Extractie van bèta-glucanen uit paddenstoelen met ultrasoonbehandeling

De extractie van bèta-glucanen uit paddenstoelen voor laboratoriumtests of productiedoeleinden omvat een combinatie van het hakken, malen of pletten van de paddenstoelen, ultrasoon ondersteunde extractie en het neerslaan van bèta-glucanen. Hieronder volgt een vereenvoudigd overzicht van het extractieproces voor bèta-glucanen, met voorbeeldvolumes en -gewichten voor een experiment op laboratoriumschaal. Houd er rekening mee dat de specifieke omstandigheden en meetwaarden kunnen variëren afhankelijk van het type paddenstoel en de vereiste zuiverheid van de bèta-glucanen.

Materialen en apparatuur

• Paddenstoelen (bijv. 100g gehakte of in plakjes gesneden paddenstoelen)
• Koud gedestilleerd water (bijv. 500mL)
• Blender of maalmachine
• Glazen bekerglazen of kolven
• Filterpapier of een vacuümfiltratieopstelling
• Centrifuge (optioneel)
• Alcohol (bijv. ethanol) voor het neerslaan
• Koelkast
• Droogoven

Extractieprotocol voor bèta-glucanen

1. Maal of plet de paddenstoelen (bijv. chaga of pruikzwam) tot grove deeltjes van ongeveer 1 tot 3 millimeter. Gebruik bijvoorbeeld 100g gedroogde paddenstoeldeeltjes.
2. Doe de paddenstoeldeeltjes vervolgens in een glazen bekerglas of kolf.
3. Voeg daarna 500mL gedestilleerd water toe aan het bekerglas met de paddenstoeldeeltjes waaruit de stoffen moeten worden geëxtraheerd. De verhouding tussen water en paddenstoelen kan variëren afhankelijk van het specifieke type paddenstoel en de deeltjesgrootte.
4. Roer de slurry en soniceer het mengsel vervolgens met een ultrasone laboratoriumhomogenisator (bijv. UP400St met een sonotrode van 22mm bij 100% amplitude of UP200Ht met een sonotrode van 14mm bij 100% amplitude). Houd daarbij de temperatuur onder 90°C. Lagere temperaturen helpen warmtegevoelige verbindingen, zoals bèta-glucanen, tijdens de extractie te behouden. Soniceer gedurende ongeveer 5 tot 10 minuten bij gebruik van de UP400St en gedurende 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. Grotere volumes vereisen uiteraard langere sonicatietijden.
5. Filtreer het gesoniceerde mengsel door filterpapier of gebruik een vacuümfiltratieopstelling om de vloeistof (met de geëxtraheerde bèta-glucanen) van het vaste paddenstoelresidu te scheiden.
6. Laat de bèta-glucanen vervolgens uit de vloeistof neerslaan door alcohol (bijv. ethanol) toe te voegen. Doorgaans kunt u voor het neerslaan 2–3 volumes alcohol gebruiken.
7. Bewaar het mengsel daarna enkele uren in een koelkast om de bèta-glucanen te laten neerslaan.
8. Na het neerslaan kunt u de vloeistof voorzichtig afgieten en het neerslag van bèta-glucanen verzamelen.
9. Droog de bèta-glucanen ten slotte in een oven bij een lage temperatuur (bijv. 40–50°C) totdat alle alcohol is verwijderd en u een droog poeder verkrijgt.

Deze video demonstreert de uiterst efficiënte extractie van pruikzwammen met de ultrasone homogenisator UP200Ht van Hielscher.

Paddenstoelen verschillen in hun eigenschappen. Daarom kan het extractieproces voor bèta-glucanen verschillen afhankelijk van factoren zoals de specifieke paddenstoelensoort, de toestand van de paddenstoelen (gedroogd of vers), de deeltjesgrootte en de extractietemperatuur. Om uw extractieprocedure te optimaliseren, kunt u overwegen met verschillende parameters te experimenteren, waaronder het variëren van de verhoudingen tussen vaste stof en vloeistof, het aanpassen van temperaturen, het onderzoeken van verschillende oplosmiddelen en het testen van uiteenlopende sonicatieduren en amplitude-instellingen.

Ultrasoon ondersteunde enzymatische extractie van bèta-glucaan

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

Opschaling van de extractie van bèta-glucanen uit paddenstoelen

Zodra u een extractieprotocol voor bèta-glucanen hebt vastgesteld dat aan uw eisen voldoet, kan het opschalen van het extractieproces eenvoudig zijn.

Opschaling van batchextractie

Als u van plan bent op te schalen met een batchextractiemethode, raden wij aan het batchvolume te vergroten en daarbij de verhoudingen tussen vaste stof en vloeistof en alle andere parameters constant te houden. Als u dezelfde ultrasone homogenisator blijft gebruiken, zorg er dan voor dat u de sonicatietijd evenredig verlengt. Voor batches van meer dan 1 liter kunt u overwegen een langzaam draaiende roerder toe te voegen om de deeltjes in suspensie te houden en de gelijkmatigheid van de extractie te verbeteren. De onderstaande afbeelding toont een batchextractieopstelling van 8 liter met een ultrasone homogenisator UP400St in combinatie met een laboratoriumroerder.

Inline-extractie van paddenstoelen

Voor wie continu grotere hoeveelheden bèta-glucanen uit paddenstoelen wil extraheren, biedt Hielscher Ultrasonics doorstroomcelreactoren die zijn ontworpen voor de extractie van plantaardig materiaal. Als dit voor u van toepassing is, raden wij u aan rechtstreeks contact met ons op te nemen voor meer informatie. Ons technische team helpt u graag de meest geschikte opstelling voor uw specifieke behoeften te bepalen. Het uitvoeren van het eerder genoemde experiment op laboratoriumschaal met uw specifieke paddenstoelensoort kan echter van onschatbare waarde zijn om de precieze procesvereisten te begrijpen. De onderstaande afbeelding toont een grote doorstroomcelreactor met een ultrasone homogenisator UIP4000hdT voor de extractie van bèta-glucanen uit ongeveer 50 tot 200 liter slurry van paddenstoelen en oplosmiddel per uur.

Empirische bèta-glucaanconcentratie van paddenstoelensoorten

Hieronder vindt u een lijst met empirische concentraties van bèta-glucanen die uit verschillende paddenstoelensoorten zijn geëxtraheerd.

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.