Het extraheren van bèta-glucanen uit paddenstoelen voor laboratoriumtesten of productiedoeleinden bestaat uit een combinatie van het fijnhakken, malen of breken van de paddenstoelen, extractie met ultrasone trillingen en precipitatie van bèta-glucanen. Hier volgt een vereenvoudigd overzicht van het extractieproces van bèta-glucanen, samen met voorbeeldvolumes en -gewichten voor een experiment op laboratoriumschaal. Houd er rekening mee dat de specifieke omstandigheden en metingen kunnen variëren afhankelijk van het type paddenstoel en de vereiste zuiverheid van bèta-glucaan.

Materiaal en uitrusting

• Champignons (bijvoorbeeld 100 g gehakte of gesneden champignons)
• Koud gedestilleerd water (bijv. 500 ml)
• Blender of molen
• Glazen bekers of kolven
• Filterpapier of een vacuümfiltratieopstelling
• Centrifuge (optioneel)
• Alcohol (bijvoorbeeld ethanol) voor neerslag
• Koelkast
• Droogoven

Bèta-glucaan extractieprotocol

1. Maal of plet de paddenstoelen (bijv. chaga of leeuwenzwam).’ Manenchampignon) tot grove deeltjes van ongeveer 1 tot 3 millimeter. Gebruik bijvoorbeeld 100 g gedroogde paddestoelpartikels.
2. Voeg vervolgens de paddestoelpartikels toe aan een glazen bekerglas of erlenmeyer.
3. Voeg vervolgens 500 ml gedestilleerd water toe aan het bekerglas met de paddestoelpartikels die geëxtraheerd moeten worden. De verhouding water-paddenstoel kan variëren afhankelijk van het specifieke type paddenstoel en de grootte van de deeltjes.
4. Nadat je de slurry hebt geroerd, sonificeer je het mengsel met een ultrasone laboratoriumhomogenisator (bijv. UP400St met 22mm sonotrode bij 100% amplitude of UP200Ht met 14mm sonotrode bij 100% amplitude) en houd je de temperatuur onder 90°C. Lagere temperaturen helpen om hittegevoelige verbindingen, zoals bèta-glucanen, tijdens de extractie te behouden. Sonificeer voor ongeveer 5 tot 10 minuten bij gebruik van de UP400St en voor 10 tot minuten bij gebruik van de UP200Ht. Houd er rekening mee dat de temperatuur en extractietijd kunnen variëren afhankelijk van het gebruikte ultrasone vermogen. Voor grotere volumes is natuurlijk een langere sonificatietijd nodig.
5. Filtreer het gesoniseerde mengsel door filtreerpapier of gebruik een vacuümfiltratieopstelling om de vloeistof (die de geëxtraheerde bèta-glucanen bevat) te scheiden van het vaste paddenstoelenresidu.
6. Neerslag vervolgens de beta-glucanen uit de vloeistof door alcohol (bijv. ethanol) toe te voegen. Normaal gesproken kun je 2-3 volumes alcohol gebruiken voor het neerslaan.
7. Bewaar het mengsel daarna een paar uur in de koelkast om de bèta-glucanen te laten neerslaan.
8. Na het neerslaan kun je de vloeistof voorzichtig decanteren en het bèta-glucaanneerslag verzamelen.
9. Droog de beta-glucanen ten slotte in een oven bij een lage temperatuur (bijvoorbeeld 40-50°C) totdat alle alcohol is verwijderd en je een droog poeder verkrijgt.

Paddenstoelen vertonen variaties in hun eigenschappen. Daarom kan het extractieproces van bèta-glucaan verschillen op basis van factoren zoals de specifieke paddenstoelensoort, de staat van de paddenstoelen (gedroogd of vers), de deeltjesgrootte en de extractietemperatuur. Om je extractieprocedure te optimaliseren kun je experimenteren met verschillende parameters, waaronder het variëren van de vast-vloeistofverhoudingen, het aanpassen van de temperatuur, het onderzoeken van verschillende oplosmiddelen en het testen van verschillende sonicatieduur en amplitude-instellingen.

Ultrasoon ondersteunde enzymatische extractie van betaglucaan

Ultrasoon geassisteerde enzymatische extractie is een methode die gebruikt wordt om bèta-glucanen uit paddenstoelen te extraheren met behulp van een combinatie van enzymen en ultrasone golven. Dit proces verbetert de efficiëntie van de extractie door de celwanden van de paddenstoelen af te breken en het vrijkomen van bèta-glucanen te vergemakkelijken.

Schaalvergroting van bèta-glucaanextractie uit champignons

Als je eenmaal een bèta-glucaan extractieprotocol hebt vastgesteld dat aan je eisen voldoet, kan het opschalen van het extractieproces een eenvoudige onderneming zijn.

Batch extractie schaalvergroting

Als je van plan bent om op te schalen met een batch-extractiemethode, raden we aan om het batchvolume te vergroten terwijl je de vast-vloeistofverhoudingen en alle andere parameters constant houdt. Als je dezelfde ultrasone homogenisator blijft gebruiken, verhoog dan de sonificatietijd evenredig. Voor batches van meer dan 1 liter kun je overwegen om een langzame roerder te gebruiken om de deeltjes in suspensie te houden en de uniformiteit van de extractie te verbeteren. De afbeelding hieronder toont een batch-extractieopstelling van 8 liter waarbij gebruik wordt gemaakt van een UP400St ultrasone homogenisator in combinatie met een laboratoriumroerder.

Inline champignon extractie

Voor degenen die geïnteresseerd zijn in het continu extraheren van grotere hoeveelheden bèta-glucanen uit paddenstoelen, biedt Hielscher Ultrasonics doorstroomcelreactoren die ontworpen zijn voor het extraheren van botanisch materiaal. Als dit op u van toepassing is, nodigen wij u uit om direct contact met ons op te nemen voor meer informatie. Ons technische team helpt u graag bij het bepalen van de meest geschikte opstelling voor uw specifieke behoeften. Het uitvoeren van het eerder genoemde experiment op laboratoriumschaal met jouw specifieke paddenstoelensoort kan echter van onschatbare waarde zijn om de precieze procesvereisten te begrijpen. De afbeelding hieronder toont een grote flowcelreactor met een UIP4000hdT ultrasone homogenisator voor het extraheren van bèta-glucanen met ongeveer 50 tot 200 liter champignon-vloeistofslurry per uur.

Empirisch bèta-glucaangehalte van paddenstoelensoorten

Hieronder vind je een lijst met empirische bèta-glucaanconcentraties die geëxtraheerd zijn uit verschillende paddenstoelensoorten.

Paddenstoel soorten	Beta Glucan inhoud (% gewicht)
Termitomyces fuliginosus R. Heim	1%
Boletus colossus R. Heim	3%
Russula densifolia Secr. ex Gillet	25%
Russula cyanoxantha (Schaeff.) Fr.	29%
Russula alboareolata Hongo	42%
Russula emetica (Schaeff.) Pers.	10%
Russula delica Fr.	38%
Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst.	35%
Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc.	5%
Amanita princeps Hoek & Bas	9%
Amanita caesarea (Scop.) Pers.	4%
Heimiella retispora (Pat. & C.F. Bakker) Boedijn	19%
Cortinarius claricolor var. turmalis (Fr.) Quadr	13%
Termitomyces tylerianus Otieno	12%
Termitomyces microcarpus (Berk. & Broome) R. Heim	8%
Termitomyces eurhizus (Berk.) R. Heim	7%
Polyporellus varius (Pers.) P. Karst.	2%
Pycnoporus coccineus (Fr.) Bondartsev & Zanger	45%
Lentinus squarrosulus Mont.	2%
Daedaleopsis confragosa (Bolton) J. Schröt	3%
Pycnoporus sanguineus (L.) Fr.	35%
Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc.	5%
Amanita virgineoides Bas	1%
Agaricus silvaticus Schaeff.	3%
Chlorophyllum molybdites (G. Mey.) Massee	3%
Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst.	33%
Amauroderma rugosum (Blume & T. Nees) Torrend	4%
Suillus bovinus var. bovinus (Pers.) Kuntze	1%
Clitocybe suaveolens (Schumach.) P. Kumm. S	9%
Cleroderma verrucosum (Bull.) Pers.	9%
Heimiella retispora (Pat. & C.F. Baker)	19%
Lentinula edodes (Berk.) Pegler	34%
Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst.	35%

Bèta-glucaanconcentratie van wilde paddenstoelensoorten, Bron: Boonyanuphap, Jaruntorn & Hansawasdi, Chanida. (2010). Spatial distribution of Beta glucan containing wild mushroom communities in subtropical dry forest, Thailand. Schimmeldiversiteit. 46. 29-42. 10.1007/s13225-010-0067-8.