Wysoce wydajna ekstrakcja Chaga poprzez sonikację

Grzyby Chaga (Inonotus obliquus) są bogate w bardzo silne fitochemikalia (np. polisacharydy, kwas betulinowy, triterpenoidy), o których wiadomo, że przyczyniają się do zdrowia i zwalczania chorób. Wykorzystanie wysokiej mocy częstotliwości ultradźwiękowej do ekstrakcji chaga jest preferowaną techniką do produkcji doskonałych ekstraktów chaga o najwyższej jakości i wydajności.

Ekstrakty z grzybów Chaga firmy Ultrasonics

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce skuteczną techniką uwalniania związków fitochemicznych z roślin i grzybów.
Grzyby Chaga są bogate w kilka związków, takich jak polisacharydy, triterpeny i polifenole, które są odpowiedzialne za większość efektów prozdrowotnych i terapeutycznych. Głównymi bioaktywnymi związkami Chaga są polisacharydy (np. β-glukany, proteoglikany zawierające d-galaktozę, d-glukozę, d-ksylozę i d-mannozę), triperpenoidy (np. betulina, kwas betulinowy), polifenole, fitosterole (np. inotodiol) i inne związki.

Ekstrakcja ultradźwiękowa skutecznie rozbija komórki grzyba chaga i uwalnia związki wewnątrzkomórkowe (tj. bioaktywne fitochemikalia) do rozpuszczalnika. Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na zasadzie działania kawitacji akustycznej. Efektem kawitacji ultradźwiękowej / akustycznej są duże siły ścinające, turbulencje i intensywne różnice ciśnień. Te siły sonomechaniczne rozbijają struktury komórkowe, takie jak chitynowe ściany komórkowe grzybów, promują przenoszenie masy między materiałem chaga a rozpuszczalnikiem i skutkują bardzo wysoką wydajnością ekstraktu w szybkim procesie. Dodatkowo, sonikacja promuje sterylizację ekstraktów poprzez zabijanie bakterii i drobnoustrojów. Inaktywacja drobnoustrojów przez sonikację jest wynikiem niszczących sił kawitacyjnych na błonę komórkową, produkcji wolnych rodników i miejscowego ogrzewania.

Dlaczego ultradźwiękowa ekstrakcja Chaga jest tak korzystna?

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest stosowana w wielu dziedzinach produkcji ekstraktów, np. ekstraktów botanicznych i ziołowych do żywności, suplementów, farmaceutyków i kosmetyków. Bardzo ważnym przykładem ekstrakcji ultradźwiękowej jest ekstrakcja kannabidiolu (CBD) i innych związków z konopi indyjskich.
Ponieważ ekstrakcja ultradźwiękowa jest techniką ekstrakcji nietermicznej, związki bioaktywne są łagodnie przetwarzane za pomocą fal ultradźwiękowych, a tym samym zapobiega się degradacji termicznej wrażliwych związków roślinnych. Wszystkie parametry procesu ultradźwiękowego, tj. amplituda, intensywność, temperatura i ciśnienie, mogą być dokładnie kontrolowane. Pozwala to na precyzyjną kontrolę procesu i jakości oraz ułatwia powtarzanie i odtwarzanie raz uzyskanych wyników ekstrakcji. Producenci ekstraktów cenią ultradźwięki za niezawodną powtarzalność procesu, która pomaga standaryzować procesy i produkty na wysokim poziomie jakości.

Wysokiej jakości, wysokowydajne ekstrakty Chaga dzięki sonikacji

Badania potwierdzają, że ultradźwiękowo produkowane ekstrakty z grzybów chaga zawierają więcej triterpenoidów niż konwencjonalny ekstrakt z gorącej wody. Technika ekstrakcji ultradźwiękowej sprzyja uwalnianiu i izolacji wszystkich ważnych związków z grzybów chaga (I. obliquus). Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami przewyższa alternatywne metody ekstrakcji dzięki doskonałej wydajności i zwiększonej biodostępności bioaktywnych fitochemikaliów w ekstrakcie z grzybów. Fragmenty badań naukowych wykazują wysoką skuteczność i wydajność ultradźwiękowej ekstrakcji chaga.

Ekstrakcja polisacharydów z Chaga

Zhang i wsp. zastosowali ekstrakcję wspomaganą ultradźwiękami w celu opracowania optymalnych warunków ekstrakcji polisacharydów z I. obliquus, przy czym najlepsze warunki obejmowały stosowanie wody jako rozpuszczalnika przez 15 minut w temperaturze 95 °C z ekstrakcją częstotliwością ultradźwiękową, co dało wartości ekstrakcji 1,82%.

Ekstrakcja betuliny / kwasu betulinowego z Chaga

Wyniki pokazują, że ultradźwięki odegrały aktywną rolę w ekstrakcji betuliny i kwasu betulinowego, ponieważ mogą zmusić ściany komórkowe do otwarcia i sprzyjają lepszemu przenoszeniu masy i ciepła. To z kolei pomaga skutecznie wyodrębnić pożądane fitochemikalia w krótkim czasie z wysoką wydajnością. Niewielki wzrost wydajności po dodaniu etapu ekstrakcji rozpuszczalnikiem po ultradźwiękach wskazuje, że większość tych związków musiała zostać wyekstrahowana z biomasy. Uzyskane wyniki wskazują na maksymalną ilość ekstrahowalnej betuliny w biomasie. (Alhazmi, 2017) Ogólnie rzecz biorąc, ultradźwięki znacznie zwiększyły wydajność betuliny i kwasu betulinowego.

Protokół ekstrakcji krok po kroku

W celu wyizolowania silnego ekstraktu o pełnym spektrum z grzybów chaga (Inonotus obliquus), stosuje się dwuetapowy protokół ekstrakcji z wykorzystaniem ultradźwięków mocy.
Materiał: Suszony I. obliquus (100g) jest kruszony na mniejsze kawałki o powierzchni ok. 1,3cm2 (0,5×0.5 cala). Rozdrobniony materiał grzybowy umieszcza się w szklanej zlewce o pojemności 1,5 l.

1. Krok: Ultradźwiękowa ekstrakcja na zimno: Wysuszone, zmielone chaga zawiesza się w 1000 ml 60% etanolu w oczyszczonej lub destylowanej wodzie (v/v; 60% etanolu : 40% wody), dodając mieszaninę rozpuszczalników do szklanej zlewki z chaga. Do ekstrakcji stosuje się ekstraktor ultradźwiękowy UP400St wyposażony w sonotrodę S24d22L2D. Róg (sonotroda) ultrasonografu jest zanurzony w zawiesinie grzybów i rozpuszczalnika. Zastosowanie mieszadła jest opcjonalne, ale może pomóc w transporcie cząstek roślin równomiernie do sonotrody. Upewnij się, że sonotroda nie dotyka ścianek zlewki. Ustawić amplitudę na 100% i sonifikować przez ok. 10 min. UP400St jest wyposażony w podłączany czujnik temperatury. Podłącz termoparę do ultrasonografu i włóż czujnik do zawiesiny. W menu cyfrowym urządzenia ultradźwiękowego UP400St można ustawić górną granicę temperatury. Ultradźwiękowiec zatrzyma się po osiągnięciu tej maksymalnej temperatury i uruchomi się automatycznie, gdy tylko zawiesina osiągnie dolną wartość ustawionej ∆T. Zalecane wartości ∆T to około 30°C jako górna i 20°C jako dolna wartość temperatury. Zastosowanie kąpieli wodnej lub lodowej pomaga utrzymać niską temperaturę podczas sonikacji. Po sonikacji ciała stałe grzybów są usuwane przez filtrację i prasowanie. Rozpuszczalnik z wyekstrahowanymi fitochemikaliami poddaje się odparowaniu próżniowemu lub odparowaniu wirnikowemu, tak że ostatecznie uzyskuje się frakcję chaga z ekstrakcji etanolem. Pozostałości substancji stałych chaga można wykorzystać do opcjonalnego drugiego etapu namaczania, ultradźwiękowej ekstrakcji na gorąco.
2. Krok (opcjonalny): Ultradźwiękowa ekstrakcja na gorąco: Z pierwszej ekstrakcji odzyskany surowiec chaga jest wykorzystywany w drugim etapie ultradźwiękowej ekstrakcji na gorąco w celu wyizolowania frakcji wciąż pozostałych fitochemikaliów w grzybach chaga. Materiał grzybowy umieszcza się w szklanej zlewce, dodaje się 600 ml świeżego 60% etanolu: 40% wodnego roztworu rozpuszczalnika i ogrzewa do ok. 70 ° C. Podczas sonikacji temperatura może wzrosnąć do 95°C. Dodatkowe ciepło sprzyja uwalnianiu resztkowych fitochemikaliów. Ponieważ prawie wszystkie związki wrażliwe na ciepło zostały wyekstrahowane w warunkach kontrolowanych termicznie w etapie 1, ten drugi etap może być opcjonalnie zastosowany do stworzenia bardzo silnego ekstraktu, który jest kompletny we wszystkich fitochemikaliach grzyba chaga. Zawiesina jest sonikowana za pomocą UP400St w taki sam sposób, jak opisano powyżej. Przefiltrować, wycisnąć i oddzielić grzyby od ekstraktu wodnego. Fitoskładniki w drugiej ekstrakcji są również izolowane przez odparowanie.

Obie frakcje ekstraktu chaga, z ekstrakcji wodnej i etanolowej, są mieszane razem, dzięki czemu uzyskuje się ekstrakt z grzybów chaga o pełnym spektrum działania. Ekstrakt ten może być stosowany w różnych produktach, takich jak nalewki, kapsułki lub produkty jadalne.

Proces ten jest całkowicie skalowalny liniowo do dowolnej innej objętości. Stosując te same parametry ultradźwiękowe (natężenie ultradźwięków Ws/L, ciśnienie, temperatura, stężenie ciała stałego w cieczy), wszystkie raz ustalone wyniki ekstrakcji ultradźwiękowej chaga mogą być po prostu skalowane do większych (lub mniejszych) objętości przy jednoczesnym osiągnięciu tych samych wyników (tj. wydajności, wydajności procesu).

Ultradźwiękowo produkowane ekstrakty grzybowe są bogate w polisacharydy, które są znane z wielu korzystnych efektów zdrowotnych. Ultradźwiękowy UP100H to 100-watowy ekstraktor ultradźwiękowy do wydajnej ekstrakcji grzybów leczniczych, takich jak chaga, lwia grzywa, reishi lub cordyceps.

Wybór rozpuszczalnika

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest kompatybilna z dowolnym rozpuszczalnikiem. Pozwala to na użycie preferowanego rozpuszczalnika. W powyższym protokole ekstrakcji chaga zalecamy roztwór rozpuszczalnika zawierający 60% etanolu : 40% wody (v/v). Połączenie etanolu i wody umożliwia uwolnienie fitochemikaliów o różnej polarności. Alternatywnie można zastosować ekstrakcję dwufazową z użyciem etanolu w pierwszym etapie ekstrakcji i wody w drugim etapie ekstrakcji. Ekstrakcja ultradźwiękowa przy użyciu kombinacji rozpuszczalników alkoholu i wody uwalnia rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w alkoholu fitochemikalia z grzybów takich jak chaga.
Dlatego ekstrakcja ma fundamentalne znaczenie w tworzeniu czystych i silnych ekstraktów z grzybów.
Inne rozpuszczalniki stosowane do ekstrakcji Inonotus obliquus to między innymi izopropanol, metanol, metanol zawierający 10% kwasu octowego, octan etylu. W przypadku ekstraktów spożywczych zalecany jest nietoksyczny rozpuszczalnik, ponieważ po usunięciu rozpuszczalnika (np. odparowaniu) czasami w ekstrakcie mogą pozostać śladowe ilości.

Dlaczego kąpiele ultradźwiękowe dają niewystarczające wyniki ekstrakcji Chaga?

Kąpiele ultradźwiękowe są powszechnie stosowane do łagodnego czyszczenia. W kąpieli ultradźwiękowej kawitacja akustyczna występuje w sposób niekontrolowany i nierównomiernie rozłożony w stosunkowo dużym zbiorniku. Jeśli umieścisz szklaną zlewkę z mieszaniną grzybów i rozpuszczalników w kąpieli ultradźwiękowej, już słabe fale ultradźwiękowe muszą przejść przez ścianki zlewki, co jeszcze bardziej zmniejsza intensywność ultradźwięków. Oznacza to, że intensywność ultradźwięków w ultradźwiękowym zbiorniku czyszczącym jest zbyt słaba dla skutecznej ekstrakcji grzybów. Ściany komórkowe grzybów zawierają chitynę, twardy materiał, który sprawia, że komórki grzybów są bardzo sztywne i trudne do rozbicia. W celu uwolnienia bioaktywnych związków z grzybów, takich jak chaga, wymagane są ultradźwięki o wysokiej intensywności. Sondy ultradźwiękowe wytwarzają znacznie bardziej intensywną kawitację akustyczną, siłę, która rozbija ściany komórkowe grzybów.
 

Wykres analizy UV-Vis pokazuje porównanie między sondą ultradźwiękową a ekstrakcją grzybów chaga w kąpieli ultradźwiękowej. Sonda typu ultrasonicator UP100H (czarna krzywa) daje znacznie wyższe plony bioaktywnych związków chaga.

 
Dowiedz się więcej o różnicach między sondami ultradźwiękowymi a wannami ultradźwiękowymi i zobacz, jak wypadają one pod względem wydajności ekstrakcji!

Wysokowydajne ultradźwięki do ekstrakcji Chaga

Ekstrakcja ultradźwiękowa to niezawodna technologia przetwarzania, która ułatwia i przyspiesza produkcję wysokiej jakości ekstraktów z różnych surowców, takich jak chaga i inne grzyby. Portfolio Hielscher Ultrasonics obejmuje pełen zakres od kompaktowych ultrasonografów laboratoryjnych po przemysłowe systemy ekstrakcyjne. Dzięki temu w firmie Hielscher możemy zaoferować najbardziej odpowiedni ultrasonograf dla przewidywanej wydajności procesu. Nasz wieloletni doświadczony personel pomoże Ci od testów wykonalności i optymalizacji procesu do instalacji systemu ultradźwiękowego na końcowym poziomie produkcji.
Niewielki ślad naszych ekstraktorów ultradźwiękowych, a także ich wszechstronność w opcjach instalacji sprawiają, że pasują one nawet do małych instalacji do przetwarzania pektyn. Procesory ultradźwiękowe są instalowane na całym świecie w zakładach produkujących żywność, farmaceutyki i suplementy diety.

Hielscher Ultrasonics – Zaawansowany sprzęt do ekstrakcji

Portfolio produktów Hielscher Ultrasonics obejmuje pełną gamę wysokowydajnych ekstraktorów ultradźwiękowych od małej do dużej skali. Dodatkowe akcesoria pozwalają na łatwy montaż najbardziej odpowiedniej konfiguracji urządzenia ultradźwiękowego dla procesu ekstrakcji chaga. Optymalna konfiguracja ultradźwiękowa zależy od przewidywanej wydajności, objętości, surowca, procesu wsadowego lub liniowego i osi czasu.

Przepływ wsadowy i ciągły

Ultradźwięki Hielscher mogą być stosowane do przetwarzania wsadowego i ciągłego. Ultradźwiękowa obróbka wsadowa jest idealna do testowania procesów, optymalizacji i produkcji na poziomie od małego do średniego. W przypadku produkcji dużych ilości grzybów chaga, przetwarzanie inline może być bardziej korzystne. Ciągły proces mieszania w linii wymaga zaawansowanej konfiguracji – składający się z pompy, węży lub rur i zbiorników - ale jest bardzo wydajny, szybki i wymaga znacznie mniej pracy. Wszystkie systemy przemysłowe mogą pracować pod podwyższonym ciśnieniem, co zwiększa kawitację, a tym samym wydajność ekstrakcji. Hielscher Ultrasonics ma najbardziej odpowiednią konfigurację ekstrakcji dla objętości ekstrakcji i celów procesu.

Ekstraktory ultradźwiękowe dla każdej wydajności produktu

Asortyment produktów Hielscher Ultrasonics obejmuje pełne spektrum procesorów ultradźwiękowych, od kompaktowych ultrasonografów laboratoryjnych, przez systemy stacjonarne i pilotażowe, po w pełni przemysłowe procesory ultradźwiękowe o wydajności umożliwiającej przetwarzanie ładunków ciężarówek na godzinę. Pełna gama produktów pozwala nam zaoferować najbardziej odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy do chaga, a także innych grzybów, wydajności procesu i celów produkcyjnych.
Ultradźwiękowe systemy stacjonarne są idealne do testów wykonalności i optymalizacji procesów. Liniowe skalowanie w oparciu o ustalone parametry procesu bardzo ułatwia zwiększenie wydajności przetwarzania z mniejszych partii do w pełni komercyjnej produkcji. Skalowanie w górę można wykonać, instalując mocniejszą ultradźwiękową jednostkę ekstrakcyjną lub grupując równolegle kilka ultrasonicatorów. Dzięki UIP16000 firma Hielscher oferuje najpotężniejszy ekstraktor ultradźwiękowy na świecie.

Precyzyjnie kontrolowane amplitudy dla optymalnych wyników

Wszystkie ultradźwięki Hielscher są precyzyjnie sterowane, a tym samym niezawodne konie robocze w produkcji. Amplituda jest jednym z kluczowych parametrów procesu, które wpływają na wydajność i skuteczność ultradźwiękowej ekstrakcji fitochemikaliów z grzyba chaga (Inonotus obliquus).
Wszystkie urządzenia Hielscher Ultrasonics’ Procesory umożliwiają precyzyjne ustawienie amplitudy. Sonotrody i rogi wzmacniające to akcesoria, które pozwalają modyfikować amplitudę w jeszcze szerszym zakresie. Przemysłowe procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy i zapewniać wymaganą intensywność ultradźwięków w wymagających zastosowaniach. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7.
Precyzyjne ustawienia amplitudy i stałe monitorowanie parametrów procesu ultradźwiękowego za pomocą inteligentnego oprogramowania dają możliwość obróbki surowca grzybów w najbardziej efektywnych warunkach ultradźwiękowych. Optymalna sonikacja dla najlepszych wyników ekstrakcji!
Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających środowiskach. Dzięki temu sprzęt ultradźwiękowy firmy Hielscher jest niezawodnym narzędziem pracy, które spełnia wymagania dotyczące ekstrakcji.

Łatwe testowanie bez ryzyka

Procesy ultradźwiękowe można skalować całkowicie liniowo. Oznacza to, że każdy wynik osiągnięty przy użyciu ultrasonografu laboratoryjnego lub stacjonarnego może być skalowany do dokładnie tej samej wydajności przy użyciu dokładnie tych samych parametrów procesu. To sprawia, że ultradźwięki są idealne do testowania wykonalności bez ryzyka, optymalizacji procesu i późniejszego wdrożenia do produkcji komercyjnej. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się, jak ultradźwięki mogą zwiększyć produkcję ekstraktu chaga.

Najwyższa jakość – Zaprojektowany i wyprodukowany w Niemczech

Jako firma rodzinna, Hielscher priorytetowo traktuje najwyższe standardy jakości dla swoich procesorów ultradźwiękowych. Wszystkie ultradźwięki są projektowane, produkowane i dokładnie testowane w naszej siedzibie w Teltow koło Berlina w Niemczech. Solidność i niezawodność sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher sprawiają, że jest to koń roboczy w Twojej produkcji. Praca 24/7 pod pełnym obciążeniem i w wymagających środowiskach jest naturalną cechą wysokowydajnych ekstraktorów firmy Hielscher.
Możesz kupić procesor ultradźwiękowy Hielscher w dowolnym rozmiarze i dokładnie skonfigurowany do wymagań procesu ekstrakcji grzybów. Od leczenia grzybów w małej zlewce laboratoryjnej do ciągłego mieszania przepływowego zawiesin grzybowych na poziomie przemysłowym, Hielscher Ultrasonics oferuje odpowiedni ultrasonicator dla Ciebie! Prosimy o kontakt – z przyjemnością polecimy Ci idealną konfigurację ultradźwiękową!

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: