シロシビンの超音波冷水抽出

生鮮および乾燥したマジックマッシュルーム、例えばpsilocybe属の種からシロシビンを分離するには、時間がかかり、多くの場合、効率もかなり低いことが知られています。超音波抽出では、生鮮および乾燥したpsilocibeのキノコから、シロシビン、シロシン、バエオシスチン、ノルバエオシスチンを迅速に抽出できます。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、高効率かつ迅速な抽出プロセスが実現します。

シロシビンの超音波抽出

シロシビンの超音波抽出は非常に効率が高く、高収率、短い抽出時間、簡単で安全な操作によって、ほかの抽出方法を上回ります。超音波抽出は、高効率で迅速、信頼性が高く、環境に配慮した抽出方法として、植物や菌類から数多くの生理活性化合物を抽出するために使用されています。Hielscherの超音波装置は、シロシビン、シロシン、バエオシスチン、ノルバエオシスチンなどの幻覚誘発物質を含め、マジックマッシュルームから生理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、ターボ抽出プロセスによって、優れた品質の抽出物を高収率で得られます。超音波抽出はあらゆる溶媒に対応し、フルスペクトラム抽出物の製造を可能にします。

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敏感であり、高温下で劣化・分解して、その効果と効力を失います。そのため、植物や菌類から二次代謝産物を分離するほとんどの工程では、熱を基本的な作用原理としない非熱的な抽出方法が有益です。超音波抽出は純粋に機械的な工程であり、その作用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か、抽出にどのような影響を与えるのか？

超音波プローブを用いて液体を20kHzで超音波処理すると、毎秒20,000回の振動が媒体に伝達されます。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）の交互のサイクルを生み出します。低圧の真空サイクルでは、液体中に微小な真空気泡または空洞が生じ、これらは数回の圧力サイクルにわたって成長します。液体と気泡の圧縮段階では圧力が正となり、希薄化段階では真空（負圧）が生じます。圧縮・膨張サイクルの間に、液体中の空洞は、それ以上エネルギーを吸収できなくなる大きさまで成長します。この時点で、空洞は激しく内破します。これらの空洞の内破によって、エネルギーの非常に高いさまざまな超音波機械的効果が生じます。これが音響／超音波キャビテーションと呼ばれる現象です。超音波キャビテーション気泡の内破時には、超音波処理中の液体に、強いせん断、液体の流動、乱流など、極めて高いエネルギー密度の力が発生します。これらのキャビテーション力は植物の細胞壁を破砕し、細胞内の化合物を放出させます。これには、キノコの種に含まれるシロシビン、シロシン、バエオシスチン、ノルバエオシスチンなどの幻覚誘発物質をはじめとする生理活性物質が含まれます。高圧と低圧が交互に繰り返されるサイクルは、物質移動速度も大幅に高め、超音波処理による優れた抽出収率につながります。超音波抽出によって、植物やキノコに存在する活性物質のほぼ全量を分離できます。

シロシビンの超音波抽出：段階別プロトコル

• 水、エタノール、または200プルーフのエチルアルコールを溶媒として使用し、キノコからシロシビンやその他の生理活性物質を抽出できます。
• 生鮮または乾燥したシロシビン含有キノコを細かく刻みます。傘と柄の両方を使用できます。どちらにも精神活性化合物が含まれますが、傘のほうが一貫してシロシビンを豊富に含んでいます。胞子にはシロシビンは含まれません。
• 刻んだキノコをガラス製ビーカーに入れ、冷水で満たします。
  必要に応じて、ガラス製ビーカーを氷浴に入れ、プロセス温度を可能な限り低く保つこともできます。
• キノコと溶媒の混合物を超音波プローブで超音波処理します。容量に応じて、UP100HまたはUP400Stが適した選択となります。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装置を推奨し、振幅設定や超音波処理時間などのプロセスパラメーターをご案内します。
• 超音波処理したスラリーは青色になります。この青色の水には、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ます。
• こすか、ろ過することで、キノコ片と残渣を分離します。必要に応じて、ろ過で回収したキノコ材料を保存し、水またはエタノールを用いた二回目の抽出に使用します。
• 蒸発装置を用いて溶媒を除去します。乾燥したマジックマッシュルーム1–2グラムから、約1ccの最終抽出物が得られるはずです。キノコは天然物であるため、サイケデリック物質の含有量は変動する可能性があります。
• 任意の結晶化工程を追加することで、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ます。
• 最終抽出物を遮光ガラス容器またはバイアルに充填し、冷凍庫で保存します。

