シロシビンの超音波冷水抽出

生マジックマッシュルームや乾燥マジックマッシュルームからシロシビンを単離することは、時間がかかり、非効率的であることが知られている。超音波抽出を用いると、シロシビン、プシロシン、ベオシスティン、ノルベオシスティンが生マジックマッシュルームや乾燥マジックマッシュルームから迅速に抽出される。超音波抽出はキノコの細胞壁を破壊し、生理活性物質を完全に放出させるため、非常に効率的で迅速な抽出プロセスが実現します。

超音波によるシロシビン抽出

超音波によるシロシビン抽出は、高い収率、短い抽出時間、簡単で安全な操作により、非常に効率的であり、他の抽出法に勝る。高効率、迅速、信頼性が高く、環境に優しい抽出方法である超音波抽出は、植物や菌類から多くの生理活性化合物を抽出するために使用されている。Hielscher社の超音波抽出装置は、シロシビン、シロシン、ベオシスティン、ノルベオシスティンなどの幻覚剤を含むマジックマッシュルームから生物活性化合物を抽出するために、すでに広く使用されています。サイケデリック化合物の超音波抽出は、ターボ抽出手順内で優れた抽出物品質の高収率をもたらす。超音波抽出は、どのような溶媒にも適合し、フルスペクトル抽出物の製造を可能にする。

超音波抽出 – キノコ成分の穏やかな低温抽出

多くの生理活性化合物は熱に弱く、高温下では分解してその効果や効能が失われてしまう。そのため、植物や菌類から二次代謝産物を単離する場合、熱を基本原理としない非熱抽出法が有効である。超音波抽出は純粋に機械的な方法で、その作業原理は音響キャビテーションの発生に基づいています。

超音波キャビテーションとは何ですか？

液体を20kHzの超音波プローブで超音波処理すると、1秒間に20,000回の振動が媒体に伝わります。超音波は液体中を伝わり、高圧（圧縮）と低圧（希薄化または膨張）を交互に繰り返します。低圧真空サイクルの間、液体中に微小な真空気泡や空洞が発生し、数回の圧力サイクルを経て成長する。液体と気泡の圧縮段階では圧力が正になり、希薄化段階では真空（負圧）になる。圧縮-膨張サイクルの間、液体中の空洞は、それ以上エネルギーを吸収できない大きさになるまで成長する。この時点で、空洞は激しく内破する。これらの空洞の爆縮は、様々な高エネルギーのソノメカニカル効果をもたらし、これらは音響／超音波キャビテーション現象として知られている。超音波キャビテーション気泡の爆縮の間、高いせん断力、液体の流動および乱流のような極端なエネルギー密度の高い力が超音波処理された液体中に生じる。これらのキャビテーション力により、植物の細胞壁が破壊され、キノコ類の幻覚剤であるシロシビン、シロシン、ベオシスティン、ノルベオシスティンなどの生理活性物質を含む細胞内化合物が放出される。また、高圧と低圧を交互に繰り返すことで、激しい物質移動速度が促進され、超音波処理によって得られる優れた抽出収率が得られる。超音波抽出により、植物やキノコに含まれる活性物質のほぼ全量を単離することができる。

