초음파 처리를 이용한 버섯의 베타글루칸 추출

실험실 시험이나 생산을 목적으로 버섯에서 베타글루칸을 추출하는 과정은 버섯의 잘게 썰기, 분쇄 또는 파쇄, 초음파 보조 추출, 베타글루칸 침전을 조합하여 수행합니다. 아래에는 실험실 규모 실험에 사용할 수 있는 부피와 중량의 예시와 함께 베타글루칸 추출 과정을 간략히 설명합니다. 구체적인 조건과 측정값은 버섯의 종류와 요구되는 베타글루칸 순도에 따라 달라질 수 있습니다.

재료 및 장비

• 버섯(예: 잘게 썰거나 얇게 썬 버섯 100g)
• 차가운 증류수(예: 500mL)
• 블렌더 또는 분쇄기
• 유리 비커 또는 플라스크
• 여과지 또는 진공 여과 장치
• 원심분리기(선택 사항)
• 침전용 알코올(예: 에탄올)
• 냉장고
• 건조 오븐

베타글루칸 추출 프로토콜

1. 버섯(예: 차가버섯 또는 노루궁뎅이버섯)을 분쇄하거나 파쇄하여 약 1–3밀리미터 크기의 거친 입자로 만듭니다. 예를 들어, 건조된 버섯 입자 100g을 사용합니다.
2. 그런 다음 버섯 입자를 유리 비커 또는 플라스크에 넣습니다.
3. 이어서 추출할 버섯 입자가 담긴 비커에 증류수 500mL를 넣습니다. 물과 버섯의 비율은 구체적인 버섯 종류와 입자 크기에 따라 달라질 수 있습니다.
4. 슬러리를 교반한 후 실험실용 초음파 균질기(예: 진폭 100%에서 22mm 소노트로드를 장착한 UP400St 또는 진폭 100%에서 14mm 소노트로드를 장착한 UP200Ht)를 사용하여 혼합물을 초음파 처리하고 온도를 90°C 미만으로 유지합니다. 낮은 온도는 추출 중 베타글루칸과 같은 열에 민감한 화합물을 보존하는 데 도움이 됩니다. UP400St를 사용할 때는 약 5–10분 동안, UP200Ht를 사용할 때는 10–분 동안 각각 초음파 처리합니다. 온도와 추출 시간은 사용하는 초음파 출력에 따라 달라질 수 있습니다. 물론 부피가 클수록 초음파 처리 시간이 더 길어집니다.
5. 초음파 처리한 혼합물을 여과지로 여과하거나 진공 여과 장치를 사용하여 액체(추출된 베타글루칸 함유)를 고체 버섯 잔류물로부터 분리합니다.
6. 그런 다음 알코올(예: 에탄올)을 첨가하여 액체에서 베타글루칸을 침전시킵니다. 일반적으로 침전에는 액체 부피의 2–3배에 해당하는 알코올을 사용할 수 있습니다.
7. 이후 베타글루칸이 침전되도록 혼합물을 냉장고에 몇 시간 동안 보관합니다.
8. 침전 후 액체를 조심스럽게 따라내고 베타글루칸 침전물을 회수할 수 있습니다.
9. 마지막으로 알코올이 모두 제거되고 건조 분말이 얻어질 때까지 베타글루칸을 낮은 온도(예: 40–50°C)의 오븐에서 건조합니다.

이 영상에서는 Hielscher UP200Ht 초음파 균질기를 이용한 고효율 노루궁뎅이버섯 추출을 시연합니다.

버섯은 특성에 차이가 있습니다. 따라서 베타글루칸 추출 과정은 구체적인 버섯 종, 버섯의 상태(건조 또는 생것), 입자 크기, 추출 온도 등의 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 추출 절차를 최적화하려면 고액비 변경, 온도 조절, 다양한 용매 탐색, 여러 초음파 처리 시간과 진폭 설정 시험 등 다양한 매개변수로 실험하는 것을 고려하십시오.

초음파 보조 효소 추출을 통한 베타글루칸 추출

초음파 보조 효소 추출은 효소와 초음파를 함께 사용하여 버섯에서 베타글루칸을 추출하는 방법입니다. 이 과정은 버섯의 세포벽을 분해하고 베타글루칸의 방출을 촉진하여 추출 효율을 높입니다.

버섯의 베타글루칸 추출 규모 확대

요구 사항을 충족하는 베타글루칸 추출 프로토콜을 확립하면 추출 공정의 규모를 확대하는 작업은 간단하게 진행할 수 있습니다.

배치 추출 규모 확대

배치 추출 방식으로 규모를 확대할 계획이라면 고액비와 다른 모든 매개변수를 일정하게 유지하면서 배치 부피를 늘리는 것을 권장합니다. 동일한 초음파 균질기를 계속 사용하는 경우 초음파 처리 시간을 반드시 비례하여 늘리십시오. 배치 부피가 1리터를 초과하는 경우 입자의 부유 상태를 유지하고 추출 균일성을 높이기 위해 저속 교반기 도입을 고려할 수 있습니다. 아래 이미지는 UP400St 초음파 균질기와 실험실용 교반기를 함께 사용하는 8리터 배치 추출 장치를 보여줍니다.

인라인 버섯 추출

버섯에서 더 많은 양의 베타글루칸을 연속적으로 추출하려는 분들을 위해 Hielscher Ultrasonics는 식물성 원료 추출용으로 설계된 플로우 셀 반응기를 제공합니다. 이에 관심이 있으시면 당사에 직접 연락하여 자세한 정보를 문의하시기 바랍니다. 당사 기술팀은 고객의 구체적인 요구에 가장 적합한 장치 구성을 결정할 수 있도록 기꺼이 도와드립니다. 다만, 앞서 설명한 실험실 규모 실험을 사용하려는 특정 버섯 종으로 수행하면 정확한 공정 요구 사항을 이해하는 데 매우 유용할 수 있습니다. 아래 이미지는 시간당 약 50–200리터의 버섯과 용매 혼합 슬러리를 처리하여 베타글루칸을 추출하는 UIP4000hdT 초음파 균질기가 장착된 대형 플로우 셀 반응기를 보여줍니다.

버섯 종별 실측 베타글루칸 농도

아래에는 다양한 버섯 종에서 추출한 베타글루칸의 실측 농도 목록이 나와 있습니다.

Mushroom Species	Total 1,3-1,6-β-D-glucan (g/100g dry mass)
Boletus pinophilus	9,8%
Suillus granulatus	13,3%
Craterellus cornucopioides	4,5%
Suillus variegatus	13,7%
Hydnum repandum	4,1%
Gyroporus cyanescens	14,3%
Tricholomopsis rutilans	10,2%
Agaricus bisporus (portobello)	4%
Agaricus bisporus (cremini)	4%
Auricularia auricular-judae	16,8%

1,3-1,6-β-D-glucan content in the analyzed wild-growing and cultivated mushrooms, Source:Mirończuk-Chodakowska et al. (2017): Quantitative Evaluation of 1,3-1,6-Β-D-Glucan Contents in Wild–Growing Species of Edible Polish Mushrooms. Rocz Panstw Zakl Hig 2017;68(3):281-290.