Ar ultraskaņu iegūts ežu dižadatenes ekstrakts

Sēņu sugas Hericium erinaceus, kas pazīstama kā ežu dižadatene, ekstraktus visefektīvāk iegūst, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu. Ultraskaņas ekstraktori ātri sašķeļ sēņu šūnu matricu un ļauj pilnībā ekstrahēt bioaktīvos savienojumus no ežu dižadatenes micēlija un augļķermeņa.

Ežu dižadatenes ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību

Bioaktīvie savienojumi ežu dižadatenē: Hericium erinaceus, kas pazīstama arī ar tādiem ikdienā lietotiem nosaukumiem kā lauvas krēpes, japāņu jamabušitake, pompons, bārdainais zobs, ezis vai pērtiķa galvas sēne, ir sēne, kuru jau gadu desmitiem izmanto tradicionālajā medicīnā un kā ārstniecības līdzekli. Ežu dižadatene satur daudz bioaktīvu savienojumu – polisaharīdus, sterīnus, glikoproteīnus, terpenoīdus (piemēram, erinacīnus), kā arī fenola un gaistošos savienojumus (piemēram, hericenonus). Šīs vielas ir pazīstamas ar savu antioksidatīvo, pretdiabēta, pretvēža, pretiekaisuma, pretmikrobu, antihiperglikēmisko un hipolipidēmisko iedarbību. Zinātniskie pētījumi liecina, ka ežu dižadatenes savienojumi var uzlabot neironu attīstību un darbību un, iespējams, aizsargāt nervus pret bojājumiem. Tādēļ pašlaik to pārbauda kā demences ārstēšanas līdzekli.

Šajā video demonstrēta īpaši efektīva ežu dižadatenes ekstrakcija ar Hielscher UP200Ht ultraskaņas homogenizatoru. Ekstrakcija ar ultraskaņu ir ideāli piemērota augstas kvalitātes pilna spektra ekstraktu iegūšanai, kas satur polisaharīdus, piemēram, beta glikānus, kā arī hericenonus un erinacīnus.

Ežu dižadatenes ekstrakcija ar ultraskaņu:
Ežu dižadatenes ekstrakcija ar ultraskaņu ir metode, kurā izmanto lieljaudas ultraskaņu, lai ekstrahētu bioaktīvos savienojumus no ežu dižadatenes (Hericium erinaceus) augļķermeņa vai micēlija. Ežu dižadatene ir labi pazīstama ārstnieciskā sēne, un tā satur dažādus veselību veicinošus bioaktīvos savienojumus, piemēram, polisaharīdus, beta-glikānus, hericenonus, erinacīnus un antioksidantus.
Sēņu ekstrakcijas procesā ar ultraskaņu izmanto zondes tipa ultraskaņas ierīces, kas rada intensīvu kavitāciju šķidrā vidē (piemēram, ūdenī, etanolā vai metanolā), kura satur sēņu materiālu. Radītā ultraskaņas kavitācija sagrauj sēņu materiāla šūnu sieniņas, atbrīvojot bioaktīvos savienojumus šķidrumā / šķīdinātājā. Ultraskaņas viļņi arī pastiprina bioaktīvo savienojumu masas pārnesi no sēņu materiāla uz šķīdinātāju, tādējādi palielinot ekstrakcijas efektivitāti.
Sēņu ekstrakcija ar ultraskaņu ir ļoti efektīva un ātra izdalīšanas metode, kurai nav nepieciešama augsta temperatūra vai kaitīgas ķīmiskas vielas. Ekstrahētos bioaktīvos savienojumus var izmantot dažādiem mērķiem, piemēram, uztura bagātinātājos, funkcionālajos pārtikas produktos un nutraceitiskajos preparātos. Turklāt ežu dižadatenes ekstrakcijas metode ar ultraskaņu ir videi draudzīga un ilgtspējīga, tādēļ tā ir ideāla izvēle bioaktīvo savienojumu ekstrahēšanai no dabiskiem avotiem.

Šīs priekšrocības padara apstrādi ar ultraskaņu par izcilu ekstrakcijas metodi augstas kvalitātes sēņu ekstraktu iegūšanai un ir iemesls, kādēļ Hielscher ultraskaņas ierīces visā pasaulē izmanto laboratorijās un rūpniecībā sēņu ekstraktu ražošanai.

Ežu dižadatenes ekstrakcijas ar ultraskaņu protokols

Valu et al. (2020) demonstrēja ļoti efektīvu ekstrakcijas procedūru H. erinaceus biomasas bioaktīvo produktu iegūšanai un koncentrēšanai, balstoties uz ultraskaņas ekstrakcijas principiem. Ekstrakcijai izmantotā ierīce bija Hielscher ultraskaņas procesors (Hielscher UIP1000hdT, 1000 vatu, 20 kHz) ar sonotrodi BS4d40 (40 mm diametrā). Pirms ekstrakcijas eksperimentiem ultraskaņas procesors tika kalibrēts, lai noteiktu neto jaudas patēriņu. Apstrādes ar ultraskaņu laikā šī vērtība tika automātiski atskaitīta no kopējā enerģijas patēriņa, tādējādi ļaujot noteikt ekstrakcijas videi pievadīto neto jaudu. Eksperimentu laikā paraugi tika ievietoti ledus maisā un nepārtraukti maisīti ar magnētisko maisītāju, lai uzturētu zemu paraugu temperatūru. Pēc ekstrakcijas pabeigšanas paraugi tika filtrēti vakuumā un pēc tam centrifugēti (2500× g 5 min). Ūdens un spirta atdalīšanai no supernatantiem tika izmantots rotācijas iztvaicētājs. Lai iegūtu pulverveida ekstraktu, paraugos atlikušais ūdens un spirts tika atdalīts ar liofilizāciju. Kā alternatīvu šķīdinātāja atdalīšanai var izmantot vakuumfiltru un rotācijas vakuuma iztvaicētāju, lai iegūtu sēņu koncentrātu.
 

 
Optimizētie ekstrakcijas apstākļi, izmantojot ultraskaņu, bija šādi:

• ultraskaņas ierīce UIP1000hdT ar sonotrodi BS4d40: 100% amplitūda, 100% darba cikls)
• žāvēta, samalta Hericium erinaceus
• šķīdinātājs: 80% etanola ūdens šķīdums
• šķīdinātāja un materiāla attiecība: 1:30 (g/mL)
• ekstrakcijas laiks: 45 min

Kopējais fenolu saturs šajā optimizētajā H. erinaceus ekstraktā bija 23,2 mg GAE/g DM, un DPPH testā antioksidatīvā aktivitāte sasniedza IC50 vērtību 87,2 μg/mL.
Pētnieku grupa veiksmīgi pierādīja, ka ekstrakcija ar ultraskaņu efektīvi veicina antioksidantu izolēšanu no Hericium erinaceus, jo īpaši polifenolu un flavonoīdu, kas korelē ar diterpenoīdu erinacīnu A, kurš pazīstams ar savu augsto antioksidatīvo aktivitāti.
(sal. Valu et al., 2020)

Šajā video demonstrējam čagas sēnes ekstrakciju aukstā ūdenī ar ultraskaņu. Hielscher UP100H ir 100 vatu ultraskaņas homogenizators. Šī 14mm zonde – MS14 – ir ļoti piemērota nelielu augu izcelsmes izejvielu partiju ekstrakcijai. Intensitāti var regulēt ar amplitūdas regulatoru. Šajā ekstrakcijas demonstrācijā izmantojam 100% intensitāti.

Atrodiet ideālo ultraskaņas ierīci lauvas krēpju sēnes ekstrakcijai!

Lauvas krēpju sēne ir bagāta ar hitīnu. Tāpat kā visām sēnēm, arī lauvas krēpju sēnei šūnu sieniņās ir daudz hitīna. Hitīns ir izturīgs biopolimērs, kas piešķir šūnu sieniņām augstu stingrību un stiprību. Lielā hitīna satura dēļ lauvas krēpju sēni nevajadzētu ēst svaigu, jo hitīns ir grūti sagremojams un var izraisīt kuņģa darbības traucējumus.
Lai sagrautu lauvas krēpju sēnes šūnu sieniņas un ekstrahētu šūnās esošos bioaktīvos savienojumus, nepieciešami intensīvi spēki. Tāpēc ultraskaņas vannas vai tīrīšanas tvertnes nenodrošina vēlamos ekstrakcijas rezultātus.
Lasiet vairāk par zondes tipa ultraskaņas ierīces un ultraskaņas vannas efektivitātes salīdzinājumu!
Turpretī ultraskaņas zondes lokāli rada augstas intensitātes ultraskaņas viļņus un kavitāciju, kas nodrošina nepieciešamo enerģiju, lai sagrautu hitīnu saturošās sēņu šūnu sieniņas. Turklāt apstrāde ar zondes tipa ultraskaņas ierīci ir netermiska ekstrakcijas metode, kas novērš bioaktīvo savienojumu termisko noārdīšanos karstuma ietekmē. Tāpēc zondes tipa ultraskaņas ierīces ir visefektīvākais tehniskais risinājums ārstniecisko sēņu ekstrakcijai.
 
Jautājiet mums par jūsu sēņu ekstrakcijai piemērotāko zondes tipa ultraskaņas ierīci!
 
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas ierīču aptuveno apstrādes jaudu:

Sazinieties ar mums jau tagad un uzziniet vairāk par ultraskaņas ierīcēm sēņu ekstrakcijai! Mūsu labi apmācītie darbinieki ar ilggadēju pieredzi labprāt ieteiks jums vispiemērotāko ultraskaņas ekstraktoru jūsu sēņu ekstrakcijas procesam!

---

---

Literatūra / Atsauces

• Valu, Mihai-Vlad; Liliana Cristina Soare; Nicoleta Anca Sutan; Catalin Ducu; Sorin Moga; Lucian Hritcu; Razvan Stefan Boiangiu; Simone Carradori (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods 9, No. 12, 2020.
• Valu, M.-V.; Soare,L.C.; Ducu, C.; Moga, S.; Negrea, D.; Vamanu, E.; Balseanu, T.-A.; Carradori, S.; Hritcu, L.; Boiangiu, R.S. (2021): Hericium erinaceus (Bull.) Pers. Ethanolic Extract with Antioxidant Properties on Scopolamine-Induced Memory Deficits in a Zebrafish Model of Cognitive Impairment. Journal of Fungi 2021, 7, 477.
• Venturella, G.; Ferraro, V.; Cirlincione, F.; Gargano, M. L. (2021): Medicinal Mushrooms: Bioactive Compounds, Use, and Clinical Trials. International Journal of Molecular Sciences, 22(2), 634.
• Picture of Hericium By Jim Champion / Hericium erinaceum on an old tree in Shave Wood, New Forest / CC BY-SA 2.0

Noderīgi fakti

Bioaktīvie sēņu savienojumi no micēlija un augļķermeņa – salīdzinājums

Gan micēlija, gan augļķermeņa ekstraktus var iegūt ar ultraskaņas ekstrakciju, un abiem ir savas unikālas priekšrocības. Tas, kurš ir labāks, ir atkarīgs no konkrētā lietojuma un vēlamajiem rezultātiem.
Micēlija ekstrakti parasti ir lētāki un vieglāk ražojami lielos daudzumos nekā augļķermeņa ekstrakti, tādēļ tie ir pieejamāki. Micēlijs satur arī daudz labvēlīgu savienojumu, piemēram, polisaharīdus, ergosterolu un enzīmus.
Savukārt augļķermeņa ekstraktos ir lielāks beta-glikānu, triterpenoīdu un citu savienojumu saturs, kuru iedarbība ir saistīta ar labvēlīgu ietekmi uz veselību. Augļķermeņiem parasti ir arī daudzveidīgāks savienojumu klāsts, un dažos gadījumos tiem var būt spēcīgāka iedarbība.
Galu galā izvēle starp micēlija un augļķermeņa ekstraktiem būs atkarīga no konkrētā lietojuma un vēlamās iedarbības. Ja, piemēram, vēlaties atbalstīt imūnsistēmu, micēlija ekstrakts var būt laba izvēle tā augstā polisaharīdu satura dēļ. Ja vēlaties atbalstīt kognitīvās funkcijas, augļķermeņa ekstrakts var būt labāka izvēle tā augstā triterpenoīdu satura dēļ. Jāņem vērā arī tas, ka augstas kvalitātes ekstrakti, kas iegūti gan no micēlija, gan no augļķermeņa, var būt efektīvi un noderīgi dažādiem mērķiem.

Kāda ir labākā metode beta-glikānu ekstrakcijai no sēnes „lauvas krēpes”?

Ultraskaņas ekstrakcija aukstā ūdenī ir labākā metode ūdenī šķīstošo savienojumu atbrīvošanai no sēnēm, piemēram, no sēnes „lauvas krēpes” augļķermeņa. Ultraskaņas ekstrakcija aukstā ūdenī perforē un sagrauj sēņu izturīgos šūnapvalkus, atbrīvojot no šūnu matricas bioaktīvos savienojumus, piemēram, β-glikānus. Tā kā apstrāde ar ultraskaņu ir saudzīgs process, tā nebojā fitoķīmiskās vielas un novērš visu veselībai labvēlīgo bioaktīvo savienojumu, tostarp beta-glikānu, noārdīšanos.

Kādas ir sēņu ekstrakta priekšrocības?

Ekstrakcijas process, piemēram, ultraskaņas ekstrakcija, atbrīvo no šūnu matricas bioaktīvos savienojumus, piemēram, beta-glikānus. Tādēļ sēņu ekstrakti satur lielāku bioaktīvo savienojumu daudzumu nekā maltu sēņu pulveris. β-glikānu, kas ir lielmolekulāri polimēri, galvenā frakcija šķīst ūdenī. Tādēļ ultraskaņas ekstrakcija aukstā ūdenī ir ne tikai veselīgs un videi draudzīgs ekstrakcijas veids, bet arī efektīvi atbrīvo β-glikānus no sēņu šūnām ūdenī. Izmantojot ekstraktu, ir iespējams ražot ārstnieciskos līdzekļus un uztura bagātinātājus, kuru katra deva satur vienādu bioaktīvo molekulu daudzumu.

Bioaktīvie savienojumi sēnē „lauvas krēpes”

Pie ļoti nozīmīgiem un labi izpētītiem bioaktīvajiem metabolītiem pieder arī erinacīni (A-I) – ciatīna diterpenoīdu grupa, ko ekstrahē no Hericium erinaceus jeb lauvas krēpju sēnes, sauktas arī par yamabushitake, micēlija, un hericenoni (C-H) – benzilspirta atvasinājumi, ko ekstrahē no augļķermeņa. Abas savienojumu grupas var viegli šķērsot hematoencefālisko barjeru, un tām ir konstatēta neirotropa un neiroprotektīva iedarbība. Ir ziņots, ka tie inducē nervu augšanas faktora (NGF) sintēzi gan in vitro, gan in vivo. Tomēr šai ārstnieciskajai sēnei piemīt arī antioksidatīvas, pretiekaisuma, pretvēža, imūnstimulējošas, pretdiabēta, pretmikrobu, hipolipidēmiskas un antihiperglikēmiskas īpašības, lai gan visbiežāk to izmanto neirodeģeneratīvu slimību un kognitīvo traucējumu ārstēšanai.
Ir pierādīts, ka erinacīnam A, galvenajam erinacīnu grupas pārstāvim, piemīt efektīva aizsargājoša iedarbība pret Parkinsona slimību. Ar 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridīnu (MPTP) izraisītā Parkinsona slimības modelī pelēm erinacīns A samazināja MPTP izraisīto dopamīnerģisko šūnu zudumu, oksidatīvā stresa izraisīto apoptotisko šūnu nāvi un glutationa, nitrotirozīna un 4-hidroksi-2-nonenāla (4-HNE) līmeni; tas arī novērsa ar MPTP saistītos motoriskos traucējumus un mazināja 1-metil-4-fenilpiridīnija (MPP) izraisītās neironu citotoksicitātes un apoptozes radīto kaitējumu, endoplazmatiskā tīkla (ER) stresam uzturot IRE1α/TRAF2, JNK1/2 un p38 MAPK signālceļu aktivāciju un C/EBP homologā proteīna (CHOP), IKB-β un NF-κB, kā arī Fas un Bax ekspresiju. Tika konstatēts, ka šis metabolīts ir efektīvs arī pret išēmisku insultu, kā ziņots pētījumā ar žurkām, kurā novēroja neironu apoptozes un insulta dobuma izmēra samazināšanos smadzenēs, iedarbojoties uz iNOS/reaktīvo slāpekļa savienojumu (RNS) un p38 mitogēnu aktivētās proteīnkināzes (MAPK)/CCAAT pastiprinātāju saistošā proteīna homologā proteīna (CHOP) signālceļiem.
Ir ziņots arī par erinacīna A nozīmīgu pretvēža aktivitāti cilvēka kuņģa vēža TSGH 9201 šūnās, kurās tas izraisīja izteiktu apoptozi, kas bija saistīta ar pastiprinātu fosforilāciju fokālās adhēzijas kināzes/proteīnkināzes FAK/Akt/p70S6K un serīna/treonīna kināzes PAK-1 signālceļos. Tas arī palielināja citotoksicitāti un ROS veidošanos, samazināja invazivitāti un kaspāžu aktivāciju un izraisīja audzēja nekrozes receptora TRAIL ekspresiju. Šī metabolīta spēcīgā pretvēža iedarbība vēlāk tika apstiprināta nesenā pētījumā gan in vitro divās cilvēka resnās zarnas vēža šūnu līnijās (DLD-1 un HCT-116), gan in vivo peļu modelī, kurā tika sīkāk noskaidroti tā darbības mehānismi. Apstrādes ietekme ietvēra apoptozes aktivācijas ārējo signālceļu (TNFR, Fas, FasL, kaspāzes) stimulēšanu, antiapoptotisko molekulu Bcl-2 un Bcl-XL ekspresijas nomākšanu un uz stresa stimuliem reaģējošās Jun N-terminālās kināzes JNK1/2, NF-κB p50 un p330 fosforilāciju. Tika arī pierādīts, ka nāves receptoru molekulu daudzuma palielināšanos ar JNK MAPK/p300/NF-κB signālceļa starpniecību mediē histona H3K9K14ac modifikācija; in vivo eksperimenta rezultāti patiešām atklāja paaugstinātu histona H3K9K14ac līmeni, kā arī histonu acetilāciju Fas, FasL un TNFR promotoru apgabalos.
Cits erinacīns, erinacīns C, ir pazīstams ar savu neiroiekaisumu mazinošo un neiroprotektīvo iedarbību, ko varētu nodrošināt mehānisms, kas ietver IκB, p-IκBα (iesaistīts NF-κB signāla pārvades kaskādes augšupējā posmā) un inducējamās slāpekļa monoksīda sintāzes (iNOS) proteīnu ekspresijas inhibēšanu un pret stresu aizsargājošā Nrf2/HO-1 signālceļa aktivāciju. Cilvēka BV2 mikroglijas šūnu ar LPS izraisītu iekaisumu apstrāde samazināja slāpekļa monoksīda (NO), IL-6, TNF-α un iNOS līmeni, inhibēja NF-κB ekspresiju un izraisīja IκBα proteīnu fosforilāciju (p-IκBα), kā arī inhibēja Kelch līdzīgo ar ECH saistīto proteīnu 1 (Keap1) un palielināja ar eritroīdo faktoru 2 saistītā kodola transkripcijas faktora (Nrf2) daudzumu un hēma oksigenāzes-1 (HO-1) proteīna ekspresiju.
(izvilkums no Venturella et al., 2021)