薬用キノコの超音波抽出
薬用キノコは、その卓越した健康効果により古くから知られています。近年、薬用菌類は、健康の改善や活力の向上を目的とした一般的な商品になりつつあります。薬用菌類の健康を支える効果を余すところなく得るには、多糖類、トリテルペノイド、その他の生理活性物質などの化合物をキノコの細胞から放出させる必要があります。超音波抽出は、霊芝、ヤマブシタケ、冬虫夏草、シイタケ、チャーガなどの植物由来原料から生理活性化合物を分離する優れた技術です。
薬用キノコ抽出物 – 超音波で製造
薬用菌類は、認知機能と免疫系に対する卓越した効果により、スーパーフードや向知性物質としての地位を確立しています。薬用キノコは、健康や認知機能を高める効果に加え、疾患（がん、糖尿病、炎症など）の予防や治療にも使用されています。食用菌類の中で最もよく知られている種類は、チャーガ、霊芝、ヤマブシタケ、冬虫夏草、シイタケ、マイタケです。
100ワットの強力な超音波抽出装置UP100Hは、 チャーガ（Inonotus obliquus）から生理活性化合物を抽出するために使用されます。
キノコの最も顕著な健康効果として、菌類の生理活性化合物には、免疫力の向上、神経成長因子（NGF）の増加、身体活動時の持久力の向上、長寿の促進が示されています。こうした健康増進効果をもたらす生理活性化合物には、例えばα-グルカンやβ-グルカンなどの多糖類があります。グルカンの組成は菌類の種ごとに異なり、さまざまな効果を得るために異なるキノコを使い分ける根拠となっています。例えば、ヤマブシタケは神経成長因子（NGF）を促進し、冬虫夏草は持久力を高め、霊芝は免疫系と長寿を支えます。
抽出手順や実演動画を含む、特定のキノコからの抽出について詳しくは、以下のリンクをクリックしてください。
なぜキノコ抽出物を使うのか？
キノコ抽出物は、望ましい効果を得るために大量のキノコ粉末を摂取する場合と同じ効果を、少量の摂取だけで得られるため有利です。超音波で分離したキノコ抽出物は、重要な栄養素と生理活性物質をすべて、高度に濃縮した形で提供します！
多糖類の超音波抽出
薬用キノコから多糖類（α-グルカンやβ-グルカンなど）、トリテルペン、その他の生理活性化合物を分離するには、超音波抽出が最も便利で、最も効果的かつ最も効率的な技術です。
多くの食用キノコには、ほかにもセレン、ビタミンD、ビタミンB3などの有益な成分が含まれています。強力な超音波処理によって、キチンからなる菌類の細胞壁に穴が開き、溶解するため、多糖類やビタミンなどの化合物が周囲の溶媒に放出されます。超音波抽出は非常に効率的で、従来の抽出技術と比較して非常に短い抽出時間で、生理活性化合物を全範囲にわたって放出させます。
抽出後、生理活性化合物をろ過、蒸留／蒸発、沈殿によって分離・精製することで、高濃度で高い効果を持つキノコ抽出物を調製できます。これらのキノコ抽出物は、その後、医薬品、栄養補助食品、機能性食品原料、チンキ、滋養強壮剤に加工されます。
水または溶媒を用いた超音波抽出
超音波抽出の大きな利点は、 幅広い溶媒 から選択できることです。超音波を用いた植物化学物質や生理活性化合物の分離は、水、エタノール、メタノール、イソプロパノール、水／エタノール混合物、グリセリン、植物油などの溶媒で行えます。
分離対象の化合物に応じて、超音波を用いたキノコ抽出は、水、またはエタノール、メタノール、イソプロパノールなどの溶媒で行えます。キノコに含まれる対象化合物の大部分は水溶性で、非水溶性の成分は少数に限られるため、一般的には水またはエタノール水溶液による抽出が好まれます。アルコール濃度の高い溶媒は、特にトリテルペンを多く含む抽出物を分離するために使用されます。
UP400St 超音波装置UP400Stは非常に効率的で、薬用キノコの菌糸体と子実体から、多糖類、テルペン、アルカロイド、その他の菌類由来化学物質などの生理活性化合物を迅速に抽出できます。
- 最高の効率
- 迅速な抽出
- より完全な抽出
- 全成分を含む高品質な抽出物
- 穏やかな非熱的プロセス（低温抽出）
- 医薬品／食品グレード
- 標準化されたプロセス
- さまざまな溶媒から選択可能
- 安全で操作が簡単
キノコの超音波抽出の結果
植物化学物質の分離と回収において、超音波プロセスのパラメーターは極めて重要です。第一に、振幅、圧力、温度などの超音波パラメーターは、抽出プロセスを最高の収率と品質に調整するための重要な要素です。第二に、プロセス条件を精密に制御することで、過度に強いプロセスの影響（高温など）による抽出物の分解を防ぎます。例えば、多糖類などの植物由来化合物は、高温にさらされると分解しやすくなります。
Hielscher Ultrasonicsの抽出装置は、振幅、圧力、温度を最適な条件に設定することで、精密に制御できます。これにより、結果と抽出物の品質の再現性、およびプロセスの標準化が可能になります。
研究（Alzorqi et al.）では、超音波処理で抽出したマレーシア産キノコの(1-3; 1-6)-β-d-glucansは、従来の抽出技術で製造した抽出物と比較して、抗酸化活性が高く、分子量が大きく、分岐度が最適であることが示されています。
高性能超音波抽出装置
Hielscher Ultrasonicsは、高性能超音波装置の製造に長年の経験を持ち、その装置は植物由来原料や菌類からの生理活性成分の分離に成功裏に使用されています。小型の手持ち式超音波装置から卓上型・パイロットシステム、本格的な産業用装置まで、全範囲を網羅する製品群を備えたHielscher Ultrasonicsは、初期の実現可能性試験やプロセスの最適化から、産業用生産ラインの最終設置まで支援するパートナーです。植物由来原料から生理活性化合物を放出させるには、特に強固な細胞壁に穴を開けて溶解させる必要がある場合、高い振幅が必要になることがあります。Hielscher Ultrasonicsの超音波プロセッサー、例えば UIP500hdT や UIP2000hdTは、最大200µmという非常に高い振幅で運転できます。もちろん、これらの高い振幅で24時間・週7日の連続運転が可能です。Hielscherの超音波装置の堅牢性は、高負荷や過酷な環境下でも、問題のない24時間・週7日の運転を保証します。
- 高性能超音波抽出装置
- 精密な制御が可能
- 再現性のある結果
- 線形のスケールアップが可能
- 堅牢で保守の負担が少ない
- 相談対応とサービス
- 操作が簡単で安全
SonoStation – 2x 2kWの超音波装置、撹拌槽、ポンプを備えた超音波システム – は、大量の抽出に優れています。
| バッチ容量 | 流量 | 推奨装置 |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | さらに大きい流量 | クラスター構成の UIP16000 |
ラボからパイロット、産業規模まで対応する高出力超音波抽出装置。
文献／参考文献
- Alzorqi I., Sudheer S., Lu T.J., Manickam S. (2017): Ultrasonically extracted β-d-glucan from artificially cultivated mushroom, characteristic properties and antioxidant activity. Ultrasonic Sonochemistry 2017. 531-540.
- Alzorqi I., Singh A., Manickam S., Al-Qrimli H. (2016): Optimization of ultrasound assisted extraction (UAE) of β-D-glucan polysaccharides from Ganoderma lucidum for prospective scale-up. Resource-Efficient Technologies 2016.
- Khan, A.A., Gani A., Masoodi F., Kousar S., Ahmad M. (2014): Antioxidant and Functional Properties of β-Glucan Extracted from Edible Mushrooms Agaricus Bisporus, Pleurotus Ostreatus and Coprinus Atramentarius. Proceedings of the 8th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products (ICMBMP8) 2014.
- Vardanega R., Santos D.T., Meireles M.A.M. (2014): Intensification of bioactive compounds extraction from medicinal plants using ultrasonic irradiation. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec; 8(16): 88–95.
知っておきたい知識
超音波抽出 – 動作原理
超音波抽出は、シンプルで低コスト、迅速かつ効率的な技術で、液固抽出を強化し、従来の抽出技術を上回ります。超音波による固液抽出の主な利点は、抽出速度と物質移動の向上、および抽出物の収率の増加に基づいています。もう一つの利点は、より低い温度で抽出プロセスを実施し、熱に敏感な化合物の分解を防げることです。マイクロ波や超臨界CO2などの代替分離技術と比較して、超音波抽出装置は購入費用と運転費用の両方が低く、使いやすく、安全に操作できます。
超音波抽出は、音響キャビテーションと、それによって生じる流体力学的なせん断力に基づいています。Hielscher Ultrasonicsのシステムは、植物由来原料から植物化学物質を抽出するために、強力な超音波とキャビテーションを発生させます。
音響キャビテーション – 超音波処理に伴う現象：強力な超音波を液体媒体に結合させると、流体に圧縮と膨張のサイクルが加わります。膨張（希薄化）の際には、液体中に真空気泡や空洞が生じます。これらの真空気泡は、加わる負圧が流体の引張強度を超えると形成されます。圧縮／希薄化のサイクルを繰り返すうちに、真空気泡は成長し、それ以上エネルギーを吸収できなくなると激しく崩壊します（気泡の内破）。気泡の内破時には、非常に大きな温度差や圧力差、液体の流れ、せん断力などの極端な条件が局所的に生じます。これらの強力な力が植物や組織の細胞を破壊することで、細胞内物質（多糖類、 テルペン、タンパク質、フラボンなど）が溶媒中に放出されます。真空気泡の形成、成長、崩壊の過程は、 キャビテーションと呼ばれます.
菌類
Fungus（複数形：fungi）は、酵母やカビなどの微生物およびキノコを含む真核生物群の全構成員を指す植物学用語です。特に伝統医学（アジア／中国の医学など）では、認知機能の改善、免疫系の強化、長寿の実現など、多様な効果を得るために菌類が投与されます。現在、薬用キノコは代替医薬品として使用されるだけでなく、菌類の抽出物も機能性食品やスーパーフードとして摂取されています。例えば、マイタケ、冬虫夏草、カワラタケ、霊芝などの菌類は、免疫調節作用を得るために摂取されます。シロシビン含有キノコ（俗にマジックマッシュルームと呼ばれる）などのいくつかの菌類の種は、その幻覚作用を目的に使用されます。キノコは植物ではなく、菌界に分類されます。
多糖類
多糖類は、薬用菌類に含まれる重要な生理活性化合物です。医薬品や栄養機能性製品として投与される生化学的活性化合物として使用され、免疫調節、放射線障害の回復または予防、抗血液凝固作用、抗がん作用、抗ウイルス作用、血糖降下作用などの有益な効果を持ちます。菌類由来の多糖類であるレンチナン、シゾフィラン、クレスチンは、日本、韓国、中国で免疫賦活薬（免疫系を強化する薬）として認められています。
多糖類のほかにも、菌類にはフェノール類、ヘテロ多糖類、グリコーゲン、ビタミン、トリテルペンなどの有益な成分が含まれています。
薬用キノコの種類
キノコの チャーガ は、 Inonotus obliquus または黒い樹木キノコ（より俗には、燃え殻状のサルノコシカケ、カバノキのサルノコシカケ、クリンカー状の多孔菌）とも呼ばれ、多糖類が最も主要な活性化合物です。チャーガの多糖類には、フリーラジカルを消去する非常に強い抗酸化活性があります。
ヤマブシタケ （Hericium erinaceus）は、歯状の突起を持つキノコのグループに属する食用・薬用キノコです。ヤマブシタケは神経保護作用と向知性作用で知られ、記憶力や認知機能を改善するために使用されます。
霊芝 (Ganoderma lucidum、別名：霊芝〔Ling Zhi／Lingzhi〕、マンネンタケ、不老不死のキノコ）は多孔菌で、赤く漆を塗ったような腎臓形の傘によって容易に識別できます。霊芝は、ガノデリン酸と呼ばれるトリテルペン群を生成します。ガノデリン酸は、ステロイドホルモンに似た分子構造を持ちます。さらに、霊芝には多糖類（β-グルカンなど）、クマリン、マンニトール、アルカロイドなどの化合物も含まれています。このキノコから分離されるステロールには、ガノデロール、ガノデレニン酸、ガノデリオール、ガノデルマノントリオール、ルシダジオール、ガノデルマジオールがあります。食用の観点では、霊芝は苦味で知られ、コーヒー飲料にして摂取されることがよくあります。
シイタケ (Lentinula edodes；俗称：黒い森の樹木キノコ、香菇、香りのよいキノコ）は、アジア料理の食材として広く使用されています。健康上の理由で投与される場合、シイタケは免疫系を強化し、炎症を大幅に減少させます。
Coriolus versicolor (Trametes versicolor, Polyporus versicolor；俗称：七面鳥の尾のキノコ、雲芝、カワラタケ）には、多糖類のPSK、PSP、Kresin、およびB-1,3グルカンとB-1,4グルカンが含まれています。これらの多糖類は、化学療法と併用する際に、特定のがん患者の免疫機能を改善するために使用されます。中国の伝統医学では、カワラタケは滋養強壮剤として使用されています。
Cordyceps sinensis (Ophiocordyceps sinensis；別名：中国のイモムシ菌、冬虫夏草、ヤルツァ・グンブ）は、卓越した抗酸化特性を持つもう一つの菌類です。冬虫夏草には、有害なフリーラジカルを中和する強力な抗酸化物質が含まれ、体に本来備わっている抗酸化システムの働きも高めます。
マイタケ (Grifola frondosa；雲のキノコ、灰樹花、森の雌鶏、雄羊の頭、羊の頭）は多孔菌で、自然免疫系と獲得免疫系の両方を刺激することが示されています。研究では、マイタケが乳がん患者の免疫系を刺激することが明らかになりました。さらに、この菌類にはα-グルコシダーゼ阻害物質が含まれているため、血糖降下作用も示します。
Agaricus subrufescens （別名： Agaricus blazei, Agaricus brasiliensis, Agaricus rufotegulis；俗称：アーモンドキノコ、太陽のキノコ、神のキノコ、生命のキノコ、王室の太陽アガリクス、姫松茸〔jisongrong〕、ヒメマツタケ）は、甘い味とアーモンドの香りを特徴とする食用キノコです。アガリクスは人気のある薬用菌類で、主に免疫系を強化する効果を目的に使用されます。