超音波で抽出された生理活性化合物は、ろ過し、ロータリーエバポレーターを用いてさらに濃縮できます。写真は、超音波抽出したチャーガの抽出物を示しています。

キノコ抽出には、なぜプローブ式超音波装置が最適なのか？

超音波処理は、高周波の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す。これらの気泡が崩壊すると、局所的に強いせん断力が生じ、細胞を破壊して細胞内容物を液体中に放出させることができます。
キノコ抽出では、超音波処理によってキノコの細胞壁を破壊し、生理活性化合物を溶媒中に放出させることができます。超音波装置には、浴槽式とプローブ式の二種類があります。
浴槽式超音波装置は、溶媒を満たした容器にサンプルを入れ、容器全体に比較的弱い超音波を加える装置です。超音波浴槽は超音波エネルギーを不均一かつ低い強度で分布させるため、この方法はかなり効果が低いことが知られています。超音波浴槽ではキノコのサンプルが間接的に超音波処理されるため、超音波はサンプルの深部まで浸透できません。超音波はキノコ材料に到達する前に、容器の壁を通過する必要があります。その結果、超音波槽のもともと低強度の超音波は、さらに弱まります。
一方、プローブ式超音波装置には、ソノトロードまたはプローブと呼ばれるチタン製の棒が備わっており、サンプルに直接挿入できるため、超音波エネルギーをより集中的かつ局所的に加えることができます。これにより、特にサンプルの密な部分や到達しにくい部分で、細胞破砕と生理活性化合物の抽出が大幅に効率化されます。

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す。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困難です。
超音波処理は、キチンを分解し、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させるうえで有効な場合があります。ただし、細胞壁内のキチンは比較的丈夫な物質であるため、プローブ式の高強度超音波処理が必要です。プローブ式超音波装置による集中的かつ局所的な超音波エネルギーの付与は、キチンに分解に十分な量のエネルギーが加わることを確実にします。
さらに、プローブをサンプルのさまざまな部分に移動させることにより、追加のマクロ混合を生じさせ、キノコのすべての部分を十分に超音波処理できます。これは、細胞壁が厚いキノコや構造が密なキノコで特に重要です。こうしたキノコでは、ほかの方法で完全な抽出を確実に行うことが難しい場合があります。
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させるには、プローブ式の高強度超音波処理が必要です。プローブ式超音波装置による集中的かつ局所的な超音波エネルギーの付与は、キチンを十分に超音波処理することを確実にし、キノコから生理活性化合物をより効率的かつ徹底的に抽出できるようにします。
プローブ式超音波装置は、浴槽式超音波装置と比較して、生理活性化合物をより均一かつ徹底的に抽出できるため、一般にキノコ抽出においてより効率的と考えられています。
プローブ式超音波装置と超音波浴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！

シロシビンを含むキノコ

シロシビンは、Panaeolus、Psilocybe、Strophariaという種を含む四つの菌類の属Conocybeの200種を超えるキノコに存在し、これらはすべて、活性化合物シロシビンを超音波で抽出するのに適しています。一般に、シロシビンを含むキノコには次の特徴があります。胞子の色が濃く、ひだを持つ菌類であり、主に熱帯および亜熱帯地域の草地や森林の腐植に富む土壌に生育し、キノコに触れたり傷を付けたりすると、酸化反応によって青い変色を示します。
シロシビンを含むキノコで最もよく知られている種はPsilocybe cubensisで、シロシビンとシロシンという二つの主要な精神活性化合物を含みます。一般にシュルーム、マジックマッシュルーム、ゴールデントップ、キューブ、ゴールドキャップと呼ばれるPsilocybe cubensisは、Hymenogastraceae科に属し、以前はStropharia cubensisとして知られていました。広く分布し、栽培が容易であるため、Psilocybe cubensisはシロシビンを含むキノコの中で最もよく知られた種です。
Psilocybe cubensisは、摂取後にサイケデリック体験を引き起こす幻覚誘発化合物で主に知られています。これらの主要な精神活性化合物は次のとおりです：

• シロシビン（4-phosphoryloxy-N,N-dimethyltryptamine）
• シロシン（4-hydroxy-N,N-dimethyltryptamine）
• バエオシスチン（4-phosphoryloxy-N-methyltryptamine）
• ノルバエオシスチン（4-phosphoryloxytryptamine）

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（すなわちシロシビン、シロシン、バエオシスチン、ノルバエオシスチン）の高い抽出収率、溶媒（水、エタノール、水とアルコールの混合液など）の自由な選択、そして簡単で安全な操作です。超音波処理による強い機械的な力により、水やエタノールなどの環境に配慮した穏やかな溶媒で、通常は極めて高い抽出速度と収率を達成するのに十分です。その結果、超音波抽出は抽出時間を短縮し、溶媒使用量の削減、またはより穏やかで成分への負担が少ない溶媒の使用を可能にします。これは、超音波抽出によって、より高い抽出速度と優れた品質の抽出物（例えば冷水抽出物）の両方が得られることを意味します。超音波処理中のプロセス温度を精密に制御できるため、過度に高い温度による抽出物の熱分解と、物質の蒸発を回避できます。

キノコ抽出のための高度な超音波装置

Hielscher Ultrasonicsの製品ラインアップは、小規模から大規模まで、高性能超音波抽出装置の全範囲を網羅しています。追加のアクセサリーにより、お客様のプロセスに最も適した超音波抽出装置の構成を容易に組み立てることができます。最適な超音波処理の構成は、想定する処理能力、容量、原料、バッチ式かインライン式か、およびスケジュールによって異なります。長年の経験を持ち、十分な訓練を受けた当社スタッフが、最も適した超音波抽出装置を推奨し、キノコ抽出プロセスの立ち上げ段階を支援します。
お持ちの超音波装置を、さまざまな植物抽出にご活用ください。対象には、 薬草, アルカロイド （例えば ニコチン, アヤワスカ, ミトラギニン）、または スパジリックチンキが含まれます.

Hielscherの超音波プロセッサーは、さまざまなサイズから選択でき、キノコ抽出のプロセス要件に正確に合わせた構成でご購入いただけます。小さな実験室用ビーカーでの菌類の処理から、産業規模でのキノコスラリーの連続フロー式混合まで、Hielscher Ultrasonicsはお客様に適した超音波装置を提供します。ぜひお問い合わせください – 最適な超音波システムをご提案いたします！
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています：

最適な結果を得るための精密な振幅制御

Hielscherのすべての超音波装置は精密に制御できるため、生産現場で頼れる主力装置となります。振幅は、植物からの生理活性植物栄養素や幻覚誘発化合物の超音波抽出において、その効率と有効性を左右する重要なプロセスパラメーターの一つです。柔らかい生鮮キノコなどの原料には、より穏やかな超音波処理と低い振幅設定が必要ですが、乾燥キノコでは、細胞内容物を放出させるために、より高い振幅での超音波処理が必要になる場合があります。Hielscherのすべての超音波装置は、振幅を精密に設定できます。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の産業用超音波プロセッサーは、非常に高い振幅を実現し、要求の厳しい用途に必要な超音波強度を提供できます。最大200µmの振幅で、24/7の連続運転を容易に行えます。
精密な振幅設定と、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ーの常時監視により、最も効果的な超音波条件でキノコ抽出物を製造できます。最良の抽出結果を得るための最適な超音波処理です！
Hielscherの超音波装置は堅牢であり、高負荷かつ厳しい環境下で24/7の運転が可能です。そのため、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装置となります。

簡単でリスクのない試験

超音波プロセスは完全に線形にスケールアップできます。これは、実験室用または卓上型の超音波装置で得られたすべての結果を、まったく同じプロセスパラメーターを用いて、まったく同じ出力結果が得られるようにスケールアップできることを意味します。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最適です。超音波処理によってキノコ抽出物の収率と品質をどのように高められるかについては、お問い合わせください。

最高品質 – ドイツで設計・製造

家族所有・家族経営の企業であるHielscherは、超音波プロセッサーに最高水準の品質基準を優先しています。すべての超音波装置は、ドイツのベルリン近郊にあるテルトウの本社で設計・製造され、徹底的に試験されています。Hielscherの超音波装置の堅牢性と信頼性により、お客様の生産現場で主力装置として活躍します。全負荷かつ厳しい環境下での24/7の運転は、Hielscherの高性能超音波装置が本来備える特性です。