Wysoce wydajna ekstrakcja Chaga za pomocą soniki

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

Ekstrakty z grzybów Chaga firmy Ultrasonics

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce skuteczną techniką uwalniania związków fitochemicznych z substancji botanicznych, takich jak rośliny i grzyby.
Grzyby Chaga są bogate w kilka związków, takich jak polisacharydy, triterpeny i polifenole, które są odpowiedzialne za większość jego skutków zdrowotnych i terapeutycznych. Głównymi bioaktywnymi związkami Chaga są polisacharydy (np. β-glukany, proteoglikany składające się z d-galaktozy, d-glukozy, d-ksylozy i d-mannozy), triperpenoidy (np. betulina, kwas betulinowy), polifenole, fitosterole (np. inotodiol) oraz inne związki.

Ekstrakcja ultradźwiękowa skutecznie rozbija komórki grzyba chaga i uwalnia związki wewnątrzkomórkowe (tj. bioaktywne fitozwiązki) do rozpuszczalnika. Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na roboczej zasadzie kawitacji akustycznej. Efektem kawitacji ultradźwiękowej / akustycznej są duże siły poprzeczne, turbulencje i intensywne różnice ciśnień. Te siły sonomechaniczne rozbijają struktury komórkowe, takie jak ściany komórkowe grzybów chitynowych, sprzyjają przenoszeniu masy pomiędzy materiałem chaga a rozpuszczalnikiem i prowadzą do bardzo wysokiej wydajności ekstrakcji w szybkim procesie. Dodatkowo, sonikacja sprzyja sterylizacji ekstraktów poprzez zabijanie bakterii i mikroorganizmów. Inaktywacja mikrobiologiczna przez sonizację jest wynikiem niszczących sił kawitacyjnych w błonie komórkowej, produkcji wolnych rodników i lokalnego ogrzewania.

Dlaczego Ultrasonic Chaga Extraction jest tak korzystna?

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

Wysokiej jakości, wysokowydajne ekstrakty Chaga przez sonizację

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

Ekstrakcja polisacharydów z Chagi

Zhang et al. zastosował ultradźwiękową ekstrakcję wspomaganą w celu stworzenia optymalnych warunków dla ekstrakcji polisacharydów z I. obliquus, przy najlepszych warunkach obejmujących użycie wody jako rozpuszczalnika przez 15 minut w temperaturze 95 °C z ekstrakcją o częstotliwości ultradźwiękowej, 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 komórek do otwarcia i sprzyjają lepszemu przepływowi masy i ciepła. To z kolei pozwala na skuteczne wydobycie pożądanych fitozwiązków w krótkim czasie z wysoką skutecznością. Niewielki wzrost wydajności po dodaniu etapu ekstrakcji rozpuszczalnikowej po zastosowaniu ultradźwięków wskazuje, że większość tych związków musi być ekstrahowana z biomasy. Uzyskane wyniki wskazują na maksymalną ilość betuliny możliwej do ekstrakcji w biomasie. (Alhazmi, 2017) Ogólnie rzecz biorąc, ultrasonizacja znacznie zwiększyła wydajność betuliny i kwasu betulinowego.

Protokół ekstrakcji krok po kroku

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

1. Krok: Ekstrakcja ultradźwiękowa na zimno: Wysuszony, zmielony chaga jest zawieszony w 1000 mL 60% etanolu w wodzie oczyszczonej lub destylowanej (v/v; 60% etanolu : 40% wody) poprzez dodanie mieszaniny rozpuszczalników do szklanej zlewki z chaga. Do ekstrakcji używa się ekstraktora ultradźwiękowego UP400St wyposażonego w sonotrodę S24d22L2D. Róg (sonotroda) ultradźwiękowca jest zanurzony w zawiesinie grzyba i rozpuszczalnika. Użycie mieszadła jest opcjonalne, ale może pomóc w równomiernym transporcie cząstek roślin do sonotrody. Należy upewnić się, że sonotroda nie dotyka ścianek zlewki. Ustawić amplitudę na 100% i sonikować przez ok. 10 min. UP400St jest dostarczana z podłączanym czujnikiem temperatury. Podłączyć termoparę za pomocą ultradźwiękowca i włożyć czujnik do zawieszenia. W cyfrowym menu urządzenia ultradźwiękowego UP400St można ustawić górną granicę temperatury. Po osiągnięciu tej maksymalnej temperatury ultradźwięk przestanie działać i uruchomi się automatycznie, gdy tylko zawieszenie osiągnie dolną wartość ustawionego ∆T. Zalecane wartości ∆T wynoszą ok. 30°C jako górna i 20°C jako dolna wartość temperatury. Użycie kąpieli wodnej lub lodowej pomaga utrzymać niską temperaturę podczas sondowania. Po zakończeniu syreny cząstki stałe grzyba są usuwane przez filtrację i prasowanie. Rozpuszczalnik z wyekstrahowaną substancją fitochemiczną poddawany jest odparowywaniu próżniowemu lub rotorowemu, aby w końcu otrzymać frakcję chaga z ekstrakcji etanolowej. Pozostałości substancji stałych typu chaga mogą być wykorzystane do opcjonalnego drugiego etapu namaczania, czyli ekstrakcji ultradźwiękowej na gorąco.
2. Krok (opcjonalnie): Ultradźwiękowa ekstrakcja na gorąco: Odzyskany z pierwszej ekstrakcji surowiec chaga jest wykorzystywany w drugim etapie ekstrakcji ultradźwiękowej na gorąco w celu wyizolowania frakcji pozostałych w grzybach chaga substancji fitochemicznych. Materiał z grzybów umieszcza się w szklanej zlewce, dodaje się 600ml świeżego 60% alkoholu etylowego: 40% roztwór wodny rozpuszczalnika i podgrzewa do temperatury ok. 70°C. Podczas syrenacji temperatura może wzrosnąć do 95°C. Dodatkowe ciepło sprzyja wydzielaniu resztek fitochemikaliów. Ponieważ prawie wszystkie termoczułe związki zostały wyekstrahowane w kontrolowanych termicznie warunkach w kroku 1, ten drugi krok może być opcjonalnie zastosowany do stworzenia bardzo silnego ekstraktu, który jest kompletny we wszystkich fitozwiązkach pieczarki chaga. Zawiesina jest sonikowana za pomocą UP400St w taki sam sposób, jak opisano powyżej. Filtrować, prasować i oddzielić grzyby od ekstraktu wodnego. Również fitostateczki w drugim ekstrakcie są izolowane poprzez odparowanie.

Obie frakcje ekstraktu chaga, pochodzące z ekstrakcji wodnej i etanolowej, są mieszane ze sobą w celu uzyskania pełnego spektrum ekstraktu z grzybów chaga. Ekstrakt ten może być przetwarzany na różne produkty, takie jak nalewki, kapsułki lub produkty jadalne.

Proces ten jest całkowicie liniowo skalowalny do każdej innej objętości. Stosując te same parametry ultradźwiękowe (intensywność ultradźwiękowa Ws/L, ciśnienie, temperatura, stężenie ciała stałego:ciecz), wszystkie raz ustalone wyniki ekstrakcji chagów ultradźwiękowych mogą być po prostu skalowane do większych (lub mniejszych) objętości przy jednoczesnym osiągnięciu tych samych wyników (tj. wydajności, efektywności procesu).

Produkowane ultradźwiękowo ekstrakty z grzybów są bogate w polisacharydy, które znane są z licznych korzystnych efektów zdrowotnych. Ultradźwiękowiec UP100H to wydajny ekstraktor ultradźwiękowy o mocy 100 W, przeznaczony do skutecznej ekstrakcji grzybów leczniczych takich jak chaga, lwia grzywa, reishi czy cordyceps.

Twój wybór rozpuszczalnika

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest kompatybilna z każdym rozpuszczalnikiem. Pozwala to na użycie preferowanego rozpuszczalnika. W powyższym protokole ekstrakcji chaga zalecamy roztwór rozpuszczalnikowy zawierający 60% etanolu : 40% wody (v/v). Połączenie etanolu i wody pozwala na uwolnienie fitochemikaliów o różnych polarach. Alternatywnie można zastosować dwufazową ekstrakcję z użyciem etanolu w pierwszym etapie ekstrakcji i wody w drugim etapie ekstrakcji. Ekstrakcja ultradźwiękowa przy użyciu połączenia rozpuszczalnikowego alkoholu i wody uwalnia z grzybów takich jak chaga rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w alkoholu środki fitochemiczne.
Dlatego też ekstrakcja ma zasadnicze 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 przeznaczonych do żywności zaleca się stosowanie nietoksycznego rozpuszczalnika, ponieważ po usunięciu rozpuszczalnika (np. odparowaniu) w ekstrakcie mogą czasami pozostać śladowe ilości.

Dlaczego kąpiele ultradźwiękowe dają niewystarczające wyniki w ekstrakcji Chaga?

Kąpiele ultradźwiękowe są powszechnie stosowane do łagodnych zastosowań czyszczących. W kąpieli ultradźwiękowej kawitacja akustyczna zachodzi w sposób niekontrolowany i nierównomierny w stosunkowo dużym zbiorniku. Jeśli do kąpieli ultradźwiękowej włożysz szklaną zlewkę z mieszaniną grzybów i rozpuszczalnika, to i tak już słabe fale ultradźwiękowe muszą przejść przez ścianki zlewki, co jeszcze bardziej zmniejsza intensywność ultradźwięków. Oznacza to, że natężenie ultradźwięków w myjce ultradźwiękowej jest zbyt słabe, aby przeprowadzić skuteczną ekstrakcję grzybów. Ściany komórkowe grzybów zawierają chitynę, twardy materiał, który sprawia, że komórki grzybów są bardzo sztywne i trudne do rozerwania. Aby uwolnić związki bioaktywne z grzybów takich jak chaga, wymagane są ultradźwięki o wysokiej intensywności. Sondy ultradźwiękowe wytwarzają znacznie intensywniejszą kawitację akustyczną, siłę, która powoduje otwieranie ścian komórkowych grzybów.
 

Na wykresie analizy UV-Vis przedstawiono porównanie ekstrakcji grzyba chaga za pomocą sondy ultradźwiękowej i kąpieli ultradźwiękowej. Ultradźwiękowiec sondowy UP100H (czarna krzywa) daje znacznie wyższe wydajności bioaktywnych związków chaga.

 
Przeczytaj więcej o różnicach sond ultradźwiękowych i wanien ultradźwiękowych i zobacz jak wypadają w skuteczności ekstrakcji!

Wysokowydajne ultrasonografy do ekstrakcji Chaga

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest niezawodną technologią przetwarzania, która ułatwia i przyspiesza produkcję wysokiej jakości ekstraktów z różnych surowców, takich jak chaga i inne grzyby. Portfolio firmy Hielscher Ultrasonics obejmuje pełen zakres od kompaktowych ultradźwiękowych urządzeń laboratoryjnych do przemysłowych systemów ekstrakcji. W ten sposób firma Hielscher może zaoferować Państwu najbardziej odpowiedni ultradźwiękowy system ekstrakcji dla planowanej wydajności procesu. Nasi doświadczeni pracownicy pomogą Państwu począwszy od testów wykonalności i optymalizacji procesu aż po instalację Państwa systemu ultradźwiękowego na poziomie produkcji końcowej.
Niewielkie rozmiary naszych ekstraktorów ultradźwiękowych oraz ich wszechstronność w zakresie instalacji sprawiają, że pasują one nawet do niewielkich urządzeń do przetwarzania pektyn. Procesory ultradźwiękowe są instalowane na całym świecie w zakładach produkujących żywność, farmację i suplementy diety.

Hielscher Ultrasonics – Wyrafinowane urządzenia ekstrakcyjne

Portfolio produktów firmy 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 Państwa procesu ekstrakcji chaga. Optymalna konfiguracja urządzenia ultradźwiękowego zależy od przewidywanej wydajności, objętości, surowca, procesu wsadowego lub inline oraz czasu.

Partia i przepływ ciągły

Ultradźwięki firmy Hielscher mogą być stosowane do przetwarzania wsadowego i ciągłego. Ultradźwiękowe przetwarzanie wsadowe jest idealne do testowania procesów, optymalizacji i produkcji na poziomie od małego do średniego rozmiaru. W przypadku produkcji dużych ilości grzybów chaga, przetwarzanie w linii produkcyjnej może być korzystniejsze. Ciągły proces mieszania w linii produkcyjnej wymaga skomplikowanej konfiguracji. – składający się z pompy, węży lub rur i zbiorników - ale jest bardzo wydajny, szybki i wymaga znacznie mniejszego nakładu pracy. Wszystkie systemy przemysłowe mogą być eksploatowane pod podwyższonym ciśnieniem, co zwiększa kawitację, a tym samym efektywność wydobycia. Firma Hielscher Ultrasonics posiada najbardziej odpowiedni zestaw odciągowy dla Twojej wydajności i celów technologicznych.

Ekstraktory ultradźwiękowe dla każdej pojemności produktu

Asortyment produktów Hielscher Ultrasonics obejmuje pełne spektrum procesorów ultradźwiękowych, począwszy od kompaktowych laboratoryjnych ultrasonografów, poprzez systemy stacjonarne i pilotażowe, aż po w pełni przemysłowe procesory ultradźwiękowe o wydajności umożliwiającej przetwarzanie ciężarówek na godzinę. Pełna gama produktów pozwala nam zaoferować Państwu najbardziej odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy dla Państwa chaga, jak również dla innych grzybów, wydajności procesu i celów produkcyjnych.
Ultradźwiękowe systemy stacjonarne są idealne do badań wykonalności i optymalizacji procesów. Liniowe skalowanie w oparciu o ustalone parametry procesowe umożliwia bardzo łatwe zwiększenie mocy przerobowych z mniejszych partii do w pełni komercyjnej produkcji. Skalowanie może być wykonane przez zainstalowanie mocniejszego urządzenia do ekstrakcji ultradźwiękowej lub przez połączenie kilku ultrasonografów równolegle. Dzięki UIP16000 firma Hielscher oferuje najmocniejszą na świecie ekstraktorykę ultradźwiękową.

Precyzyjnie regulowane amplitudy dla uzyskania optymalnych wyników

Wszystkie ultradźwięki firmy Hielscher są precyzyjnie sterowane i dzięki temu niezawodnie pracują z końmi roboczymi w produkcji. Amplituda jest jednym z kluczowych parametrów procesu, który wpływa na efektywność i skuteczność ekstrakcji ultradźwiękowej fitochemikaliów z grzyba chaga (Inonotus obliquus).
Wszystkie ultradźwięki Hielscher Ultrasonics’ Procesory pozwalają na precyzyjne ustawienie amplitudy. Sonotrody i klaksony wzmacniające są akcesoriami pozwalającymi na modyfikację amplitudy w jeszcze szerszym zakresie. Przemysłowe procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą dostarczać bardzo duże amplitudy i zapewnić wymaganą intensywność ultradźwiękową dla wymagających zastosowań. Amplitudy do 200µm można z łatwością pracować w trybie ciągłym w trybie 24/7.
Precyzyjne ustawienia amplitudy i stałe monitorowanie parametrów procesu ultradźwiękowego za pomocą inteligentnego oprogramowania dają możliwość obróbki surowca z grzybów w najbardziej efektywnych warunkach ultradźwiękowych. Optymalna sonikacja dla najlepszych wyników ekstrakcji!
Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 w trudnych warunkach pracy i w wymagającym otoczeniu. To sprawia, że urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher są niezawodnym narzędziem pracy, spełniającym Państwa wymagania w zakresie odciągu.

Łatwe, wolne od ryzyka testowanie

Procesy ultradźwiękowe mogą być całkowicie liniowo skalowane. Oznacza to, że każdy wynik uzyskany za pomocą laboratorium lub stacjonarnego ultrasonografu może być skalowany na dokładnie taką samą wydajność przy użyciu dokładnie takich samych parametrów procesu. Dzięki temu ultradźwięki nadają się idealnie do bezinwazyjnych testów wykonalności, optymalizacji procesów i późniejszego wdrożenia do produkcji komercyjnej. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się, w jaki sposób ultrasonizacja może zwiększyć produkcję ekstraktu chaga.

Najwyższa jakość – Zaprojektowane i wyprodukowane w Niemczech

Jako firma rodzinna i prowadzona przez rodzinę, Hielscher stawia na najwyższą jakość swoich procesorów ultradźwiękowych. Wszystkie ultradźwięki są projektowane, produkowane i dokładnie testowane w naszej siedzibie w Teltow koło Berlina w Niemczech. Solidność i niezawodność urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher czyni z nich konia roboczego w Państwa produkcji. Praca 24/7 przy pełnym obciążeniu i w wymagających środowiskach jest naturalną cechą wysokowydajnych ekstraktorów firmy Hielscher.
Możesz kupić procesor ultradźwiękowy Hielscher w dowolnym rozmiarze i dokładnie skonfigurowany do Twoich wymagań procesowych ekstrakcji grzybów. Od obróbki grzybów w małej laboratoryjnej zlewce po ciągłe mieszanie zawiesin pieczarkowych na poziomie przemysłowym, firma Hielscher Ultrasonics oferuje odpowiedni ultradźwiękowiec dla Państwa! Prosimy o kontakt z nami – Chętnie polecimy Państwu idealną konfigurację ultradźwiękową!

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: