Ekstrakt z lwiej grzywy wykonany przy użyciu ultradźwięków
Ekstrakty z gatunku grzyba Hericium erinaceus, znanego jako lwia grzywa, są najbardziej efektywnie produkowane przy użyciu ultradźwięków. Ekstraktory ultradźwiękowe szybko rozbijają macierz komórkową grzyba i pozwalają na pełną ekstrakcję związków bioaktywnych z grzybni i owocnika lwiej grzywy.
Pozyskiwanie grzybów z lwiej grzywy za pomocą ultradźwięków
Bioaktywne związki w Lion's Mane: Hericium erinaceus, znany również pod potocznymi nazwami lwia grzywa, japoński yamabushitake, pom pom, brodaty ząb, jeż lub grzyb z małpią głową, jest grzybem stosowanym od dziesięcioleci jako tradycyjna medycyna i środek leczniczy. Lion's mane zawiera wiele bioaktywnych związków polisacharydy, sterole, glikoproteiny, terpenoidy (np. erinacyny), a także związki fenolowe i lotne (np. hericenony). Substancje te znane są ze swojego działania antyoksydacyjnego, przeciwcukrzycowego, przeciwnowotworowego, przeciwzapalnego, przeciwbakteryjnego, przeciwhiperglikemicznego i hipolipidemicznego. Badania naukowe wykazały, że związki zawarte w lwiej grzywie mogą poprawić rozwój i funkcjonowanie neuronów oraz mogą chronić nerwy przed uszkodzeniem. Dlatego obecnie jest testowany jako środek leczniczy w przypadku demencji.
Ultradźwiękowa ekstrakcja lwiej grzywy:
Ultradźwiękowa ekstrakcja lwiej grzywy to technika, w której stosuje się ultradźwięki o dużej mocy w celu ekstrakcji bioaktywnych związków z owocnika lub grzybni grzyba Lion's Mane (Hericium erinaceus). Grzyby te są dobrze znane jako grzyby lecznicze i zawierają różne prozdrowotne związki bioaktywne, takie jak polisacharydy, beta-glukany, hericenony, erinacyny i antyoksydanty.
Proces ultradźwiękowej ekstrakcji grzybów polega na zastosowaniu ultradźwięków z sondą, które wytwarzają intensywną kawitację w ciekłym medium (takim jak woda, etanol lub metanol) zawierającym materiał grzybowy. Generowana kawitacja ultradźwiękowa powoduje rozpad ścian komórkowych materiału grzybowego, uwalniając związki bioaktywne do cieczy/rozpuszczalnika. Fale ultradźwiękowe zwiększają również transfer masy związków bioaktywnych z materiału grzybowego do rozpuszczalnika, co zwiększa wydajność ekstrakcji.
Ultradźwiękowa ekstrakcja grzybów to bardzo wydajna i szybka technika izolacji, która nie wymaga stosowania wysokich temperatur ani szkodliwych substancji chemicznych. Wyekstrahowane związki bioaktywne mogą być wykorzystywane do różnych zastosowań, takich jak suplementy diety, żywność funkcjonalna i nutraceutyki. Ponadto, ultradźwiękowa metoda ekstrakcji lwiej grzywy jest przyjazna dla środowiska i zrównoważona, co czyni ją idealnym wyborem do ekstrakcji związków bioaktywnych z naturalnych źródeł.
Ultradźwiękowa ekstrakcja lwiej grzywy za pomocą ultrasonator UP400St: większa wydajność, pełne spektrum ekstraktu.
- wysoka wydajność
- czysto mechaniczne efekty ekstrakcji, co sprawia, że ekstrakcja jest delikatna
- Prosta obsługa
- bardzo krótki czas przetwarzania
- oszczędzanie energii
Te zalety sprawiają, że sonikacja jest doskonałą techniką ekstrakcji wysokiej jakości ekstraktów grzybowych i są powodem, dla którego ultradźwięki firmy Hielscher są stosowane na całym świecie w laboratoriach i przemyśle do produkcji ekstraktów grzybowych.
Protokół ultradźwiękowej ekstrakcji lwiej grzywy
Valu i wsp. (2020) zademonstrowali wysoce wydajną procedurę ekstrakcji do uzyskania i koncentracji bioaktywnych produktów biomasy H. erinaceus opartą na zasadach ekstrakcji ultradźwiękowej. Urządzeniem wykorzystanym do ekstrakcji był procesor ultradźwiękowy firmy Hielscher (Hielscher UIP1000hdT, 1000 W, 20 kHz) z sonotrodą BS4d40 (średnica 40 mm). Przed eksperymentami ekstrakcyjnymi przeprowadzono kalibrację procesora ultradźwiękowego w celu określenia poboru mocy netto. Podczas procesu sonikacji wartość ta była automatycznie odejmowana od zużycia energii brutto, co pozwalało na znalezienie mocy netto dostarczanej do medium ekstrakcyjnego. Podczas eksperymentów próbki były umieszczone w worku z lodem z ciągłym mieszaniem magnetycznym w celu utrzymania niskiej temperatury próbki. Po zakończeniu ekstrakcji próbki były filtrowane próżniowo, a następnie odwirowywane (2500× g przez 5 min). Do eliminacji wody i alkoholu z supernatantów użyto wyparki obrotowej. Pozostałości wody i alkoholu z próbek poddano liofilizacji w celu uzyskania ekstraktu w postaci proszku. Alternatywnie rozpuszczalnik można usunąć za pomocą filtra próżniowego i obrotowej wyparki próżniowej w celu uzyskania koncentratu grzybowego.
Ultradźwiękowa ekstrakcja Erinacine A i polifenoli o aktywności antyoksydacyjnej z biomasy grzybów Hericium erinaceus
(opracowanie i grafika: ©Valu et al. 2020)
Zoptymalizowane warunki ekstrakcji z wykorzystaniem ultradźwięków były następujące:
- ultradźwiękowiec UIP1000hdT z sonotrodą BS4d40: 100% amplitudy, 100% cyklu)
- suszony, mielony Hericium erinaceus
- rozpuszczalnik: 80% wodny etanol
- stosunek rozpuszczalnika do materiału: 1:30 (g/mL)
- czas ekstrakcji: 45 min.
Całkowita zawartość fenoli w tym zoptymalizowanym ekstrakcie H. erinaceus wynosiła 23,2 mg GAE/g DM, a w teście DPPH aktywność antyoksydacyjna osiągnęła IC50 na poziomie 87,2 μg/mL.
Zespół badawczy z powodzeniem wykazał, że ekstrakcja ultradźwiękowa skutecznie napędza izolację antyoksydantów w Hericium erinaceus, szczególnie polifenoli i flawonoidów skorelowanych z diterpenoidem erinacine A, znanym z wysokiej aktywności antyoksydacyjnej.
(por. Valu i in., 2020)
Znajdź idealny ultradźwiękowiec do ekstrakcji lwiej grzywy!
Lwia grzywa jest bogata w chitynę. Jak wszystkie grzyby, lwia grzywa ma dużo chityny w swoich ścianach komórkowych. Chityna to twardy biopolimer, który nadaje ścianom komórkowym dużą sztywność i wytrzymałość. Ze względu na wysoką zawartość chityny, lwia grzywa nie powinna być spożywana na surowo, ponieważ chityna jest trudno strawna i może powodować rozstrój żołądka.
Aby rozbić ściany komórkowe lion's mane i wyodrębnić wewnątrzkomórkowe związki bioaktywne, potrzebne są intensywne siły. Dlatego kąpiele ultradźwiękowe lub zbiorniki czyszczące nie dają pożądanych rezultatów ekstrakcji.
Przeczytaj więcej o porównaniu efektywności pomiędzy ultradźwiękowcem z sondą a wanną ultradźwiękową!
Natomiast sondy ultradźwiękowe wytwarzają lokalnie fale ultradźwiękowe o dużej intensywności i kawitację, które dostarczają niezbędnej energii do rozbicia ścian komórkowych grzybów zawierających chitynę. Dodatkowo sonikacja sondą jest nietermiczną metodą ekstrakcji zapobiegającą degradacji termicznej związków bioaktywnych przez ciepło. Dlatego ultradźwięki sondowe są najbardziej efektywną techniką ekstrakcji grzybów leczniczych.
Zapytaj nas o odpowiedni ultradźwiękowiec z sondą do ekstrakcji grzybów!
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 00,1 do 10L | 0.1 do 2L/min | UIP1000hdT |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami teraz i uzyskaj więcej informacji o ultradźwiękowych ekstraktorach do ekstrakcji grzybów! Nasz wieloletni doświadczony, dobrze wyszkolony personel z przyjemnością poleci Ci najbardziej odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy dla Twojego procesu ekstrakcji grzybów!
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura / materiały źródłowe
- 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
Fakty Warto wiedzieć
Bioaktywne związki z grzybni a owocniki
Zarówno ekstrakty z grzybni, jak i z owocników można uzyskiwać za pomocą ultradźwięków i oba mają swoje unikalne zalety. To, która z nich jest lepsza, zależy od konkretnego przypadku zastosowania i pożądanych rezultatów.
Ekstrakty z grzybni są zazwyczaj tańsze i łatwiejsze do wyprodukowania w dużych ilościach niż ekstrakty z owocników, co czyni je bardziej dostępnymi. Grzybnia zawiera również wiele korzystnych związków, takich jak polisacharydy, ergosterol i enzymy.
Z drugiej strony, ekstrakty z owocników zawierają wyższe poziomy beta-glukanów, triterpenoidów i innych związków, które zostały powiązane z korzyściami zdrowotnymi. Owocniki mają również tendencję do posiadania bardziej zróżnicowanej gamy związków i mogą być silniejsze w niektórych przypadkach.
Ostatecznie wybór pomiędzy ekstraktami z grzybni i owocników zależy od konkretnego zastosowania i pożądanych efektów. Na przykład, jeśli szukasz wsparcia odpornościowego, ekstrakt z grzybni może być dobrym rozwiązaniem ze względu na wysoką zawartość polisacharydów. Jeśli szukasz wsparcia poznawczego, wyciąg z owocników może być lepszym wyborem ze względu na wysoką zawartość triterpenoidów. Warto również zauważyć, że wysokiej jakości ekstrakty zarówno z grzybni, jak i z owocników mogą być skuteczne i korzystne dla wielu celów.
Związki bioaktywne w lwie’ Mane
Do bardzo ważnych i dobrze zbadanych bioaktywnych metabolitów należą również erinacyny (A-I), grupa cyatynowych diterpenoidów pozyskiwanych z grzybni Hericium erinaceus lub lwiej grzywy lub yamabushitake, oraz hericenony (C-H), pochodne alkoholu benzylowego pozyskiwane z owocnika. Obie grupy związków łatwo przechodzą przez barierę krew-mózg i wykazały działanie neurotropowe i neuroprotekcyjne. Podaje się, że indukują one syntezę czynnika wzrostu nerwów (NGF), zarówno in vitro, jak i in vivo. Jednakże ten grzyb leczniczy ma również właściwości antyoksydacyjne, przeciwzapalne, przeciwnowotworowe, immunostymulujące, przeciwcukrzycowe, przeciwbakteryjne, hipolipidemiczne i antyhiperglikemiczne, chociaż jego najczęstsze zastosowanie to leczenie chorób neurodegeneracyjnych i zaburzeń poznawczych.
Erinacyna A, główny przedstawiciel grupy erinacyny, ma udowodnione skuteczne działanie ochronne przed chorobą Parkinsona. W mysim modelu choroby Parkinsona z użyciem 1-metylo-4-fenylo-1,2,3,6-tetrahydropirydyny (MPTP), erinacyna A spowodowała zmniejszenie wywołanej MPTP utraty komórek dopaminergicznych, apoptotycznej śmierci komórek wywołanej stresem oksydacyjnym oraz poziomu glutationu, nitrotyrozyny i 4-hydroksy-2-nonenalu (4-HNE); Odwrócił również deficyty motoryczne związane z MPTP i zmniejszył upośledzenie cytotoksyczności i apoptozy komórek neuronalnych wywołane 1-metylo-4-fenylopirydyną (MPP), poprzez podtrzymywaną przez stres retikulum endoplazmatycznego (ER) aktywację szlaków IRE1α/TRAF2, JNK1/2 i p38 MAPK, ekspresję białka homologicznego C/EBP (CHOP), IKB-β i NF-κB, jak również Fas i Bax. Stwierdzono również skuteczność tego metabolitu w zwalczaniu udaru niedokrwiennego mózgu, co odnotowano w badaniu na szczurach, w którym zaobserwowano zmniejszenie apoptozy neuronów, a także wielkości jamy udarowej w mózgu poprzez ukierunkowanie na szlaki iNOS/reaktywnych form azotu (RNS) i p38 kinazy białkowej aktywowanej mitogenami (MAPK)/ białka homologicznego białka wiążącego wzmacniacze (CHOP).
Erinacin A wykazał również znaczącą aktywność przeciwnowotworową w komórkach ludzkiego raka żołądka TSGH 9201, w których indukował znaczącą apoptozę związaną ze zwiększoną fosforylacją ogniskowej kinazy adhezyjnej/kinazy białkowej FAK/Akt/p70S6K oraz szlaku kinazy serynowej/retreoninowej PAK-1. Skutkowało to również zwiększeniem cytotoksyczności i generacji ROS, zmniejszeniem inwazyjności i aktywacji kaspaz oraz ekspresją receptora martwicy nowotworów TRAIL. Silne działanie przeciwnowotworowe tego metabolitu zostało następnie potwierdzone w najnowszych badaniach zarówno in vitro w dwóch ludzkich liniach komórkowych raka jelita grubego (DLD-1 i HCT-116), jak i in vivo w modelu mysim, które dodatkowo wyjaśniły jego mechanizmy. Efekty leczenia obejmowały stymulację szlaków aktywacji apoptozy zewnątrzpochodnej (TNFR, Fas, FasL, kaspazy), supresję ekspresji cząsteczek antyapoptotycznych Bcl-2 i Bcl-XL oraz fosforylację kinazy Jun N-terminalnej JNK1/2, reagującej na bodźce stresowe, NF-κB p50 i p330. Wykazano również, że upregulacja cząsteczek receptora śmierci poprzez ścieżkę JNK MAPK/p300/NF-κB jest mediowana przez modyfikację histonu H3K9K14ac; wyniki badania in vivo ujawniły w istocie zwiększony poziom histonu H3K9K14ac, jak również acetylację histonu na promotorach Fas, FasL i TNFR.
Inna erinacyna, erinacyna C, znana jest ze swoich działań przeciwzapalnych i neuroprotekcyjnych, które mogą być osiągnięte poprzez mechanizm hamowania ekspresji białek IκB, p-IκBα (zaangażowanych w kaskadę transdukcji sygnału upstream NF-κB) i indukowanej syntazy tlenku azotu (iNOS) oraz aktywację szlaku ochrony przed stresem Nrf2/HO-1. Poddanie ludzkich komórek mikrogleju BV2 działaniu zapalenia wywołanego przez LPS skutkowało obniżeniem poziomu tlenku azotu (NO), IL-6, TNF-α i iNOS, zahamowaniem ekspresji NF-κB, fosforylacji białka IκBα (p-IκBα) a także hamowanie ekspresji Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1) oraz zwiększenie ekspresji jądrowego czynnika transkrypcyjnego erythroid 2-related factor (Nrf2) i ekspresji białka heme oxygenase-1 (HO-1).
(fragment z Venturella i in., 2021)
Ekstraktor ultradźwiękowy UP100H do izolacji polisacharydów z grzyba chaga (Inonotus obliquus).
Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.