超音波シロシビン抽出：ステップ・バイ・ステップ・プロトコル

• 水、エタノール、200プルーフのエチルアルコールを溶媒として、キノコからシロシビンやその他の生理活性物質を抽出することができる。
• 生または乾燥シロシビン・マッシュルームを細かく刻む。傘と茎を使うことができる。どちらにも精神活性物質が含まれているが、傘の方がシロシビンの含有量が多い。胞子にはシロシビンは含まれていない。
• 刻んだマッシュルームをガラスのビーカーに入れ、冷水を入れる。
  オプションとして、ガラスビーカーをアイスバスに入れ、プロセス温度を可能な限り低温に保つこともできる。
• 超音波プローブでキノコと溶剤の混合物を超音波処理する。量にもよりますが、UP100HまたはUP400Stが適しています。当社の技術スタッフが、お客様の抽出プロセスに最適な超音波プローブをご提案し、振幅設定や超音波照射時間などのプロセスパラメーターをお伝えします。
• 超音波処理されたスラリーは青くなる。青い水にはキノコの子実体から抽出されたシロシビンが含まれている。
• キノコの破片と残骸を濾すかフィルターで分離する。オプションとして、水またはエタノールを使用して2回目の抽出を行うために、ろ過したキノコの材料を残しておく。
• エバポレーションシステムを使用して溶媒を除去する。1～2グラムの乾燥マジックマッシュルームから、約1ccの抽出液が得られる。キノコは天然物であるため、サイケデリックな物質の含有量にはばらつきがあります。
• 任意の結晶化ステップにより、シロシビン抽出物の保存期間をさらに延ばすことができる。
• 最終エキスを濃い色のガラス容器またはバイアルに入れ、冷凍庫で保管する。

超音波抽出された生物活性化合物は濾過され、ロータリーエバポレーターを使ってさらに濃縮することができる。写真は超音波によるチャーガ茸抽出物。

なぜプローブ式超音波発生器がキノコの抽出に最適なのか？

超音波処理とは、高周波音波を用いて液体中にキャビテーション気泡を発生させるプロセスである。この気泡が崩壊すると、局所的に強いせん断力が発生し、細胞を破壊して細胞内容物を液体中に放出することができる。
キノコの抽出では、超音波処理によってキノコの細胞壁を破壊し、生理活性成分を溶媒中に放出することができる。超音波装置には、バスタイプとプローブタイプの2種類がある。
バス型超音波装置は、溶媒を満たした容器に試料を入れ、容器全体に比較的弱い超音波を印加する装置である。超音波槽では超音波エネルギーが不均一に分布し、強度も低いため、この方法はかなり非効率的であることが知られている。超音波浴では、きのこ試料は間接的に超音波処理されるため、超音波は試料の奥深くまで浸透しない。超音波はきのこ材料に当たる前に容器の壁を通過しなければなりません。そのため、ただでさえ強度の低い超音波槽の超音波はさらに減衰します。
一方、プローブタイプの超音波振動子は、先端部に – いわゆるソノトードまたはプローブ – をサンプルに直接挿入することで、超音波エネルギーをより集中的かつ局所的に印加することができる。その結果、特にサンプルの密集した部分や届きにくい部分において、細胞の破砕と生物活性化合物の抽出が著しく効率的になる。

キチンは、キノコを含む多くの菌類の細胞壁の主要成分である多糖類である。キチンは丈夫で硬い物質であるため、従来の抽出方法では分解が難しい。
超音波処理はキチン質を分解し、キノコの細胞壁内に閉じ込められた生理活性化合物を放出するのに効果的である。しかし、細胞壁のキチンは比較的丈夫な物質であるため、プローブ型超音波処理の高強度化が必要である。プローブ型超音波処理装置が提供する集中的かつ局所的な超音波エネルギーの印加は、キチンを分解するのに十分なエネルギー量を確実に与える。
さらに、プローブをサンプルの異なる領域に移動させることで、さらにマクロミキシングを行い、キノコのすべての部分が十分に超音波処理されるようにすることができます。これは、他の方法では完全な抽出が困難な、細胞壁が厚いキノコや緻密な構造を持つキノコにとって特に重要です。
まとめると、キノコの細胞壁に含まれるキチンを分解し、生理活性化合物を放出するためには、プローブ型超音波照射の高強度化が必要である。プローブ型超音波処理装置が提供する集中的かつ局所的な超音波エネルギーの印加により、キチンが十分に超音波処理され、その結果、キノコから生物活性化合物がより効率的かつ完全に抽出される。
プローブタイプの超音波装置は、バスタイプの超音波装置と比較して、より均一で徹底的な生理活性化合物の抽出が可能であるため、一般的にキノコの抽出にはより効率的であると考えられている。
プローブ式超音波処理機と超音波槽による液体処理の違いについて、詳しくはこちらをご覧ください！

シロシビン含有キノコ

シロシビンは、Panaeolus属、Psilocybe属、Stropharia属を含むConocybe属の4種のキノコの200種以上に含まれており、これらはすべて、活性化合物であるシロシビンを超音波で抽出するのに適している。一般的に、シロシビンを含むキノコには次のような特徴がある：黒っぽい胞子を持ち、薄板状／エラ状の菌類で、主に熱帯・亜熱帯地域の草地や森林の腐植質に富んだ土壌で生育し、キノコを扱ったり傷つけたりすると酸化反応により青あざができる。
シロシビンを含むキノコの最も有名な種類はシロシベ・キューベンシスで、シロシビンとシロシンの2つの主要な精神活性化合物を含んでいる。一般に、シロシベ、マジックマッシュルーム、ゴールデントップ、キューブ、またはゴールドキャップとして知られるシロシベ・キュベンシスは、キノコ目ヒメノガストレア科に属し、以前はストロファリア・キュベンシスとして知られていた。Psilocybe cubensisは広く分布し、栽培が容易なため、シロシビンを含むキノコの中で最もよく知られている。
Psilocybe cubensisは主に幻覚作用のある化合物で有名で、摂取後にサイケデリックな体験を引き起こす。これらの主な精神活性化合物は以下の通りである：

• シロシビン（4-ホスホリルオキシ-N,N-ジメチルトリプタミン）
• プシロシン（4-ヒドロキシ-N,N-ジメチルトリプタミン）
• ベオシスティン（4-ホスホリルオキシ-N-メチルトリプタミン）
• ノルベオシスティン（4-ホスホリルオキシトリプタミン）

超音波抽出システムの利点

超音波抽出の利点は、サイケデリック化合物（シロシビン、シロシン、ベオシスティン、ノルベオシスティンなど）の抽出収率が高いこと、溶媒を自由に選択できること（水、エタノール、水-アルコール混合溶媒など）、操作が簡単で安全なことである。超音波抽出は機械的な力が強いため、水、エタノールなどのエコロジカルでマイルドな溶媒で十分な抽出率と収率を得ることができる。その結果、超音波抽出は抽出時間を短縮し、溶媒の使用を減らすか、より穏やかで優しい溶媒の使用を可能にする。このことは、超音波抽出が、より高い抽出率と優れた品質の抽出物（冷水抽出物など）の両方を可能にすることを意味する。超音波処理中のプロセス温度は正確に制御できるため、過度の高温による抽出物の熱分解や物質の蒸発を避けることができる。

キノコ抽出用高性能超音波装置

Hielscher Ultrasonicsの製品ラインナップは、小規模から大規模まで、高性能超音波抽出器の全範囲をカバーしています。追加アクセサリーにより、お客様のプロセスに最適な超音波抽出器構成を簡単に組み立てることができます。最適な超音波処理セットアップは、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。長年の経験と十分なトレーニングを積んだスタッフが、最適な超音波抽出機をご提案し、きのこ抽出プロセスの確立段階からお手伝いいたします。

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：

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あり、生産現場での信頼性の高い作業馬となります。振幅は、植物から生物活性のある植物栄養素や幻覚性化合物を超音波抽出する際の効率と効果を左右する重要なプロセスパラメーターの一つです。柔らかい生マッシュルームのような原料は、よりマイルドな超音波処理と低い振幅設定が必要ですが、乾燥マッシュルームは細胞内含有物を放出するために高い振幅での超音波処理が必要な場合があります。Hielscher社製の超音波発生装置はすべて、正確な振幅設定が可能です。ソノトロードとブースターホーンは、振幅をさらに広範囲に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日の連続運転が容易です。
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下でキノコエキスを製造することができます。最適な超音波処理により、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、完全にリニアにスケールすることができます。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したすべての結果は、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。超音波処理によってキノコエキスの収量と品質をどのように向上させることができるのか、ぜひ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の高性能超音波装置の当然の特徴です。