초음파 처리를 통한 고효율 차가버섯 추출

차가버섯(Inonotus obliquus)에는 매우 강력한 식물화학물질(예: 다당류, 베툴린산, 트리테르페노이드)이 풍부하며, 이러한 물질은 건강 증진과 질병 퇴치에 기여하는 것으로 알려져 있습니다. 차가버섯 추출에 고출력 초음파 주파수를 사용하는 것은 최고의 품질과 수율을 갖춘 우수한 차가버섯 추출물을 생산하기 위해 선호되는 기법입니다.

초음파를 이용한 차가버섯 추출물 생산

초음파 추출은 식물과 균류 등의 천연 원료에서 식물화학물질을 방출시키는 데 매우 효과적인 기법입니다.
차가버섯에는 다당류, 트리테르펜, 폴리페놀 등 여러 화합물이 풍부하며, 이러한 화합물은 차가버섯의 건강 증진 및 치료 효과 대부분을 담당합니다. 차가버섯의 주요 생리활성 화합물에는 다당류(예: β-글루칸, d-갈락토스, d-글루코스, d-자일로스 및 d-만노스를 포함하는 프로테오글리칸), 트리테르페노이드(예: 베툴린, 베툴린산), 폴리페놀, 피토스테롤(예: 이노토디올) 등이 있습니다.

초음파 추출은 차가버섯의 세포를 효율적으로 파쇄하여 세포 내 화합물(즉, 생리활성 식물화학물질)을 용매로 방출시킵니다. 초음파 추출은 음향 캐비테이션의 작동 원리를 기반으로 합니다. 초음파 / 음향 캐비테이션은 높은 전단력, 난류 및 큰 압력 차이를 발생시킵니다. 이러한 초음파의 기계적 힘은 키틴질 버섯 세포벽과 같은 세포 구조를 파쇄하고, 차가버섯 원료와 용매 사이의 물질 전달을 촉진하여 짧은 공정 시간 내에 매우 높은 추출 수율을 달성합니다. 또한 초음파 처리는 세균과 미생물을 사멸시켜 추출물의 멸균을 촉진합니다. 초음파 처리에 의한 미생물 불활성화는 세포막에 작용하는 캐비테이션의 파괴력, 자유 라디칼 생성 및 국소 가열의 결과입니다.

초음파 차가버섯 추출이 매우 유리한 이유는 무엇일까요?

초음파 추출은 식품, 보충제, 의약품 및 화장품용 식물 추출물과 허브 추출물 등 다양한 추출물 생산 분야에 적용됩니다. 초음파 추출의 매우 대표적인 사례는 대마 식물에서 칸나비디올(CBD)과 기타 화합물을 추출하는 것입니다.
초음파 추출은 비열 추출 기법이므로 생리활성 화합물을 초음파로 온화하게 처리하여 민감한 식물 성분의 열분해를 방지합니다. 진폭, 강도, 온도 및 압력 등 모든 초음파 공정 매개변수를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이를 통해 공정과 품질을 정밀하게 관리할 수 있으며, 한 번 얻은 추출 결과를 쉽게 반복하고 재현할 수 있습니다. 추출물 생산업체는 초음파 처리의 신뢰할 수 있는 공정 반복성을 높이 평가하며, 이러한 반복성은 공정과 제품을 높은 품질 수준으로 표준화하는 데 도움이 됩니다.

초음파 처리를 통한 고품질·고수율 차가버섯 추출물 생산

연구에 따르면 초음파로 생산한 차가버섯 추출물에는 기존 열수 추출물보다 더 많은 트리테르페노이드가 함유되어 있습니다. 초음파 추출 기법은 차가버섯(I. obliquus)에서 모든 주요 화합물의 방출과 분리를 촉진합니다. 초음파 보조 추출은 우수한 효율과 버섯 추출물 내 생리활성 식물화학물질의 향상된 생체이용률을 통해 다른 추출 방법보다 뛰어난 성능을 보입니다. 과학 연구에서 발췌한 다음 내용은 초음파 차가버섯 추출의 높은 효율과 수율을 보여줍니다.

