Zeer efficiënte chaga-extractie via Sonicatie

Chaga paddenstoelen (Inonotus obliquus) zijn rijk aan zeer krachtige fytochemicaliën (bijv. polysachariden, betulinezuur, triterpenoïden), waarvan bekend is dat ze bijdragen aan de gezondheid en het bestrijden van ziekten. Het gebruik van een krachtige ultrasone frequentie voor chaga-extractie is de voorkeurstechniek om superieure chaga-extracten van de hoogste kwaliteit en opbrengst te produceren.

Chaga Paddenstoelen Extracten door Ultrasonics

Ultrasone extractie is een zeer efficiënte techniek om fytochemische verbindingen vrij te maken uit plantaardige stoffen zoals planten en schimmels.
Chaga paddenstoelen zijn rijk aan verschillende verbindingen zoals polysacchariden, triterpenen en polyfenolen, die verantwoordelijk zijn voor de meeste gezondheidsbevorderende en therapeutische effecten. De belangrijkste bioactieve bestanddelen van Chaga zijn polysacchardiden (bijv. β-glucanen, proteoglycanen bestaande uit d-galactose, d-glucose, d-xylose en d-mannose), triperpenoïden (bijv. betuline, betulinezuur), polyfenolen, fytosterolen (bijv. inotodiol) en andere bestanddelen.

Ultrasone extractie breekt op efficiënte wijze de cellen van de chaga paddenstoel en laat de intracellulaire verbindingen (d.w.z. de bioactieve fytochemicaliën) vrij in het oplosmiddel. Ultrasone extractie is gebaseerd op het werkingsprincipe van akoestische cavitatie. De effecten van ultrasone / akoestische cavitatie zijn hoge schuifkrachten, turbulenties en intense drukverschillen. Deze sonomechanische krachten breken celstructuren zoals de chitineachtige paddenstoelcelwanden, bevorderen de massaoverdracht tussen chagamateriaal en oplosmiddel en resulteren in zeer hoge extractopbrengsten binnen een snel proces. Bovendien bevordert sonicatie de sterilisatie van extracten door bacteriën en microben te doden. Microbiële inactivatie door sonicatie is het resultaat van de destructieve cavitatiekrachten op het celmembraan, de productie van vrije radicalen en plaatselijke verhitting.

Waarom is Ultrasone Chaga Extractie zo voordelig?

Ultrasone extractie wordt toegepast op veel gebieden van de productie van extracten, zoals botanische en kruidenextracten voor voedingsmiddelen, supplementen, geneesmiddelen en cosmetica. Een zeer prominent voorbeeld van ultrasone extractie is de extractie van cannabidiol (CBD) en andere verbindingen uit de cannabisplant.
Omdat ultrasone extractie een niet-thermische extractietechniek is, worden de bioactieve verbindingen op milde wijze bewerkt met ultrasone golven, waardoor de thermische afbraak van gevoelige plantenverbindingen wordt voorkomen. Alle ultrasone procesparameters, d.w.z. amplitude, intensiteit, temperatuur en druk, kunnen exact worden geregeld. Dit maakt een nauwkeurige proces- en kwaliteitscontrole mogelijk en maakt het eenvoudig om eenmaal verkregen extractieresultaten te herhalen en te reproduceren. Producenten van extracten waarderen ultrasoonbehandeling vanwege de betrouwbare herhaalbaarheid van het proces, wat helpt om processen en producten op een hoog kwaliteitsniveau te standaardiseren.

Hoge kwaliteit, hoge opbrengst Chaga extracten door Sonicatie

Onderzoek bevestigt dat ultrasoon geproduceerde extracten van chaga paddenstoelen meer triterpenoïden bevatten dan een conventioneel heetwaterextract. De ultrasone extractietechniek bevordert het vrijkomen en de isolatie van alle belangrijke verbindingen uit chaga (I. obliquus) paddenstoelen. De ultrasoon ondersteunde extractie overtreft alternatieve extractiemethoden door een superieure efficiëntie en een verbeterde biologische beschikbaarheid van de bioactieve fytochemicaliën in het paddenstoelenextract. De uittreksels van wetenschappelijke onderzoeken tonen de hoge efficiëntie en opbrengst van ultrasone chaga-extractie aan.

Polysacharide extractie uit Chaga

Zhang et al. gebruikten ultrasoon ondersteunde extractie om optimale condities te ontwikkelen voor de extractie van polysachariden uit I. obliquus, waarbij de beste condities het gebruik van water als oplosmiddel gedurende 15 minuten bij 95 °C met ultrasoon frequentie-extractie waren, wat extractiewaarden opleverde van 1,82%.

