약용 버섯의 초음파 추출
약용 버섯은 고대부터 탁월한 건강상의 이점으로 알려져 왔습니다. 최근 약용 균류는 건강을 개선하고 활력을 높이는 대중적인 상품으로 자리 잡고 있습니다. 약용 균류가 건강 증진에 미치는 효과를 온전히 경험하려면 다당류, 트리테르페노이드 및 기타 생리활성 물질과 같은 화합물이 버섯 세포에서 방출되어야 합니다. 초음파 추출은 영지버섯, 노루궁뎅이버섯, 동충하초, 표고버섯, 차가버섯 등과 같은 식물 원료에서 생리활성 화합물을 분리하는 데 탁월한 기법입니다.
약용 버섯 추출물 – 초음파로 제조
약용 균류는 인지 기능과 면역계에 미치는 뛰어난 효과 덕분에 슈퍼푸드이자 인지 기능 개선제로서의 입지를 확립했습니다. 약용 버섯은 건강 및 인지 기능 증진 효과 외에도 질병(예: 암, 당뇨병, 염증 등)을 예방하고 치료하는 데 사용됩니다. 가장 잘 알려진 식용 균류 종으로는 차가버섯, 영지버섯, 노루궁뎅이버섯, 동충하초, 표고버섯, 잎새버섯이 있습니다.
100와트 출력의 강력한 초음파 추출기인 UP100H는 차가버섯(Inonotus obliquus)에서 생리활성 화합물을 추출하는 데 사용됩니다.
버섯의 가장 두드러진 건강 효과를 살펴보면, 균류의 생리활성 화합물은 면역력을 높이고, 신경성장인자(NGF)를 증가시키며, 신체 활동 중 지구력을 향상하고 수명을 연장하는 것으로 나타났습니다. 이러한 건강 증진 효과를 일으키는 생리활성 화합물의 예로는 α-글루칸과 β-글루칸 같은 다당류가 있습니다. 글루칸의 구성은 균류 종마다 다르며, 이러한 차이에 따라 다양한 효과를 얻기 위해 서로 다른 버섯을 특정 용도로 사용합니다. 예를 들어, 노루궁뎅이버섯은 신경성장인자(NGF)를 촉진하고, 동충하초는 지구력을 향상하며, 영지버섯은 면역계와 장수를 지원합니다.
추출 프로토콜과 시연 동영상을 비롯하여 특정 버섯의 추출에 대해 자세히 알아보려면 다음 링크를 클릭하세요:
버섯 추출물을 사용하는 이유는?
원하는 효과를 얻으려면 버섯 분말을 다량 섭취해야 하지만, 버섯 추출물은 소량만 섭취해도 같은 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 초음파로 분리한 버섯 추출물은 모든 주요 영양소와 생리활성 물질을 매우 농축된 형태로 제공합니다!
다당류의 초음파 추출
약용 버섯에서 다당류(예: 알파-글루칸 및 베타-글루칸), 트리테르펜 및 기타 생리활성 화합물을 분리하는 데 초음파 추출은 가장 편리하고 효과적이며 효율적인 기법입니다.
많은 식용 버섯에서 발견되는 다른 유익한 성분으로는 셀레늄, 비타민 D 및 비타민 B3가 있습니다. 강력한 초음파 처리를 통해 키틴으로 이루어진 균류의 세포벽에 구멍이 생기고 세포가 용해되어 다당류, 비타민 등의 화합물이 주변 용매로 방출됩니다. 초음파 추출은 기존 추출 기법에 비해 매우 짧은 추출 시간 내에 생리활성 화합물 전체를 방출하므로 효율이 매우 높습니다.
추출 후에는 고농도의 고효능 버섯 추출물을 제조하기 위해 여과, 증류 / 증발 및 침전을 통해 생리활성 화합물을 분리하고 정제할 수 있습니다. 이러한 버섯 추출물은 이후 의약품, 식이 보충제, 기능성 식품 원료, 팅크제 및 강장제로 가공됩니다.
