Zastanawiasz się, dlaczego Twoja ekstrakcja grzybów przy użyciu wanny ultradźwiękowej lub myjki ultradźwiękowej nie daje pożądanej wydajności ekstraktu? Dowiedz się tutaj wszystkiego, co musisz wiedzieć o sztywnych, zawierających chitynę ścianach komórkowych grzybów, najlepszej technice ekstrakcji i odpowiednich rozpuszczalnikach!

Dlaczego potrzebuję intensywnej siły do ekstrakcji grzybów?

Wszystkie grzyby jadalne mają ściany komórkowe wykonane z chityny, tego samego materiału, z którego zbudowane są pancerze skorupiaków i owadów. Chityna jest bardzo mocnym materiałem, który nadaje komórkom grzybów dużą wytrzymałość. Ściana komórkowa tworzy barierę dla przedziałów wewnątrzkomórkowych, które zawierają bioaktywne cząsteczki grzybów. Ważnymi cząsteczkami grzybów są np. α- i β-glukany, polisacharydy, terpeny, antyoksydanty, witaminy czy związki halucynogenne. Każdy gatunek grzyba posiada unikalny zestaw związków bioaktywnych. Aby uwolnić te prozdrowotne substancje z komórek grzybów, ściany komórkowe muszą zostać rozbite. Ze względu na zawartość chityny, rozbicie komórki pieczarki jest zadaniem trudnym i wymaga pewnej wiedzy oraz zaawansowanego sprzętu.

Rozbijanie ścian komórkowych grzybów zawierających chitynę za pomocą sonikacji

Podczas gdy chityna jest świetnym źródłem błonnika, prebiotyków i antyoksydantów, problem polega na tym, że ludzie nie mają zdolności do rozkładania chityny. Oznacza to również, że kiedy spożywasz surowe, nieprzetworzone grzyby, nie skorzystasz z wielu bioaktywnych związków zawartych w grzybach, ponieważ są one uwięzione wewnątrz komórek, które są chronione przez silne, zawierające chitynę ściany komórkowe.
Ekstrakcja ultradźwiękowa sprawia, że związki bioaktywne z grzybów stają się biodostępne, dzięki czemu organizm człowieka może szybko i całkowicie wchłonąć składnik odżywczy. Dodatkowo w ultradźwiękowych ekstraktach z grzybów korzystne składniki odżywcze są skoncentrowane, dzięki czemu nawet niewielka ilość ekstraktu z grzybów daje pożądane efekty prozdrowotne.

Ultrasonizacja do ekstrakcji grzybów

Ultrasonikowanie to proces, w którym fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości są wykorzystywane do tworzenia pęcherzyków kawitacyjnych w cieczy. Kiedy te pęcherzyki zapadają się, tworzą intensywne, zlokalizowane siły ścinające, które mogą rozbijać komórki i uwalniać ich zawartość do płynu.
W ekstrakcji grzybów ultradźwięki mogą być stosowane do rozbijania ścian komórkowych grzybów i uwalniania ich związków bioaktywnych do rozpuszczalnika. Istnieją dwa rodzaje ultradźwięków: wannowe i sondowe.

Dlaczego moja Wanna Ultradźwiękowa daje słabe wyniki ekstrakcji grzybów?

Ultradźwiękowiec wannowy to urządzenie, w którym próbka umieszczana jest w pojemniku wypełnionym rozpuszczalnikiem, a fale ultradźwiękowe oddziałują na cały pojemnik. Metoda ta jest znana jako dość mało skuteczna, gdyż jako wanna ultradźwiękowa rozprowadza energię ultradźwiękową nierównomiernie i z niskim natężeniem. Ponieważ w kąpieli ultradźwiękowej próbka pieczarek sonikowana jest pośrednio, ultradźwięki nie mogą wniknąć głęboko w próbkę. Fale ultradźwiękowe muszą przejść przez ścianki naczynia, zanim trafią na materiał pieczarki. W ten sposób fale ultradźwiękowe o już niewielkim natężeniu w zbiorniku ultradźwiękowym ulegają dalszemu osłabieniu.

Te pomiary UV-Vis pokazują znaczącą różnicę w ekstrakcji pomiędzy sondą ultradźwiękową a kąpielą ultradźwiękową. Ultrasonograf typu sonda UP100H (wykres czarny) daje znacznie większą wydajność ekstraktu z grzyba chaga niż kąpiel ultradźwiękowa (wykres czerwony).

Intensywna ekstrakcja ultradźwiękowa przy użyciu sondy ultradźwiękowej

Z kolei ultradźwiękowiec typu sonda jest wyposażony w końcówkę – tzw. sonotoda lub sonda – które można wprowadzić bezpośrednio do próbki, co pozwala na bardziej skoncentrowaną i zlokalizowaną aplikację energii ultradźwiękowej. Skutkuje to znacznie skuteczniejszym rozbijaniem komórek i ekstrakcją związków bioaktywnych, zwłaszcza w gęstych lub trudno dostępnych obszarach próbki.
Skupione i zlokalizowane zastosowanie energii ultradźwiękowej dostarczanej przez ultradźwiękowiec typu sonda zapewnia, że chityna jest poddawana wystarczającej ilości energii do jej rozłożenia.
Ponadto sondę można przesuwać w różne miejsca próbki, tworząc dodatkowe makromieszanie, aby zapewnić odpowiednią sonikację wszystkich części grzyba. Jest to szczególnie ważne w przypadku grzybów o grubych ścianach komórkowych lub gęstej strukturze, gdzie zapewnienie pełnej ekstrakcji przy użyciu innych metod może być trudne.

Sonda ultradźwiękowa a wanna ultradźwiękowa do ekstrakcji grzybów

Podsumowując, wysoka intensywność sonikacji typu sondowego jest niezbędna do rozbicia chityny w ścianach komórkowych grzybów i uwolnienia związków bioaktywnych. Skupiona i zlokalizowana aplikacja energii ultradźwiękowej zapewniona przez ultradźwiękowiec typu sonda zapewnia odpowiednią sonikację chityny, co skutkuje bardziej wydajną i dokładną ekstrakcją związków bioaktywnych z grzybów.
Ultradźwiękowiec typu sondowego jest ogólnie uważany za bardziej efektywny w ekstrakcji grzybów, ponieważ może zapewnić bardziej jednolitą i dokładną ekstrakcję związków bioaktywnych w porównaniu z ultradźwiękowcem typu wannowego.
Przeczytaj więcej o różnicach w obróbce ultradźwiękowej przy użyciu sondy ultradźwiękowej vs kąpieli ultradźwiękowej!
 

Jaki jest idealny rozpuszczalnik do ultradźwiękowej ekstrakcji grzybów?

Ultradźwięki jako metoda ekstrakcji są kompatybilne z każdym rozpuszczalnikiem. Oznacza to, że wybór właściwego rozpuszczalnika musi być dokonany z uwzględnieniem gatunku grzyba i związków bioaktywnych, które mają być ekstrahowane.
Grzyby zawierają różnorodne związki bioaktywne, takie jak polisacharydy, beta-glukany, triterpenoidy, związki fenolowe i ergosterol, które, jak wykazano, mają różne korzyści zdrowotne. Ekstrakcja tych bioaktywnych związków z grzybów może być osiągnięta przy użyciu różnych rozpuszczalników, z których każdy ma swoje zalety i wady. Oto niektóre z powszechnie stosowanych rozpuszczalników do ekstrakcji związków bioaktywnych z grzybów:

• Woda: Woda jest powszechnie stosowanym rozpuszczalnikiem do ekstrakcji związków bioaktywnych z grzybów. Polisacharydy i beta-glukany są rozpuszczalne w wodzie, co czyni ją idealnym rozpuszczalnikiem do ekstrakcji tych związków. Woda jest również bezpiecznym i nietoksycznym rozpuszczalnikiem, co czyni ją idealnym rozpuszczalnikiem dla produktów spożywczych i leczniczych.
• Etanol: Etanol jest rozpuszczalnikiem polarnym, który jest powszechnie stosowany do ekstrakcji związków fenolowych i triterpenoidów z grzybów. Etanol może być również stosowany do ekstrakcji polisacharydów i beta-glukanów, ale z mniejszą wydajnością niż woda.
• Wodny etanol: Wodny etanol oznacza mieszaninę wody i etanolu. Stosunek wody do etanolu może być dostosowany do wymagań. Zastosowanie wodnego etanolu jako rozpuszczalnika ma kilka zalet w porównaniu z zastosowaniem samej wody lub etanolu. Po pierwsze, dodatek etanolu do wody może poprawić rozpuszczalność niektórych związków bioaktywnych, które są słabo rozpuszczalne w samej wodzie, takich jak niektóre związki fenolowe i triterpenoidy. Po drugie, zastosowanie wodnego etanolu może skutkować wyższą wydajnością ekstrakcji w porównaniu z wodą lub samym etanolem, ponieważ może on ekstrahować szerszy zakres związków bioaktywnych.
  Wybór stężenia etanolu w wodnym rozpuszczalniku etanolowym zależy od polarności ekstrahowanych związków bioaktywnych. Wyższe stężenie etanolu (70-100%) może być stosowane do ekstrakcji związków mniej polarnych, natomiast niższe stężenie etanolu (30-50%) może być stosowane do ekstrakcji związków bardziej polarnych.
• Metanol: Metanol jest kolejnym polarnym rozpuszczalnikiem, który można wykorzystać do ekstrakcji związków fenolowych z grzybów. Metanol jest toksyczny, więc należy go stosować z ostrożnością. Do usunięcia metanolu po ekstrakcji wymagane jest zaawansowane oczyszczanie.
• Aceton: Aceton jest niepolarnym rozpuszczalnikiem, który jest powszechnie stosowany do ekstrakcji ergosterolu z grzybów. Aceton jest łatwopalny i toksyczny, więc należy go stosować z ostrożnością.
• Heksan: Heksan jest niepolarnym rozpuszczalnikiem, który może być stosowany do ekstrakcji związków lipofilnych z grzybów. Heksan jest łatwopalny i toksyczny, dlatego należy go stosować z ostrożnością.

Wybór rozpuszczalnika do ekstrakcji związków bioaktywnych z grzybów zależy od rodzaju ekstrahowanego związku i zamierzonego zastosowania. Woda i wodny etanol są na ogół najbezpieczniejszymi i najczęściej stosowanymi rozpuszczalnikami do ekstrakcji związków bioaktywnych z grzybów. Jednakże inne rozpuszczalniki, takie jak etanol, metanol, aceton i heksan, mogą być stosowane do szczególnych zastosowań lub gdy ekstrakcja wodna jest niewystarczająca. Ważne jest, aby używać tych rozpuszczalników z ostrożnością i przestrzegać odpowiednich procedur bezpieczeństwa.