒中による空洞の大きさがともに減少したことが報告されています。
エリナシンAは、ヒト胃がんTSGH 9201細胞に対しても顕著な抗腫瘍活性を持つと報告されており、同細胞において、接着斑キナーゼ/プロテインキナーゼFAK/Akt/p70S6Kおよびセリン/スレオニンキナーゼPAK-1経路のリン酸化増加に関連する顕著なアポトーシスを誘導しました。また、細胞毒性とROS生成の増加、浸潤性の低下とカスパーゼの活性化、ならびに腫瘍壊死受容体TRAILの発現ももたらしました。この代謝産物の強い抗腫瘍作用は、その後の最近の研究で、二種類のヒト結腸がん細胞株（DLD-1およびHCT-116）を用いたin vitro試験と、マウスモデルを用いたin vivo試験の両方で確認され、その機序がさらに明らかになりました。処置の効果には、外因性アポトーシス活性化経路（TNFR、Fas、FasL、カスパーゼ）の刺激、抗アポトーシス分子Bcl-2およびBcl-XLの発現抑制、ならびにストレス刺激に応答するJun N末端キナーゼJNK1/2、NF-κB p50およびp330のリン酸化が含まれていました。また、JNK MAPK/p300/NF-κB経路を介した細胞死受容体分子の発現上昇は、ヒストンH3K9K14acの修飾によって媒介されることも実証されました。実際、in vivo試験の結果では、ヒストンH3K9K14acの量の増加と、Fas、FasLおよびTNFRプロモーターにおけるヒストンのアセチル化が明らかになりました。
別のエリナシンであるエリナシンCは、抗神経炎症作用および神経保護作用で知られています。これらの作用は、IκB、p-IκBα（上流のNF-κBシグナル伝達カスケードに関与）、および誘導型一酸化窒素合成酵素（iNOS）のタンパク質発現の阻害と、Nrf2/HO-1ストレス保護経路の活性化という機序によって得られる可能性があります。LPSによって炎症を誘導したヒトBV2ミクログリア細胞への処置は、一酸化窒素（NO）、IL-6、TNF-αおよびiNOSの濃度の低下、NF-κB発現の阻害、ならびにIκBα（p-IκBα）タンパク質のリン酸化に加え、Kelch様ECH関連タンパク質1（Keap1）の阻害、核内転写因子である赤血球系2関連因子（Nrf2）の増加、およびheme oxygenase-1（HO-1）タンパク質の発現増加をもたらしました。
（Venturella et al., 2021からの抜粋）