Betuline / Betulinezuur extractie uit Chaga

De resultaten laten zien dat ultrageluid een actieve rol heeft gespeeld bij het extraheren van betuline en betulinezuur, omdat het celwanden kan dwingen zich te openen en een betere massa en warmteoverdracht bevordert. Dit helpt weer om de gewenste fytochemicaliën in korte tijd met hoge efficiëntie te extraheren. De kleine toename in opbrengst bij toevoeging van de oplosmiddelextractiestap na ultrasoneren gaf aan dat de meeste van deze verbindingen uit de biomassa geëxtraheerd moeten zijn. De verkregen resultaten wijzen op de maximale hoeveelheid extraheerbare betuline in de biomassa. (Alhazmi, 2017) Over het geheel genomen verhoogde ultrasoonbehandeling de opbrengst aan betuline en betulinezuur dramatisch.

Stap voor stap extractie protocol

Om een sterk volspectrum extract uit chaga paddenstoelen (Inonotus obliquus) te isoleren, wordt een tweestaps extractieprotocol met krachtige ultrasoontechniek toegepast.
Materiaal: Gedroogde I. obliquus (100g) wordt vermalen tot kleinere stukjes van ongeveer 1,3cm2 (0,5×0.5 inch). Het geborstelde paddenstoelenmateriaal wordt in een glazen bekerglas van 1,5 liter gedaan.

1. Stap: Ultrasone koude extractie: De gedroogde, gemalen chaga wordt gesuspendeerd in 1000 mL 60% ethanol in gezuiverd of gedestilleerd water (v/v; 60% ethanol : 40% water) door het oplosmiddelmengsel toe te voegen aan het glazen bekerglas met de chaga. Voor de extractie wordt een ultrasone extractor UP400St uitgerust met sonotrode S24d22L2D gebruikt. De hoorn (sonotrode) van het ultrasoonapparaat wordt ondergedompeld in de suspensie van paddenstoel en oplosmiddel. Het gebruik van een roerder is optioneel, maar kan helpen om de plantendeeltjes gelijkmatig naar de sonotrode te transporteren. Zorg ervoor dat de sonotrode de wanden van het bekerglas niet raakt. Stel de amplitude in op 100% en soniceer gedurende ongeveer 10 minuten. De UP400St wordt geleverd met een insteekbare temperatuursensor. Sluit het thermokoppel aan op de ultrasoon en steek de sensor in de suspensie. In het digitale menu van het ultrasoonapparaat UP400St kunt u een maximumtemperatuur instellen. De ultrasoon zal pauzeren wanneer dit temperatuurmaximum wordt bereikt en automatisch starten zodra de suspensie de onderste waarde van de ingestelde ∆T heeft bereikt. Aanbevolen ∆T-waarden zijn ongeveer 30°C als hoogste en 20°C als laagste temperatuurwaarde. Het gebruik van een water- of ijsbad helpt om de temperatuur tijdens sonicatie laag te houden. Na de sonicatie worden de vaste stoffen uit de paddenstoelen verwijderd door filtratie en persen. Het oplosmiddel met de geëxtraheerde fytochemicaliën ondergaat vacuümverdamping of rotorverdamping, zodat uiteindelijk de chagafractie uit ethanolextractie wordt verkregen. De overgebleven chaga vaste stoffen kunnen worden gebruikt voor een optionele tweede inweekstap, de ultrasone hetextractie.
2. Stap (optioneel): Ultrasone hete extractie: De uit de eerste extractie teruggewonnen chaga grondstof wordt gebruikt in de tweede stap van ultrasone hetextractie om de fractie van nog resterende fytochemicaliën in de chaga paddenstoelen te isoleren. Het schimmelmateriaal wordt in een glazen bekerglas geplaatst, 600 ml verse 60% ethanol : 40% water oplosmiddeloplossing wordt toegevoegd en verwarmd tot ongeveer 70°C. Tijdens het soniceren kan de temperatuur oplopen tot 95°C. De extra warmte bevordert het vrijkomen van resterende fytochemicaliën. Aangezien bijna alle thermogevoelige verbindingen in stap 1 onder thermisch gecontroleerde omstandigheden zijn geëxtraheerd, kan deze tweede stap optioneel worden toegepast om een zeer sterk extract te maken, dat alle fytochemicaliën van de chaga paddenstoel bevat. De suspensie wordt gesoneerd met de UP400St op dezelfde manier als hierboven beschreven. Filter, pers en scheid de paddenstoelen van het waterextract. De fyto-constituenten in de tweede extractie worden ook geïsoleerd via verdamping.

Beide chaga extract fracties, van water en ethanol extractie, worden samengevoegd zodat een volledig spectrum chaga paddenstoelen extract wordt verkregen. Dit extract kan worden geformuleerd in verschillende producten zoals tincturen, capsules of eetbare producten.

Dit proces is volledig lineair schaalbaar naar elk ander volume. Door dezelfde ultrasone parameters toe te passen (ultrasone intensiteit Ws/L, druk, temperatuur, vast/vloeibaar-concentratie), kunnen alle ooit vastgestelde resultaten van ultrasone chaga-extractie eenvoudig worden opgeschaald naar grotere (of kleinere) volumes terwijl dezelfde resultaten worden behaald (d.w.z. opbrengsten, procesefficiëntie).

Ultrasoon geproduceerde paddenstoelenextracten zijn rijk aan polysachariden, die bekend staan om hun talrijke heilzame effecten op de gezondheid. De UP100H is een 100 watt krachtige ultrasone extractor voor de efficiënte extractie van medicinale paddenstoelen zoals chaga, leeuwenmanen, reishi of cordyceps.

Uw keuze van oplosmiddel

Ultrasone extractie is compatibel met elk oplosmiddel. Hierdoor kun je het oplosmiddel van je voorkeur gebruiken. In het bovenstaande chaga extractieprotocol raden we een oplosmiddel aan dat bestaat uit 60% ethanol : 40% water (v/v). De combinatie van ethanol en water maakt het mogelijk om fytochemicaliën van verschillende polariteiten vrij te maken. Als alternatief kan een tweefase-extractie met ethanol in een eerste extractiestap en water in een tweede extractiestap worden toegepast. Bij ultrasone extractie met een combinatie van alcohol en water komen in water en alcohol oplosbare fytochemicaliën vrij uit paddenstoelen zoals chaga.
Daarom is extractie van fundamenteel belang bij het maken van pure en krachtige paddenstoelenextracten.
Andere oplosmiddelen die gebruikt worden voor Inonotus obliquus extractie zijn onder andere isopropanol, methanol, methanol met 10% azijnzuur en ethylacetaat. Voor voedingsmiddelenextracten wordt een niet-giftig oplosmiddel aanbevolen, omdat na verwijdering van het oplosmiddel (bijv. verdamping) soms restsporen in het extract kunnen achterblijven.

Waarom geven ultrasone baden onvoldoende Chaga extractie resultaten?

Ultrasoonbaden worden vaak gebruikt voor milde reinigingstoepassingen. In een ultrasoon bad vindt akoestische cavitatie ongecontroleerd en ongelijkmatig verdeeld plaats door een relatief grote tank. Als je een glazen beker met je mengsel van champignon en oplosmiddel in een ultrasoon bad plaatst, moeten de toch al zwakke ultrageluidsgolven door de wanden van de beker heen, waardoor de intensiteit van het ultrageluid nog verder afneemt. Dit betekent dat de ultrasone intensiteit van een ultrasoon reinigingsbad te zwak is voor een efficiënte extractie van paddenstoelen. De celwanden van paddenstoelen bevatten chitine, een taai materiaal dat paddenstoelencellen erg stijf maakt en moeilijk te verstoren. Om de bioactieve stoffen uit paddenstoelen zoals chaga vrij te maken, is ultrasoon geluid van hoge intensiteit nodig. Ultrasone sondes creëren veel intensere akoestische cavitatie, de kracht die de schimmelcelwanden openbreekt.
 

De UV-Vis analyse grafiek toont de vergelijking tussen ultrasone probe en ultrasoon bad extractie van chaga paddenstoel. De ultrasone UP100H (zwarte curve) geeft een aanzienlijk hogere opbrengst aan bioactieve chagaverbindingen.

 
Lees meer over de verschillen tussen ultrasone sondes en ultrasone baden en zie hoe ze zich verhouden in extractie-efficiëntie!

Ultrasoonapparaten met hoge prestaties voor Chaga extractie

Ultrasone extractie is een betrouwbare verwerkingstechnologie die de productie van hoogwaardige extracten uit diverse grondstoffen zoals chaga en andere paddenstoelen vergemakkelijkt en versnelt. Het portfolio van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige bereik van compacte ultrasone apparaten voor laboratoria tot industriële extractiesystemen. Hierdoor kunnen wij bij Hielscher u de meest geschikte ultrasoonmachine aanbieden voor de door u beoogde procescapaciteit. Onze ervaren medewerkers begeleiden u van haalbaarheidstests en procesoptimalisatie tot de installatie van uw ultrasoon systeem op eindproductieniveau.
Dankzij het kleine vloeroppervlak en de veelzijdige installatiemogelijkheden passen onze ultrasone extractoren zelfs in pectineverwerkingsfaciliteiten met weinig ruimte. Ultrasone processors worden wereldwijd geïnstalleerd in productiefaciliteiten voor voedingsmiddelen, farmaceutica en voedingssupplementen.

Hielscher Ultrasonics – Geavanceerde extractieapparatuur

Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige assortiment hoogwaardige ultrasone extractors, van klein- tot grootschalig. Met extra accessoires kunt u eenvoudig de meest geschikte ultrasone apparaatconfiguratie voor uw chaga-extractieproces samenstellen. De optimale ultrasoonopstelling is afhankelijk van de beoogde capaciteit, het volume, de grondstof, het batch- of inline-proces en de tijdlijn.

Batch en continue doorstroom

Hielscher ultrasone machines kunnen worden gebruikt voor batch- en continue doorstroomverwerking. Ultrasone batchverwerking is ideaal voor het testen en optimaliseren van processen en voor kleine tot middelgrote producties. Voor de productie van grote volumes chaga paddenstoelen kan inline verwerking voordeliger zijn. Een continu inline mengproces vereist een geavanceerde opstelling – bestaande uit een pomp, slangen of leidingen en tanks -, maar het is zeer efficiënt, snel en vereist aanzienlijk minder arbeid. Alle industriële systemen kunnen onder verhoogde druk worden gebruikt, wat de cavitatie en daarmee de extractie-efficiëntie verhoogt. Hielscher Ultrasonics heeft de meest geschikte extractieopstelling voor uw extractievolume en procesdoelen.

Ultrasone afzuigers voor elke productcapaciteit

Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige spectrum van ultrasone processoren, van compacte laboratorium ultrasone apparaten via bench-top en pilot systemen tot volledig industriële ultrasone processoren met de capaciteit om vrachtwagenladingen per uur te verwerken. Het volledige productassortiment stelt ons in staat om u de meest geschikte ultrasone extractor te bieden voor uw chaga en andere paddenstoelen, procescapaciteit en productiedoelen.
Ultrasone benchtopsystemen zijn ideaal voor haalbaarheidstests en procesoptimalisatie. Lineaire schaalvergroting op basis van vastgestelde procesparameters maakt het heel eenvoudig om de verwerkingscapaciteit te verhogen van kleinere partijen tot volledig commerciële productie. Opschalen kan door een krachtigere ultrasone extractoreenheid te installeren of door meerdere ultrasone apparaten parallel te schakelen. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone extractor ter wereld.

Nauwkeurig regelbare amplitudes voor optimale resultaten

Alle Hielscher ultrasone apparaten zijn nauwkeurig regelbaar en daardoor betrouwbare werkpaarden in de productie. De amplitude is een van de cruciale procesparameters die de efficiëntie en effectiviteit van ultrasone extractie van fytochemicaliën uit chaga paddenstoel (Inonotus obliquus) beïnvloeden.
Alle Hielscher Ultrageluid’ Met processors kan de amplitude nauwkeurig worden ingesteld. Sonotrodes en boosterhoorns zijn accessoires waarmee de amplitude in een nog breder bereik kan worden aangepast. De industriële ultrasoonprocessoren van Hielscher kunnen zeer hoge amplitudes leveren en de vereiste ultrasone intensiteit leveren voor veeleisende toepassingen. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf.
Dankzij de nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software kunt u uw grondstof paddenstoelen behandelen met de meest effectieve ultrasone omstandigheden. Optimale sonicatie voor de beste extractieresultaten!
Dankzij de robuustheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur kan deze 24/7 worden gebruikt bij zware belasting en in veeleisende omgevingen. Dit maakt de ultrasoonapparatuur van Hielscher tot een betrouwbaar werkinstrument dat voldoet aan uw extractie-eisen.

Gemakkelijk en zonder risico testen

Ultrasone processen kunnen volledig lineair worden geschaald. Dit betekent dat elk resultaat dat u hebt bereikt met een laboratorium- of tafelmodel ultrasoonapparaat, kan worden geschaald naar exact dezelfde uitvoer met exact dezelfde procesparameters. Dit maakt ultrasoontechniek ideaal voor risicovrije haalbaarheidstests, procesoptimalisatie en daaropvolgende implementatie in commerciële productie. Neem contact met ons op om te leren hoe ultrasoonbehandeling uw productie van chaga-extract kan verhogen.

Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland

Als familiebedrijf geeft Hielscher de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasoonprocessoren. Alle ultrasoonapparaten worden ontworpen, geproduceerd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur maken het tot een werkpaard in uw productie. 24/7 werking onder volle belasting en in veeleisende omgevingen is een natuurlijke eigenschap van Hielscher's hoogwaardige extractoren.
Je kunt de Hielscher ultrasoonprocessor kopen in verschillende formaten en precies geconfigureerd naar jouw procesvereisten voor de extractie van paddenstoelen. Van het behandelen van schimmels in een klein labbekerglas tot het continu doormengen van champignonslurries op industrieel niveau, Hielscher Ultrasonics biedt een geschikte ultrasoon processor voor u! Neem contact met ons op – We bevelen je graag de ideale ultrasone opstelling aan!

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: