Ekstrakt z soplówki jeżowatej otrzymywany za pomocą ultradźwięków

Ekstrakty z gatunku grzyba Hericium erinaceus, znanego jako soplówka jeżowata, najwydajniej wytwarza się za pomocą sonikacji. Ekstraktory ultradźwiękowe szybko rozbijają macierz komórkową grzyba i umożliwiają całkowitą ekstrakcję związków bioaktywnych z grzybni i owocnika soplówki jeżowatej.

Ekstrakcja soplówki jeżowatej wspomagana ultradźwiękami

Związki bioaktywne w soplówce jeżowatej: Hericium erinaceus, znany również pod potocznymi nazwami lwia grzywa, japońska yamabushitake, pom pom, brodaty ząb, jeż lub małpia głowa, jest grzybem stosowanym od dziesięcioleci jako tradycyjny środek leczniczy i terapeutyczny. Soplówka jeżowata zawiera wiele związków bioaktywnych: polisacharydy, sterole, glikoproteiny, terpenoidy (np. erinacyny), a także związki fenolowe i lotne (np. hericenony). Substancje te są znane ze swojego działania przeciwutleniającego, przeciwcukrzycowego, przeciwnowotworowego, przeciwzapalnego, przeciwdrobnoustrojowego, przeciwhiperglikemicznego i hipolipidemicznego. Badania naukowe wykazały, że związki występujące w soplówce jeżowatej mogą poprawiać rozwój i funkcjonowanie neuronów oraz mogą chronić nerwy przed uszkodzeniem. Dlatego grzyb ten jest obecnie badany jako środek terapeutyczny w leczeniu demencji.

Film przedstawia wysoce wydajną ekstrakcję soplówki jeżowatej przy użyciu homogenizatora ultradźwiękowego Hielscher UP200Ht. Ekstrakcja ultradźwiękowa to idealna technika wytwarzania wysokiej jakości ekstraktów o pełnym spektrum składników, zawierających polisacharydy, takie jak beta-glukany, a także hericenony i erinacyny.

Ultradźwiękowa ekstrakcja soplówki jeżowatej:
Ultradźwiękowa ekstrakcja soplówki jeżowatej jest techniką wykorzystującą ultradźwięki o dużej mocy do ekstrakcji związków bioaktywnych z owocnika lub grzybni soplówki jeżowatej (Hericium erinaceus). Soplówka jeżowata jest dobrze znanym grzybem leczniczym i zawiera różne prozdrowotne związki bioaktywne, takie jak polisacharydy, beta-glukany, hericenony, erinacyny i przeciwutleniacze.
Proces ultradźwiękowej ekstrakcji grzybów obejmuje zastosowanie sonikatorów z sonotrodą, które wytwarzają intensywną kawitację w ciekłym medium (takim jak woda, etanol lub metanol) zawierającym materiał grzybowy. Wytworzona kawitacja ultradźwiękowa powoduje rozpad ścian komórkowych materiału grzybowego, uwalniając związki bioaktywne do cieczy / rozpuszczalnika. Fale ultradźwiękowe zwiększają również transport masy związków bioaktywnych z materiału grzybowego do rozpuszczalnika, co zwiększa wydajność ekstrakcji.
Ultradźwiękowa ekstrakcja grzybów jest bardzo wydajną i szybką techniką izolacji, która nie wymaga wysokich temperatur ani szkodliwych substancji chemicznych. Wyekstrahowane związki bioaktywne można wykorzystywać w różnych zastosowaniach, takich jak suplementy diety, żywność funkcjonalna i nutraceutyki. Ponadto metoda ultradźwiękowej ekstrakcji soplówki jeżowatej jest przyjazna dla środowiska i zgodna z zasadami zrównoważonego rozwoju, co czyni ją idealnym wyborem do ekstrakcji związków bioaktywnych ze źródeł naturalnych.

Te zalety sprawiają, że sonikacja jest doskonałą techniką ekstrakcji do otrzymywania wysokiej jakości ekstraktów grzybowych i są powodem, dla którego sonikatory Hielscher są stosowane na całym świecie w laboratoriach i przemyśle do produkcji ekstraktów grzybowych.

Protokół ultradźwiękowej ekstrakcji soplówki jeżowatej

Valu i wsp. (2020) przedstawili wysoce wydajną procedurę ekstrakcji służącą otrzymywaniu i zatężaniu produktów bioaktywnych z biomasy H. erinaceus, opartą na zasadach ekstrakcji ultradźwiękowej. Urządzeniem użytym do ekstrakcji był procesor ultradźwiękowy Hielscher (Hielscher UIP1000hdT, 1000 watów, 20 kHz) z sonotrodą BS4d40 (średnica 40 mm). Przed doświadczeniami ekstrakcyjnymi procesor ultradźwiękowy skalibrowano w celu określenia poboru mocy netto. Podczas procesu sonikacji wartość ta była automatycznie odejmowana od zużycia energii brutto, co umożliwiało określenie mocy netto dostarczanej do medium ekstrakcyjnego. Podczas doświadczeń próbki umieszczano w worku z lodem, przy ciągłym mieszaniu magnetycznym, aby utrzymać niską temperaturę próbek. Po zakończeniu ekstrakcji próbki filtrowano próżniowo, a następnie wirowano (2500× g przez 5 min). Do usuwania wody i alkoholu z supernatantów używano wyparki rotacyjnej. Pozostałe resztki wody i alkoholu z próbek poddawano liofilizacji w celu otrzymania ekstraktu w proszku. Alternatywnie rozpuszczalnik można usunąć za pomocą filtra próżniowego i rotacyjnej wyparki próżniowej, aby uzyskać koncentrat grzybowy.
 

 
Zoptymalizowane warunki ekstrakcji z wykorzystaniem ultradźwięków były następujące:

• sonikator UIP1000hdT z sonotrodą BS4d40: amplituda 100%, cykl 100%)
• wysuszony, zmielony Hericium erinaceus
• rozpuszczalnik: 80% wodny roztwór etanolu
• stosunek rozpuszczalnika do materiału: 1:30 (g/mL)
• czas ekstrakcji: 45 min

Całkowita zawartość związków fenolowych w tym zoptymalizowanym ekstrakcie H. erinaceus wynosiła 23,2 mg GAE/g DM, a w teście DPPH aktywność przeciwutleniająca osiągnęła IC50 wynoszące 87,2 μg/mL.
Zespół badawczy z powodzeniem wykazał, że ekstrakcja ultradźwiękowa wydajnie wspomaga izolację przeciwutleniaczy z Hericium erinaceus, szczególnie polifenoli i flawonoidów skorelowanych z diterpenoidem erinacyną A, znaną ze swojej wysokiej aktywności przeciwutleniającej.
(por. Valu i wsp., 2020)

W tym filmie przedstawiamy ultradźwiękową ekstrakcję grzybów chaga w zimnej wodzie. Hielscher UP100H to homogenizator ultradźwiękowy o mocy 100 watów. Sonda MS14 o średnicy 14mm doskonale nadaje się do ekstrakcji małych partii surowców roślinnych. Intensywność można regulować pokrętłem amplitudy. W tej demonstracji ekstrakcji stosujemy intensywność 100%.

Znajdź idealny sonikator do ekstrakcji soplówki jeżowatej!

Soplówka jeżowata jest bogata w chitynę. Podobnie jak wszystkie grzyby, soplówka jeżowata zawiera dużo chityny w ścianach komórkowych. Chityna jest wytrzymałym biopolimerem, który nadaje ścianom komórkowym dużą sztywność i wytrzymałość. Ze względu na wysoką zawartość chityny soplówki jeżowatej nie należy spożywać na surowo, ponieważ chityna jest trudno strawna i może powodować dolegliwości żołądkowe.
Do rozbicia ścian komórkowych soplówki jeżowatej i ekstrakcji wewnątrzkomórkowych związków bioaktywnych potrzebne są duże siły. Dlatego kąpiele ultradźwiękowe lub zbiorniki do czyszczenia ultradźwiękowego nie zapewniają pożądanych wyników ekstrakcji.
Przeczytaj więcej o porównaniu wydajności sonikatora z sonotrodą i kąpieli ultradźwiękowej!
Natomiast sonotrody wytwarzają lokalnie fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności i kawitację, które dostarczają energii niezbędnej do rozbicia zawierających chitynę ścian komórkowych grzybów. Ponadto sonikacja z użyciem sonotrody jest nietermiczną metodą ekstrakcji, która zapobiega degradacji termicznej związków bioaktywnych pod wpływem ciepła. Dlatego sonikatory z sonotrodą stanowią najwydajniejszą technikę ekstrakcji grzybów leczniczych.
 
Zapytaj nas o odpowiedni sonikator z sonotrodą do ekstrakcji Twoich grzybów!
 
Poniższa tabela przedstawia orientacyjne możliwości przetwarzania naszych sonikatorów:

Skontaktuj się z nami już teraz i uzyskaj więcej informacji o sonikatorach do ekstrakcji grzybów! Nasz dobrze wyszkolony personel z wieloletnim doświadczeniem chętnie poleci Ci najbardziej odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy do Twojego procesu ekstrakcji grzybów!

---

---

Literatura / Źródła

• 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

Warto wiedzieć

Bioaktywne związki grzybowe z grzybni i owocnika – porównanie

Zarówno ekstrakty z grzybni, jak i z owocników można wytwarzać za pomocą ekstrakcji ultradźwiękowej, a każdy z tych rodzajów ekstraktów ma własne, wyjątkowe zalety. To, który z nich jest lepszy, zależy od konkretnego zastosowania i pożądanych wyników.
Ekstrakty z grzybni są na ogół tańsze i łatwiejsze do wytwarzania 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 kolei ekstrakty z owocników zawierają wyższe poziomy beta-glukanów, triterpenoidów i innych związków, które powiązano z korzyściami zdrowotnymi. Owocniki zwykle zawierają też bardziej zróżnicowany zestaw związków i w niektórych przypadkach mogą działać silniej.
Ostatecznie wybór między ekstraktami z grzybni a ekstraktami z owocników będzie zależał od konkretnego zastosowania i pożądanych efektów. Jeśli na przykład zależy Ci na wsparciu odporności, ekstrakt z grzybni może być dobrym rozwiązaniem ze względu na wysoką zawartość polisacharydów. Jeśli zależy Ci na wsparciu funkcji poznawczych, ekstrakt 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 w różnych zastosowaniach.

Jaka jest najlepsza metoda ekstrakcji beta-glukanów z soplówki jeżowatej?

Ultradźwiękowa ekstrakcja zimną wodą jest najlepszą techniką uwalniania związków rozpuszczalnych w wodzie z grzybów, takich jak owocnik soplówki jeżowatej. Ultradźwiękowa ekstrakcja zimną wodą perforuje i rozbija wytrzymałe ściany komórkowe grzybów, aby uwolnić z macierzy komórkowej związki bioaktywne, takie jak β-glukany. Ponieważ sonikacja jest łagodnym procesem, nie uszkadza związków fitochemicznych i zapobiega degradacji wszystkich prozdrowotnych związków bioaktywnych, w tym beta-glukanów.

Jakie są zalety ekstraktu grzybowego?

Proces ekstrakcji, np. ekstrakcji ultradźwiękowej, uwalnia z macierzy komórkowej związki bioaktywne, takie jak beta-glukany. Dlatego ekstrakty grzybowe zawierają większe ilości związków bioaktywnych niż proszek ze zmielonych grzybów. Główna frakcja β-glukanów, które są polimerami o dużej masie cząsteczkowej, jest rozpuszczalna w wodzie. Dlatego ultradźwiękowa ekstrakcja zimną wodą jest nie tylko zdrową i przyjazną dla środowiska metodą ekstrakcji, lecz także wydajnie uwalnia β-glukany z komórek grzybów do wody. Dzięki ekstraktowi możliwe staje się wytwarzanie środków terapeutycznych i suplementów diety zawierających stałą ilość cząsteczek bioaktywnych w każdej dawce.

Związki bioaktywne w soplówce jeżowatej

Do bardzo ważnych i dobrze zbadanych metabolitów bioaktywnych należą również erinacyny (A–I), grupa diterpenoidów cyatynowych ekstrahowanych z grzybni Hericium erinaceus, czyli soplówki jeżowatej lub yamabushitake, oraz hericenony (C–H), pochodne alkoholu benzylowego ekstrahowane z owocnika. Obie grupy związków mogą łatwo przenikać przez barierę krew–mózg i wykazały działanie neurotropowe i neuroprotekcyjne. Według doniesień indukują syntezę czynnika wzrostu nerwów (NGF), zarówno in vitro, jak i in vivo. Jednak ten grzyb leczniczy ma również właściwości przeciwutleniające, przeciwzapalne, przeciwnowotworowe, immunostymulujące, przeciwcukrzycowe, przeciwdrobnoustrojowe, hipolipidemiczne i przeciwhiperglikemiczne, chociaż najczęściej stosuje się go w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych i zaburzeń funkcji poznawczych.
Udowodniono, że erinacyna A, główny przedstawiciel grupy erinacyn, wykazuje skuteczne działanie ochronne przed chorobą Parkinsona. W mysim modelu choroby Parkinsona z zastosowaniem 1-metylo-4-fenylo-1,2,3,6-tetrahydropirydyny (MPTP) erinacyna A powodowała zmniejszenie utraty komórek dopaminergicznych wywołanej przez MPTP, apoptotycznej śmierci komórek wywołanej stresem oksydacyjnym oraz poziomów glutationu, nitrotyrozyny i 4-hydroksy-2-nonenalu (4-HNE); odwracała również deficyty ruchowe związane z MPTP i zmniejszała zaburzenia związane z cytotoksycznością i apoptozą komórek neuronalnych wywołanymi przez 1-metylo-4-fenylopirydynium (MPP), poprzez aktywację szlaków IRE1α/TRAF2, JNK1/2 i p38 MAPK podtrzymywaną przez stres retikulum endoplazmatycznego (ER), ekspresję białka homologicznego do C/EBP (CHOP), IKB-β i NF-κB, a także Fas i Bax. Stwierdzono również skuteczność tego metabolitu w przypadku udaru niedokrwiennego, co opisano w badaniu na szczurach, w którym zaobserwowano zmniejszenie apoptozy neuronów oraz wielkości jamy poudarowej w mózgu poprzez oddziaływanie na szlaki iNOS/reaktywnych form azotu (RNS) oraz kinazy białkowej p38 aktywowanej mitogenami (MAPK)/białka homologicznego do białka wiążącego sekwencję wzmacniającą CCAAT (CHOP).
Donoszono również, że erinacyna A wykazuje znaczącą aktywność przeciwnowotworową w ludzkich komórkach raka żołądka TSGH 9201, w których indukowała znaczącą apoptozę związaną ze zwiększoną fosforylacją szlaków kinazy ogniskowej adhezji/kinazy białkowej FAK/Akt/p70S6K oraz kinazy serynowo-treoninowej PAK-1. Powodowała również zwiększenie cytotoksyczności i wytwarzania ROS, zmniejszenie inwazyjności i aktywacji kaspaz oraz ekspresję receptora martwicy nowotworów TRAIL. Silne działanie przeciwnowotworowe tego metabolitu zostało następnie potwierdzone w niedawnym badaniu zarówno in vitro na dwóch ludzkich liniach komórkowych raka okrężnicy (DLD-1 i HCT-116), jak i in vivo w modelu mysim, które dodatkowo wyjaśniło jego mechanizmy. Efekty leczenia obejmowały stymulację zewnętrznych szlaków aktywacji apoptozy (TNFR, Fas, FasL, kaspazy), zahamowanie ekspresji cząsteczek antyapoptotycznych Bcl-2 i Bcl-XL oraz fosforylację kinazy N-końcowej Jun JNK1/2, reagującej na bodźce stresowe, NF-κB p50 i p330. Wykazano również, że zwiększenie ekspresji cząsteczek receptorów śmierci poprzez szlak JNK MAPK/p300/NF-κB zachodzi za pośrednictwem modyfikacji histonu H3K9K14ac; wyniki badania in vivo rzeczywiście ujawniły zwiększone poziomy histonu H3K9K14ac, a także acetylację histonów w obrębie promotorów Fas, FasL i TNFR.
Inna erinacyna, erinacyna C, jest znana ze swojego działania przeciwzapalnego w układzie nerwowym i neuroprotekcyjnego, które może być osiągane poprzez mechanizm hamowania ekspresji białek IκB, p-IκBα (uczestniczących we wcześniejszych etapach kaskady przekazywania sygnału NF-κB) i indukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS) oraz aktywację szlaku Nrf2/HO-1 chroniącego przed stresem. Poddanie ludzkich komórek mikrogleju BV2 ze stanem zapalnym wywołanym przez LPS działaniu tego związku skutkowało obniżeniem poziomów tlenku azotu (NO), IL-6, TNF-α i iNOS, zahamowaniem ekspresji NF-κB i fosforylacją białek IκBα (p-IκBα), a także zahamowaniem białka 1 związanego z ECH, podobnego do Kelch (Keap1), oraz zwiększeniem poziomu jądrowego czynnika transkrypcyjnego związanego z czynnikiem erytroidalnym 2 (Nrf2) i ekspresji białka oksygenazy hemowej-1 (HO-1).
(fragment z Venturella i wsp., 2021)