초음파를 이용한 물 또는 용매 추출
초음파 추출의 큰 장점은 폭넓은 용매 선택지 중에서 선택할 수 있다는 점입니다. 식물성 화학물질과 생리활성 화합물의 초음파 보조 분리는 물, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 물/에탄올 혼합물, 글리세린, 식물성 기름 등의 용매에서 수행할 수 있습니다.
분리하려는 표적 화합물에 따라 초음파 보조 버섯 추출은 물이나 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 등의 용매에서 수행할 수 있습니다. 버섯에는 대부분 수용성 표적 화합물이 들어 있고 비수용성 성분은 소수만 들어 있으므로, 일반적으로 물이나 에탄올 수용액을 이용한 추출이 선호됩니다. 알코올 비율이 더 높은 용매는 특히 트리테르펜 함량이 높은 추출물을 분리하는 데 사용됩니다.
UP400St 초음파 처리기 UP400St는 효율이 매우 높으며, 약용 버섯의 균사체와 자실체에서 다당류, 테르펜, 알칼로이드 및 기타 균류 유래 화학물질과 같은 생리활성 화합물을 신속하게 추출할 수 있습니다.
- 가장 높은 효율
- 신속한 추출
- 더 완전한 추출
- 고품질 전성분 추출물
- 온화한 비열 공정(저온 추출)
- 제약용 / 식품용 등급
- 표준화된 공정
- 선택 가능한 다양한 용매
- 안전하고 간편한 작동
초음파 버섯 추출 결과
식물성 화학물질의 분리 및 회수에서는 초음파 공정 매개변수가 매우 중요합니다. 첫째, 진폭, 압력, 온도와 같은 초음파 매개변수는 추출 공정을 조정하여 최고의 수율과 품질을 얻는 데 중요한 요소입니다. 둘째, 정밀하게 제어된 공정 조건은 지나치게 강한 공정 영향(예: 고온)으로 인해 추출물이 분해되지 않도록 보장합니다. 예를 들어 다당류와 같은 식물 유래 화합물은 고온에 노출되면 분해되기 쉽습니다.
Hielscher Ultrasonics의 추출기는 진폭, 압력, 온도를 최적 조건으로 설정하여 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이를 통해 결과와 추출물 품질의 재현성을 확보하고 공정을 표준화할 수 있습니다.
연구(Alzorqi 외)에 따르면 초음파 처리로 추출한 말레이시아 버섯의 (1-3; 1-6)-β-d-글루칸은 기존 추출 기법으로 생산한 추출물과 비교하여 항산화 활성이 더 높고, 분자량이 더 크며, 최적의 분지도를 갖는 것으로 나타났습니다.
고성능 초음파 추출기
Hielscher Ultrasonics는 고성능 초음파 처리기 제조 분야에서 오랜 경험을 보유하고 있으며, 이 장비들은 식물과 균류에서 생리활성 성분을 분리하는 데 성공적으로 활용되고 있습니다. 소형 휴대용 초음파 처리기부터 벤치탑 및 파일럿 시스템, 완전한 산업용 장치에 이르기까지 전 범위를 아우르는 제품군을 갖춘 Hielscher Ultrasonics는 최초의 타당성 시험과 공정 최적화부터 산업 생산 라인의 최종 설치까지 지원하는 파트너입니다. 식물에서 생리활성 화합물을 방출하려면 높은 진폭이 필요할 수 있습니다. 특히 견고한 세포벽을 천공하고 용해해야 할 때 그렇습니다. 예를 들어 Hielscher Ultrasonics의 초음파 프로세서인 UIP500hdT 또는 UIP2000hdT 등은 최대 200µm의 매우 높은 진폭으로 작동할 수 있습니다. 물론 이러한 높은 진폭으로도 24/7 연속 운전이 가능합니다. Hielscher 초음파 처리기의 견고함은 고부하 및 까다로운 환경에서도 문제없는 24/7 운전을 보장합니다.
- 고성능 초음파 추출기
- 정밀한 제어 가능
- 재현 가능한 결과
- 선형 확장성
- 견고하고 적은 유지보수
- 상담 및 서비스
- 간편하고 안전한 작동
SonoStation은 2x 2kW 초음파 처리기, 교반 탱크 및 펌프를 갖춘 초음파 시스템으로, 대량 추출에 탁월합니다.
| 배치 부피 | 유량 | 권장 장비 |
|---|---|---|
| 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. | 더 큰 유량 | 클러스터로 구성한 UIP16000 |
실험실 규모부터 파일럿 및 산업 규모까지 아우르는 고출력 초음파 추출기.
문헌 / 참고 자료
- 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.
알아두면 좋은 정보
초음파 추출 – 작동 원리
초음파 추출은 간단하고 저렴하며 빠르고 효율적인 기술로, 액체–고체 추출을 강화하고 기존 추출 기술보다 뛰어난 성능을 발휘합니다. 초음파 고체–액체 추출의 주요 장점은 더 빠른 추출 속도와 물질 전달, 추출물 수율 증가에 기반합니다. 또 다른 이점은 더 낮은 온도에서 추출 공정을 수행하여 열에 민감한 화합물의 분해를 방지할 수 있다는 점입니다. 마이크로파나 초임계 CO2와 같은 대체 분리 기술과 비교하면, 초음파 추출기는 구매 비용과 운전 비용이 모두 더 낮으며 사용이 편리하고 안전하게 운전할 수 있습니다.
초음파 추출은 음향 캐비테이션과 그에 따른 유체역학적 전단력에 기반합니다. Hielscher Ultrasonics의 시스템은 식물 원료에서 식물 화학물질을 추출하기 위해 강력한 초음파와 캐비테이션을 생성합니다.
음향 캐비테이션 – 초음파 처리에서 나타나는 현상: 강력한 초음파가 액체 매질에 전달되면 유체에 압축과 팽창 주기가 가해집니다. 팽창(희박화) 중에는 액체 내부에 진공 기포 또는 공동이 발생합니다. 이러한 진공 기포는 가해지는 음압이 유체의 인장 강도를 초과할 때 생성됩니다. 여러 압축 / 희박화 주기에 걸쳐 진공 기포는 더 이상 에너지를 흡수할 수 없는 지점까지 성장한 후 격렬하게 붕괴합니다(기포 내파). 기포 내파 중에는 매우 큰 온도 차와 압력 차, 액체 흐름 및 전단력과 같은 극한 조건이 국소적으로 발생합니다. 이러한 강력한 힘은 식물과 조직의 세포를 파괴하여 세포 내 물질(예: 다당류, 테르펜, 단백질, 플라본 등)이 용매로 방출되도록 합니다. 진공 기포의 형성, 성장 및 붕괴 과정은 캐비테이션이라고 합니다.
균류
균류를 뜻하는 Fungus(복수형: fungi)는 효모, 곰팡이와 같은 미생물 및 버섯을 포함하는 진핵생물 집단의 모든 구성원을 가리키는 식물학 용어입니다. 특히 전통 의학(예: 아시아 의학 / 중국 의학)에서는 인지 기능 개선, 면역 체계 강화, 수명 연장 등 다양한 효과를 얻기 위해 균류를 투여합니다. 오늘날 약용 버섯은 대체 의약품으로 사용될 뿐 아니라, 균류 추출물이 기능성 식품이나 슈퍼푸드로도 섭취됩니다. 예를 들어 잎새버섯, 동충하초, 구름버섯, 영지버섯과 같은 균류는 면역 조절 효과를 얻기 위해 섭취합니다. 실로시빈 버섯(일반적으로 매직 머시룸이라고 함)과 같은 여러 균류 종은 환각 특성 때문에 사용됩니다. 버섯은 식물이 아니며 균계로 분류됩니다.
다당류
다당류는 약용 균류에서 발견되는 중요한 생리활성 화합물입니다. 다당류는 의약품 및 기능성 영양제 투여에 사용되는 생화학적 활성 화합물로, 면역 조절, 방사선 손상의 회복 또는 예방, 항혈액응고 작용뿐 아니라 항암, 항바이러스 및 혈당 강하 작용과 같은 긍정적인 효과를 나타냅니다. 균류 유래 다당류인 렌티난, 시조필란 및 크레스틴은 일본, 한국 및 중국에서 면역 증강 의약품(면역 체계를 강화하는 약물)으로 인정받았습니다.
균류에는 다당류 외에도 페놀류, 이종다당류, 글리코겐, 비타민, 트리테르펜을 비롯한 여러 유익한 성분이 함유되어 있습니다.
약용 버섯의 종류
다당류가 가장 두드러진 활성 화합물인 차가 버섯은 Inonotus obliquus 또는 검은 나무 버섯(일상적으로는 신더 콩크, 버치 콩크, 클링커 폴리포어라고도 함)으로도 알려져 있습니다. 차가버섯의 다당류는 자유 라디칼을 제거하는 매우 강력한 항산화 활성을 나타냅니다.
노루궁뎅이버섯 (Hericium erinaceus)은 이빨 모양의 자실층을 가진 균류 집단에 속하는 식용 및 약용 버섯입니다. 노루궁뎅이버섯은 신경 보호 및 인지 기능 향상 효과로 알려져 있으며, 이러한 효과 때문에 기억력과 인지 기능 개선에 사용됩니다.
영지버섯 (Ganoderma lucidum, 영지 / 링즈, 만넨타케, 불로초로도 알려져 있음)은 다공균류에 속하며, 붉은 옻칠을 한 듯한 콩팥 모양의 갓으로 쉽게 알아볼 수 있습니다. 영지버섯은 가노데르산이라고 불리는 트리테르펜 계열의 화합물을 생성합니다. 가노데르산은 스테로이드 호르몬과 유사한 분자 구조를 나타냅니다. 또한 영지버섯에서 발견되는 다른 화합물로는 다당류(예: 베타글루칸), 쿠마린, 만니톨 및 알칼로이드가 있습니다. 이 버섯에서 분리되는 스테롤에는 가노데롤, 가노데렌산, 가노데리올, 가노데르마논트리올, 루시다디올 및 가노데르마디올이 있습니다. 식용 측면에서 영지버섯은 쓴맛으로 알려져 있으며, 흔히 커피 음료에 넣어 섭취합니다.
표고버섯 (Lentinula edodes; 통칭은 검은 숲 나무버섯, 샹구, 향기버섯)은 아시아 요리의 재료로 널리 사용됩니다. 건강을 위해 섭취할 경우 표고버섯은 면역계를 강화하고 염증을 크게 감소시킵니다.
Coriolus versicolor (Trametes versicolor, Polyporus versicolor; 통칭은 칠면조꼬리버섯, 운지, 가와라타케)는 다당류인 PSK, PSP 및 Kresin과 B-1,3 및 B-1,4 글루칸을 함유합니다. 이 다당류는 화학요법과 병행할 때 특정 암 환자의 면역 기능을 개선하는 데 사용됩니다. 중국 전통 의학에서는 운지버섯을 강장제로 사용합니다.
Cordyceps sinensis (Ophiocordyceps sinensis; 중국 동충하초, 둥충샤차오, 야르차 군부로도 알려져 있음)는 탁월한 항산화 특성을 지닌 또 다른 균류입니다. 동충하초는 유해한 자유 라디칼을 중화하는 강력한 항산화 물질을 함유하며, 체내 고유 항산화 체계의 활성도 높입니다.
잎새버섯 (Grifola frondosa; 구름버섯, 후이수화, 숲의 암탉, 숫양 머리, 양 머리)은 다공균류에 속하며, 선천 면역계와 적응 면역계를 모두 자극하는 것으로 밝혀졌습니다. 연구 결과 잎새버섯은 유방암 환자의 면역계를 자극하는 것으로 나타났습니다. 또한 알파글루코시다아제 억제제를 함유하고 있어 혈당을 낮추는 효과를 나타냅니다.
Agaricus subrufescens (다른 명칭은 Agaricus blazei, Agaricus brasiliensis, Agaricus rufotegulis; 통칭은 아몬드버섯, 태양의 버섯, 신의 버섯, 생명의 버섯, 왕실 태양 아가리쿠스, 지쑹룽 또는 히메마쓰타케)는 단맛과 아몬드 향이 특징인 식용 버섯입니다. 아가리쿠스버섯은 주로 면역계 강화 효과를 위해 사용되는 인기 있는 약용 균류입니다.