Pruikzwamextract gemaakt met ultrasoontechnologie

Extracten van de schimmelsoort Hericium erinaceus, bekend als de pruikzwam, worden het efficiëntst geproduceerd met sonicatie. Ultrasone extractoren breken de celmatrix van de schimmel snel open en maken de volledige extractie van bioactieve verbindingen uit het mycelium en het vruchtlichaam van de pruikzwam mogelijk.

Ultrasoon ondersteunde extractie van pruikzwam

Bioactieve verbindingen in pruikzwam: Hericium erinaceus, ook bekend onder de gangbare namen pruikzwam, Japanse yamabushitake, pomponzwam, baardtandzwam, egelzwam of apenkopzwam, is een schimmel die al tientallen jaren als traditioneel geneesmiddel en therapeutisch middel wordt gebruikt. Pruikzwam bevat veel bioactieve verbindingen: polysachariden, sterolen, glycoproteïnen, terpenoïden (bijv. erinacinen), evenals fenolische en vluchtige verbindingen (bijv. hericenonen). Deze stoffen staan bekend om hun antioxidatieve, antidiabetische, kankerbestrijdende, ontstekingsremmende, antimicrobiële, antihyperglykemische en hypolipidemische effecten. Wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat verbindingen uit pruikzwam de ontwikkeling en werking van neuronen kunnen verbeteren en zenuwen mogelijk tegen beschadiging beschermen. Daarom wordt pruikzwam momenteel getest als therapeutisch middel tegen dementie.

Deze video demonstreert de uiterst efficiënte extractie van pruikzwammen met de ultrasone homogenisator UP200Ht van Hielscher. Ultrasone extractie is de ideale techniek om hoogwaardige breedspectrumextracten te produceren die polysachariden zoals bètaglucanen bevatten, evenals hericenonen en erinacinen.

Ultrasone extractie van pruikzwam:
Ultrasone extractie van pruikzwam is een techniek waarbij ultrasoon geluid met hoog vermogen wordt toegepast om bioactieve verbindingen uit het vruchtlichaam of mycelium van de pruikzwam (Hericium erinaceus) te extraheren. De pruikzwam is een bekende medicinale paddenstoel en bevat verschillende gezondheidsbevorderende bioactieve verbindingen, zoals polysachariden, bètaglucanen, hericenonen, erinacinen en antioxidanten.
Bij het ultrasone extractieproces voor paddenstoelen worden ultrasone sonicatoren met een sonde gebruikt die intense cavitatie opwekken in een vloeibaar medium (zoals water, ethanol of methanol) waarin het paddenstoelenmateriaal zich bevindt. De opgewekte ultrasone cavitatie zorgt ervoor dat de celwanden van het paddenstoelenmateriaal worden afgebroken, waardoor de bioactieve verbindingen vrijkomen in de vloeistof / het oplosmiddel. De ultrasone golven bevorderen ook de massaoverdracht van de bioactieve verbindingen van het paddenstoelenmateriaal naar het oplosmiddel, wat de extractie-efficiëntie verhoogt.
Ultrasone extractie van paddenstoelen is een zeer efficiënte en snelle isolatietechniek waarvoor geen hoge temperaturen of schadelijke chemicaliën nodig zijn. De geëxtraheerde bioactieve verbindingen kunnen worden gebruikt voor verschillende toepassingen, zoals voedingssupplementen, functionele voedingsmiddelen en nutraceutica. Bovendien is de ultrasone extractiemethode voor pruikzwam milieuvriendelijk en duurzaam, waardoor deze een ideale keuze is voor het extraheren van bioactieve verbindingen uit natuurlijke bronnen.

Deze voordelen maken sonicatie tot een uitstekende extractietechniek voor hoogwaardige paddenstoelenextracten en zijn de reden waarom ultrasone sonicatoren van Hielscher wereldwijd in laboratoria en de industrie worden gebruikt voor de productie van paddenstoelenextracten.

Protocol voor ultrasone extractie van pruikzwam

Valu et al. (2020) demonstreerden een zeer efficiënte extractieprocedure voor het verkrijgen en concentreren van de bioactieve producten uit de biomassa van H. erinaceus, gebaseerd op de principes van ultrasone extractie. Het voor de extractie gebruikte apparaat was een ultrasone processor van Hielscher (Hielscher UIP1000hdT, 1000 watt, 20 kHz) met sonotrode BS4d40 (40 mm diameter). Vóór de extractie-experimenten werd de ultrasone processor gekalibreerd om het nettovermogensverbruik te bepalen. Tijdens het sonicatieproces werd deze waarde automatisch afgetrokken van het bruto-energieverbruik, waardoor het nettovermogen dat aan het extractiemedium werd geleverd, kon worden bepaald. Tijdens de experimenten werden de monsters in een ijszak geplaatst en continu magnetisch geroerd om een lage monstertemperatuur te behouden. Na voltooiing van de extractie werden de monsters onder vacuüm gefiltreerd en vervolgens gecentrifugeerd (2500× g gedurende 5 min). Een rotatieverdamper werd gebruikt om water en alcohol uit de supernatanten te verwijderen. De resterende water- en alcoholresiduen uit de monsters werden gevriesdroogd om een poederextract te verkrijgen. Als alternatief kan het oplosmiddel met een vacuümfilter en een vacuümrotatieverdamper worden verwijderd om een paddenstoelenconcentraat te verkrijgen.
 

 
De geoptimaliseerde extractieomstandigheden met ultrasoon geluid waren als volgt:

• ultrasone sonicator UIP1000hdT met sonotrode BS4d40: 100% amplitude, 100% cyclus)
• gedroogde, gemalen Hericium erinaceus
• oplosmiddel: 80% ethanol in water
• verhouding oplosmiddel–materiaal: 1:30 (g/mL)
• extractietijd: 45 min

Het totale gehalte aan fenolische verbindingen in dit geoptimaliseerde H. erinaceus-extract bedroeg 23,2 mg GAE/g DM, en in de DPPH-test bereikte de antioxidatieve activiteit een IC50 van 87,2 μg/mL.
Het onderzoeksteam toonde met succes aan dat ultrasone extractie de isolatie van antioxidanten uit Hericium erinaceus efficiënt bevordert, met name van polyfenolen en flavonoïden die gecorreleerd zijn met het diterpenoïde erinacine A, dat bekendstaat om zijn hoge antioxidatieve activiteit.
(vgl. Valu et al., 2020)

In deze video demonstreren wij de ultrasone koudwaterextractie van chaga-paddenstoelen. De Hielscher UP100H is een ultrasone homogenisator met een vermogen van 100 watt. Deze sonde van 14mm – MS14 – is zeer geschikt voor de extractie van plantaardige stoffen in kleine batches. U kunt de intensiteit instellen met de amplitudeknop. Voor deze extractiedemonstratie gebruiken wij een intensiteit van 100%.

Vind de ideale ultrasone sonicator voor de extractie van pruikzwam!

Pruikzwam is rijk aan chitine. Zoals alle paddenstoelen bevat pruikzwam veel chitine in de celwanden. Chitine is een taai biopolymeer dat de celwanden een hoge stijfheid en sterkte geeft. Vanwege het hoge chitinegehalte mag pruikzwam niet rauw worden gegeten, omdat chitine nauwelijks verteerbaar is en maagklachten kan veroorzaken.
Om de celwanden van pruikzwam open te breken en de intracellulaire bioactieve verbindingen te extraheren, zijn sterke krachten nodig. Daarom leveren ultrasoonbaden of reinigingstanks niet de gewenste extractieresultaten.
Lees meer over de vergelijking van de efficiëntie van een ultrasone sonicator met een sonde en een ultrasoonbad!
Ultrasone sondes daarentegen wekken lokaal ultrasone golven met een hoge intensiteit en cavitatie op, die de benodigde energie leveren om de chitinehoudende celwanden van paddenstoelen open te breken. Bovendien is sonicatie met een sonde een niet-thermische extractiemethode die de thermische afbraak van de bioactieve verbindingen door warmte voorkomt. Daarom zijn ultrasone sonicatoren met een sonde de efficiëntste extractietechniek voor de extractie van medicinale paddenstoelen.
 
Vraag ons naar de juiste ultrasone sonicator met een sonde voor uw paddenstoelenextractie!
 
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone sonicatoren:

Neem nu contact met ons op voor meer informatie over ultrasone sonicatoren voor paddenstoelenextractie! Onze goed opgeleide medewerkers met jarenlange ervaring adviseren u graag over de meest geschikte ultrasone extractor voor uw paddenstoelenextractieproces!

---

---

Literatuur / Referenties

• 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

Wetenswaardigheden

Bioactieve verbindingen uit paddenstoelen: mycelium versus vruchtlichaam

Zowel extracten uit mycelium als extracten uit vruchtlichamen kunnen met ultrasone extractie worden geproduceerd, en beide hebben hun eigen unieke voordelen. Welk extract beter is, hangt af van de specifieke toepassing en de gewenste resultaten.
Extracten uit mycelium zijn doorgaans goedkoper en gemakkelijker in grote hoeveelheden te produceren dan extracten uit vruchtlichamen, waardoor ze toegankelijker zijn. Mycelium bevat ook veel nuttige verbindingen, zoals polysachariden, ergosterol en enzymen.
Extracten uit vruchtlichamen bevatten daarentegen hogere gehalten aan bètaglucanen, triterpenoïden en andere verbindingen die in verband zijn gebracht met gezondheidsvoordelen. Vruchtlichamen bevatten doorgaans ook een gevarieerder scala aan verbindingen en kunnen in sommige gevallen krachtiger zijn.
Uiteindelijk hangt de keuze tussen extracten uit mycelium en uit vruchtlichamen af van de specifieke toepassing en de gewenste effecten. Als u bijvoorbeeld ondersteuning van het immuunsysteem zoekt, kan een extract uit mycelium vanwege het hoge polysacharidegehalte een goede optie zijn. Als u ondersteuning van cognitieve functies zoekt, kan een extract uit vruchtlichamen vanwege het hoge triterpenoïdengehalte een betere keuze zijn. Het is ook goed om te weten dat hoogwaardige extracten uit zowel mycelium als vruchtlichamen voor uiteenlopende doeleinden effectief en nuttig kunnen zijn.

Wat is de beste extractiemethode voor bètaglucanen uit pruikzwam?

Ultrasone extractie met koud water is de beste techniek om de wateroplosbare verbindingen vrij te maken uit paddenstoelen, zoals het vruchtlichaam van de pruikzwam. Ultrasone extractie met koud water doorboort en breekt de taaie celwanden van paddenstoelen open om de bioactieve verbindingen, zoals β-glucanen, uit de celmatrix vrij te maken. Omdat sonicatie een mild proces is, beschadigt het de fytochemicaliën niet en voorkomt het de afbraak van alle gezondheidsbevorderende bioactieve verbindingen, waaronder de bètaglucanen.

Wat zijn de voordelen van een paddenstoelenextract?

Het extractieproces, bijvoorbeeld ultrasone extractie, maakt de bioactieve verbindingen, zoals bètaglucanen, vrij uit de celmatrix. Daarom bevatten paddenstoelenextracten grotere hoeveelheden bioactieve verbindingen dan gemalen paddenstoelenpoeder. De belangrijkste fractie van β-glucanen, die polymeren met een hoog molecuulgewicht zijn, is oplosbaar in water. Daarom is ultrasone extractie met koud water niet alleen een gezonde en milieuvriendelijke extractiemethode, maar maakt deze de β-glucanen ook efficiënt vrij uit de paddenstoelencellen in het water. Met het extract wordt het mogelijk om therapeutische middelen en voedingssupplementen te produceren die in elke dosis een consistente hoeveelheid bioactieve moleculen bevatten.

Bioactieve verbindingen in pruikzwam

Tot de zeer belangrijke en goed onderzochte bioactieve metabolieten behoren ook de erinacinen (A–I), een groep cyathine-diterpenoïden die uit het mycelium van Hericium erinaceus, oftewel pruikzwam of yamabushitake, worden geëxtraheerd, en hericenonen (C–H), benzylalcoholderivaten die uit het vruchtlichaam worden geëxtraheerd. Beide groepen verbindingen kunnen gemakkelijk de bloed–hersenbarrière passeren en hebben aangetoonde neurotrope en neuroprotectieve effecten. Naar verluidt induceren ze de synthese van zenuwgroeifactor (NGF), zowel in vitro als in vivo. Deze medicinale paddenstoel heeft echter ook antioxidatieve, ontstekingsremmende, kankerbestrijdende, immuunstimulerende, antidiabetische, antimicrobiële, hypolipidemische en antihyperglykemische eigenschappen, hoewel hij het vaakst wordt gebruikt voor de behandeling van neurodegeneratieve ziekten en cognitieve stoornissen.
Erinacine A, de belangrijkste vertegenwoordiger van de erinacinegroep, heeft bewezen een effectief beschermend effect tegen de ziekte van Parkinson te hebben. In een muismodel van de ziekte van Parkinson met 1-methyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) zorgde erinacine A voor een vermindering van door MPTP geïnduceerd verlies van dopaminerge cellen, door oxidatieve stress geïnduceerde apoptotische celdood en de gehalten aan glutathion, nitrotyrosine en 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE); het maakte ook met MPTP geassocieerde motorische tekorten ongedaan en verminderde de aantasting door met 1-methyl-4-fenylpyridinium (MPP) geïnduceerde cytotoxiciteit en apoptose van neuronale cellen, via een door stress van het endoplasmatisch reticulum (ER) in stand gehouden activering van de IRE1α/TRAF2-, JNK1/2- en p38 MAPK-signaalroutes, de expressie van C/EBP-homoloog eiwit (CHOP), IKB-β en NF-κB, evenals Fas en Bax. Deze metaboliet bleek ook effectief tegen een ischemische beroerte, zoals gerapporteerd in een onderzoek bij ratten waarin een vermindering van neuronale apoptose en van de grootte van de beroerteholte in de hersenen werd waargenomen door in te grijpen op de signaalroutes van iNOS/reactieve stikstofverbindingen (RNS) en p38-mitogeengeactiveerd proteïnekinase (MAPK)/CCAAT-enhancerbindend homoloog eiwit (CHOP).
Ook werd gerapporteerd dat erinacine A een significante antitumoractiviteit heeft in menselijke maagkankercellen TSGH 9201, waarin het significante apoptose induceerde die geassocieerd was met verhoogde fosforylering van de signaalroutes van focale-adhesiekinase/proteïnekinase FAK/Akt/p70S6K en serine/threoninekinase PAK-1. Het resulteerde ook in verhoogde cytotoxiciteit en ROS-vorming, de verminderde invasiviteit en activering van caspasen, en de expressie van tumornecrosereceptor TRAIL. De sterke antitumorwerking van deze metaboliet werd vervolgens bevestigd door een recent onderzoek, zowel in vitro in twee menselijke darmkankercellijnen (DLD-1 en HCT-116) als in vivo in een muismodel, dat de mechanismen verder verduidelijkte. De behandelingseffecten omvatten stimulering van de extrinsieke signaalroutes voor activering van apoptose (TNFR, Fas, FasL, caspasen), onderdrukking van de expressie van de antiapoptotische moleculen Bcl-2 en Bcl-XL, en fosforylering van Jun N-terminaal kinase JNK1/2, dat op stressprikkels reageert, NF-κB p50 en p330. Ook werd aangetoond dat de opregulatie van doodsreceptormoleculen via de JNK MAPK/p300/NF-κB-signaalroute wordt gemedieerd door de modificatie van histon H3K9K14ac; de resultaten van de in-vivo-proef lieten inderdaad verhoogde gehalten aan histon H3K9K14ac zien, evenals histonacetylering op de promotors van Fas, FasL en TNFR.
Een andere erinacine, erinacine C, staat bekend om haar neuro-inflammatieremmende en neuroprotectieve werking, die zou kunnen worden bereikt via een mechanisme van remming van IκB, p-IκBα (betrokken bij de stroomopwaartse NF-κB-signaaltransductiecascade) en de eiwitexpressie van induceerbaar stikstofmonoxidesynthase (iNOS), en de activering van de tegen stress beschermende Nrf2/HO-1-signaalroute. De behandeling van menselijke BV2-microgliacellen met door LPS geïnduceerde ontsteking resulteerde in verlaagde gehalten aan stikstofmonoxide (NO), IL-6, TNF-α en iNOS, de remming van NF-κB-expressie, en de fosforylering van IκBα-eiwitten (p-IκBα), evenals de remming van Kelch-achtig ECH-geassocieerd eiwit 1 (Keap1), en een toename van nucleaire transcriptiefactor erytroïde 2-gerelateerde factor (Nrf2) en de expressie van het heemoxygenase-1-eiwit (HO-1).
(fragment uit Venturella et al., 2021)