차가버섯에서 다당류 추출

Zhang 등은 I. obliquus에서 다당류를 추출하기 위한 최적 조건을 개발하는 데 초음파 보조 추출을 사용했습니다. 최상의 조건은 물을 용매로 사용하여 95 °C에서 15분 동안 초음파로 추출하는 것이었으며, 이 조건에서 추출률은 1.82%였습니다.

차가버섯의 베툴린 / 베툴린산 추출

결과에 따르면 초음파는 세포벽을 강제로 열고 물질 및 열 전달을 개선할 수 있기 때문에 베툴린과 베툴린산 추출에 적극적인 역할을 했습니다. 이는 원하는 식물화학물질을 짧은 시간 안에 높은 효율로 성공적으로 추출하는 데 도움이 됩니다. 초음파 처리 후 용매 추출 단계를 추가했을 때 수율이 소폭 증가한 것은 이러한 화합물의 대부분이 이미 바이오매스에서 추출되었음을 시사합니다. 얻어진 결과는 바이오매스에서 추출 가능한 베툴린의 최대량을 나타냅니다. (Alhazmi, 2017) 전반적으로 초음파 처리는 베툴린과 베툴린산의 수율을 크게 높였습니다.

단계별 추출 프로토콜

차가버섯(Inonotus obliquus)에서 강력한 전체 성분 추출물을 분리하기 위해 고출력 초음파를 사용하는 두 단계 추출 프로토콜을 적용합니다.
재료: 건조한 I. obliquus(100g)를 약 1.3cm²(0.5×0.5인치)의 작은 조각으로 분쇄합니다. 분쇄한 버섯 재료를 1.5L 유리 비커에 넣습니다.

1. 단계: 초음파 저온 추출: 차가버섯이 담긴 유리 비커에 용매 혼합물을 첨가하여 건조 및 분쇄한 차가버섯을 정제수 또는 증류수로 조제한 60% 에탄올 1000 mL에 현탁합니다(v/v; 에탄올 60% : 물 40%). 추출에는 소노트로드 S24d22L2D를 장착한 초음파 추출기 UP400St를 사용합니다. 초음파 처리기의 혼(소노트로드)을 버섯과 용매의 현탁액에 담급니다. 교반기 사용은 선택 사항이지만, 식물 입자를 소노트로드로 균일하게 이동시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 소노트로드가 비커 벽에 닿지 않도록 하십시오. 진폭을 100%로 설정하고 약 10 min 동안 초음파 처리합니다. UP400St에는 플러그 연결식 온도 센서가 제공됩니다. 열전대를 초음파 처리기에 연결하고 센서를 현탁액에 삽입합니다. 초음파 장치 UP400St의 디지털 메뉴에서 온도 상한을 설정할 수 있습니다. 이 최고 온도에 도달하면 초음파 처리기가 일시 정지하고, 현탁액이 설정된 ∆T의 하한값에 도달하는 즉시 자동으로 다시 작동합니다. 권장 ∆T 값은 상한 온도 약 30°C, 하한 온도 약 20°C입니다. 수조 또는 얼음 수조를 사용하면 초음파 처리 중 온도를 낮게 유지하는 데 도움이 됩니다. 초음파 처리 후 여과 및 압착으로 버섯 고형물을 제거합니다. 추출된 식물화학물질이 함유된 용매를 진공 증발 또는 회전 증발시켜 최종적으로 에탄올 추출을 통한 차가버섯 분획을 얻습니다. 남은 차가버섯 고형물은 선택 사항인 두 번째 침지 단계, 즉 초음파 고온 추출에 사용할 수 있습니다.
2. 단계(선택 사항): 초음파 고온 추출: 첫 번째 추출에서 회수한 차가버섯 원료를 두 번째 단계인 초음파 고온 추출에 사용하여 차가버섯에 아직 남아 있는 식물화학물질 분획을 분리합니다. 버섯 재료를 유리 비커에 넣고 새로 준비한 에탄올 60% : 물 40% 용매 용액 600mL를 첨가한 다음 약 70°C로 가열합니다. 초음파 처리 중 온도는 최대 95°C까지 상승할 수 있습니다. 추가 열은 남아 있는 식물화학물질의 방출을 촉진합니다. 열에 민감한 화합물은 거의 모두 1단계에서 온도가 제어된 조건으로 추출되었으므로, 이 두 번째 단계를 선택적으로 적용하여 차가버섯의 모든 식물화학물질을 빠짐없이 함유한 매우 강력한 추출물을 만들 수 있습니다. 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로 UP400St를 사용하여 현탁액을 초음파 처리합니다. 여과 및 압착하여 물 추출물에서 버섯을 분리합니다. 두 번째 추출에서 얻은 식물 성분도 증발을 통해 분리합니다.

물 추출과 에탄올 추출로 얻은 두 차가버섯 추출 분획을 혼합하여 차가버섯의 전 성분을 함유한 추출물을 얻습니다. 이 추출물은 팅크제, 캡슐 또는 식용 제품 등 다양한 제품으로 제형화할 수 있습니다.

이 공정은 다른 어떤 부피로도 완전히 선형적으로 규모를 조정할 수 있습니다. 동일한 초음파 매개변수(초음파 강도 Ws/L, 압력, 온도, 고체:액체 농도)를 적용하면, 한 번 확립된 초음파 차가버섯 추출 결과를 더 큰(또는 더 작은) 부피에서도 동일한 결과(즉, 수율, 공정 효율)를 달성하면서 간단히 재현할 수 있습니다.

초음파로 생산한 버섯 추출물에는 건강에 유익한 다양한 효과로 알려진 다당류가 풍부합니다. 초음파 장치 UP100H는 차가버섯, 노루궁뎅이버섯, 영지버섯 또는 동충하초와 같은 약용 버섯을 효율적으로 추출하기 위한 출력 100와트의 강력한 초음파 추출기입니다.

원하는 용매 선택

초음파 추출은 모든 용매와 호환됩니다. 따라서 원하는 용매를 사용할 수 있습니다. 위의 차가버섯 추출 프로토콜에서는 60% 에탄올 : 40% 물(v/v)로 구성된 용매 용액을 권장합니다. 에탄올과 물을 조합하면 다양한 극성의 식물화학물질을 방출할 수 있습니다. 또는 첫 번째 추출 단계에서 에탄올을 사용하고 두 번째 추출 단계에서 물을 사용하는 두 단계 추출을 적용할 수 있습니다. 알코올과 물을 조합한 용매를 사용하는 초음파 추출은 차가버섯과 같은 버섯에서 수용성 및 알코올 용해성 식물화학물질을 방출합니다.
따라서 추출은 순수하고 효능이 강한 버섯 추출물을 만드는 데 필수적입니다.
Inonotus obliquus 추출에 사용되는 다른 용매로는 이소프로판올, 메탄올, 10% 아세트산을 함유한 메탄올, 아세트산에틸 등이 있습니다. 식품 등급 추출물에는 무독성 용매를 권장합니다. 용매를 제거한 후에도(예: 증발) 간혹 미량의 용매가 추출물에 남아 있을 수 있기 때문입니다.

초음파 수조에서는 왜 차가버섯 추출 결과가 충분하지 않을까요?

초음파 수조는 일반적으로 온화한 세척 작업에 사용됩니다. 초음파 수조에서는 비교적 큰 탱크 내부에 음향 캐비테이션이 제어되지 않은 상태로 불균일하게 분포하여 발생합니다. 버섯과 용매의 혼합물이 담긴 유리 비커를 초음파 수조에 넣으면, 이미 약한 초음파가 비커 벽을 통과해야 하므로 초음파 강도가 더욱 감소합니다. 이는 초음파 세척 탱크의 초음파 강도가 버섯을 효율적으로 추출하기에는 너무 약하다는 것을 의미합니다. 버섯 세포벽에는 버섯 세포를 매우 단단하고 파쇄하기 어렵게 만드는 질긴 물질인 키틴이 함유되어 있습니다. 차가버섯과 같은 버섯에서 생리활성 화합물을 방출하려면 고강도 초음파가 필요합니다. 초음파 프로브는 균류의 세포벽을 파열시키는 힘인 음향 캐비테이션을 훨씬 더 강하게 생성합니다.
 

UV-Vis 분석 차트는 초음파 프로브와 초음파 수조를 이용한 차가버섯 추출을 비교하여 보여줍니다. 프로브형 초음파 장치 UP100H(검은색 곡선)는 차가버섯의 생리활성 화합물을 훨씬 더 높은 수율로 추출합니다.

 
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차가버섯 추출용 고성능 초음파 장치

초음파 추출은 차가버섯과 기타 버섯 등 다양한 원료에서 고품질 추출물을 생산하는 과정을 용이하게 하고 가속하는 신뢰할 수 있는 처리 기술입니다. Hielscher Ultrasonics의 제품군은 소형 실험실용 초음파 장치부터 산업용 추출 시스템까지 전 범위를 아우릅니다. 따라서 Hielscher는 계획하신 공정 처리 용량에 가장 적합한 초음파 장치를 제공할 수 있습니다. 오랜 경험을 갖춘 당사 직원들이 타당성 시험과 공정 최적화부터 최종 생산 단계의 초음파 시스템 설치까지 지원합니다.
당사의 초음파 추출기는 설치 면적이 작고 설치 방식이 다양하여 공간이 협소한 펙틴 가공 시설에도 설치할 수 있습니다. 초음파 프로세서는 전 세계의 식품, 의약품 및 영양 보충제 생산 시설에 설치되어 있습니다.

Hielscher Ultrasonics – 정교한 추출 장비

Hielscher Ultrasonics의 제품군은 소규모부터 대규모까지 고성능 초음파 추출기의 전 범위를 아우릅니다. 추가 액세서리를 사용하면 차가버섯 추출 공정에 가장 적합한 초음파 장치 구성을 쉽게 조립할 수 있습니다. 최적의 초음파 시스템 구성은 계획된 처리 용량, 부피, 원료, 배치 또는 인라인 공정 여부 및 일정에 따라 달라집니다.

배치 및 연속 통과식 처리

Hielscher 초음파 장치는 배치 및 연속 통과식 처리에 사용할 수 있습니다. 초음파 배치 처리는 공정 시험, 최적화 및 소규모에서 중규모 생산에 이상적입니다. 차가버섯을 대량으로 생산하는 경우에는 인라인 처리가 더 유리할 수 있습니다. 연속 인라인 혼합 공정에는 펌프, 호스 또는 배관, 탱크로 구성된 정교한 설비가 필요하지만, 효율이 매우 높고 신속하며 훨씬 적은 노동력이 필요합니다. 모든 산업용 시스템은 가압 조건에서 작동할 수 있으며, 이는 캐비테이션을 증가시켜 추출 효율을 높입니다. Hielscher Ultrasonics는 귀사의 추출 처리 부피와 공정 목표에 가장 적합한 추출 시스템 구성을 갖추고 있습니다.

모든 생산 용량에 맞는 초음파 추출기

Hielscher Ultrasonics의 제품군은 소형 실험실용 초음파 장치부터 벤치탑 및 파일럿 시스템을 거쳐 시간당 트럭 적재량 단위로 처리할 수 있는 완전한 산업용 초음파 프로세서까지 전 범위를 아우릅니다. 이처럼 폭넓은 제품군을 통해 차가버섯과 기타 버섯, 공정 처리 용량 및 생산 목표에 가장 적합한 초음파 추출기를 제공할 수 있습니다.
초음파 벤치탑 시스템은 타당성 시험과 공정 최적화에 이상적입니다. 확립된 공정 매개변수를 기반으로 한 선형 스케일업을 통해 소량 생산에서 본격적인 상업 생산까지 처리 용량을 매우 쉽게 늘릴 수 있습니다. 더 강력한 초음파 추출 장치를 설치하거나 여러 초음파 장치를 병렬로 연결하여 규모를 확대할 수 있습니다. Hielscher는 UIP16000을 통해 세계에서 가장 강력한 초음파 추출기를 제공합니다.

최적의 결과를 위한 정밀한 진폭 제어

모든 Hielscher 초음파 장치는 정밀하게 제어할 수 있어 생산 현장에서 신뢰할 수 있는 핵심 장비로 활약합니다. 진폭은 차가버섯(Inonotus obliquus)에서 식물화학물질을 초음파로 추출할 때 효율과 효과에 영향을 미치는 중요한 공정 매개변수 중 하나입니다.
Hielscher Ultrasonics의 모든 프로세서는 진폭을 정밀하게 설정할 수 있습니다. 소노트로드와 부스터 혼은 진폭을 더욱 넓은 범위에서 조절할 수 있게 하는 액세서리입니다. Hielscher의 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 구현하고 까다로운 응용 분야에 필요한 초음파 강도를 제공할 수 있습니다. 최대 200µm의 진폭으로도 24/7 연속 운전을 손쉽게 수행할 수 있습니다.
정밀한 진폭 설정과 스마트 소프트웨어를 통한 초음파 공정 매개변수의 지속적인 모니터링을 통해 버섯 원료를 가장 효과적인 초음파 조건에서 처리할 수 있습니다. 최상의 추출 결과를 위한 최적의 초음파 처리!
Hielscher 초음파 장비의 견고함 덕분에 고부하 조건과 까다로운 환경에서도 24/7 운전이 가능합니다. 따라서 Hielscher의 초음파 장비는 추출 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수 있는 작업 도구입니다.

간편하고 위험 부담 없는 시험

초음파 공정은 완전히 선형적으로 규모를 확장할 수 있습니다. 이는 실험실용 또는 탁상형 초음파 장치로 얻은 모든 결과를 정확히 동일한 공정 매개변수를 사용하여 규모 확장 후에도 정확히 동일하게 얻을 수 있음을 의미합니다. 따라서 초음파 처리는 위험 부담 없는 타당성 시험, 공정 최적화 및 이후 상업적 제조 공정 도입에 이상적입니다. 초음파 처리로 차가버섯 추출물 생산량을 늘리는 방법을 알아보려면 문의해 주십시오.

최고 품질 – 독일에서 설계 및 제조

가족이 소유하고 운영하는 기업인 Hielscher는 초음파 프로세서에 최고 수준의 품질 기준을 최우선으로 적용합니다. 모든 초음파 장치는 독일 베를린 인근 텔토에 있는 본사에서 설계, 제조되며 철저한 시험을 거칩니다. Hielscher 초음파 장비의 견고함과 신뢰성은 생산 현장에서 든든한 일꾼 역할을 하게 합니다. 전부하와 까다로운 환경에서의 24/7 운전은 Hielscher 고성능 추출기가 기본적으로 갖춘 특성입니다.
Hielscher 초음파 프로세서는 다양한 크기 중에서 선택하고 버섯 추출 공정의 요구 사항에 정확히 맞게 구성하여 구매할 수 있습니다. 소형 실험실 비커에서의 버섯 처리부터 산업 규모의 버섯 슬러리 연속 통과식 혼합까지, Hielscher Ultrasonics는 적합한 초음파 장치를 제공합니다! 문의해 주시면 이상적인 초음파 구성을 기꺼이 추천해 드리겠습니다!

아래 표에서 당사 초음파 장치의 대략적인 처리 용량을 확인할 수 있습니다: