Extração de chaga altamente eficiente por sonicação

Os cogumelos chaga (Inonotus obliquus) são ricos em compostos fitoquímicos muito potentes (p. ex., polissacáridos, ácido betulínico, triterpenoides), conhecidos por contribuírem para a saúde e combaterem doenças. A utilização de frequência ultrassónica de alta potência para a extração de chaga é a técnica preferida para produzir extratos superiores de chaga com a máxima qualidade e o máximo rendimento.

Extratos de cogumelo chaga por ultrassons

A extração ultrassónica é uma técnica altamente eficaz para libertar compostos fitoquímicos de matérias-primas botânicas, como plantas e fungos.
Os cogumelos chaga são ricos em vários compostos, como polissacáridos, triterpenos e polifenóis, responsáveis pela maioria dos seus efeitos terapêuticos e benéficos para a saúde. Os principais compostos bioativos do chaga são polissacáridos (p. ex., β-glucanos, proteoglicanos que contêm d-galactose, d-glucose, d-xilose e d-manose), triterpenoides (p. ex., betulina, ácido betulínico), polifenóis e fitoesteróis (p. ex., inotodiol), entre outros compostos.

A extração ultrassónica rompe eficazmente as células do cogumelo chaga e liberta os compostos intracelulares (ou seja, os compostos fitoquímicos bioativos) para o solvente. A extração ultrassónica baseia-se no princípio de funcionamento da cavitação acústica. Os efeitos da cavitação ultrassónica / acústica são forças de elevado cisalhamento, turbulência e diferenças intensas de pressão. Estas forças sonomecânicas rompem estruturas celulares, como as paredes celulares quitinosas dos cogumelos, promovem a transferência de massa entre o material de chaga e o solvente e proporcionam rendimentos de extração muito elevados num processo rápido. Além disso, a sonicação promove a esterilização dos extratos ao eliminar bactérias e micróbios. A inativação microbiana por sonicação resulta das forças de cavitação que destroem a membrana celular, da produção de radicais livres e do aquecimento localizado.

Porque é tão vantajosa a extração ultrassónica de chaga?

A extração ultrassónica é aplicada em muitas áreas da produção de extratos, p. ex., extratos botânicos e de ervas para alimentos, suplementos, produtos farmacêuticos e cosméticos. Um exemplo muito destacado de extração ultrassónica é a extração de canabidiol (CBD) e de outros compostos da planta de canábis.
Como a extração ultrassónica é uma técnica de extração não térmica, os compostos bioativos são processados suavemente com ondas ultrassónicas, evitando assim a degradação térmica dos compostos vegetais sensíveis. Todos os parâmetros do processo ultrassónico, ou seja, amplitude, intensidade, temperatura e pressão, podem ser controlados com exatidão. Isto permite um controlo preciso do processo e da qualidade e facilita a repetição e a reprodução dos resultados de extração obtidos. Os produtores de extratos valorizam a sonicação pela sua repetibilidade fiável do processo, que ajuda a normalizar processos e produtos com elevados níveis de qualidade.

Extratos de chaga de elevada qualidade e rendimento por sonicação

A investigação confirma que os extratos de cogumelo chaga produzidos por ultrassons contêm mais triterpenoides do que um extrato convencional obtido com água quente. A técnica de extração ultrassónica promove a libertação e o isolamento de todos os compostos importantes dos cogumelos chaga (I. obliquus). A extração assistida por ultrassons supera os métodos de extração alternativos graças à sua eficiência superior e à maior biodisponibilidade dos compostos fitoquímicos bioativos no extrato de cogumelo. Os excertos de estudos científicos demonstram a elevada eficiência e o elevado rendimento da extração ultrassónica de chaga.

Extração de polissacáridos de chaga

Zhang et al. utilizaram a extração assistida por ultrassons para desenvolver condições ótimas para a extração de polissacáridos de I. obliquus, sendo que as melhores condições envolveram a utilização de água como solvente durante 15 minutos a 95 °C com extração por frequência ultrassónica, o que proporcionou valores de extração de 1,82%

Extração de betulina / ácido betulínico de chaga

Os resultados mostram que os ultrassons desempenharam um papel ativo na extração de betulina e ácido betulínico, pois podem forçar a abertura das paredes celulares e promover uma melhor transferência de massa e calor. Isto, por sua vez, ajuda a extrair com sucesso os compostos fitoquímicos pretendidos num curto período de tempo e com elevada eficiência. O pequeno aumento dos rendimentos ao adicionar a etapa de extração com solvente após a sonicação indicou que a maioria destes compostos já devia ter sido extraída da biomassa. Os resultados obtidos indicam a quantidade máxima de betulina extraível da biomassa. (Alhazmi, 2017) Globalmente, a sonicação aumentou drasticamente o rendimento de betulina e ácido betulínico.

Protocolo de extração passo a passo

Para isolar um extrato potente de espetro completo dos cogumelos chaga (Inonotus obliquus), aplica-se um protocolo de extração em duas etapas com ultrassons de potência.
Material: I. obliquus seco (100g) é triturado em pedaços mais pequenos de aprox. 1,3cm² (0,5×0,5 polegadas). O material de cogumelo triturado é colocado num copo de vidro de 1,5L.

1. Etapa: Extração ultrassónica a frio: O chaga seco e moído é suspenso em 1000 mL de etanol a 60% em água purificada ou destilada (v/v; 60% etanol : 40% água), adicionando a mistura de solventes ao copo de vidro com o chaga. Para a extração, utiliza-se um extrator ultrassónico UP400St equipado com o sonotrodo S24d22L2D. A ponteira (sonotrodo) do sonicador é imersa na suspensão de cogumelo e solvente. A utilização de um agitador é opcional, mas pode ajudar a transportar uniformemente as partículas vegetais até ao sonotrodo. Certifique-se de que o sonotrodo não toca nas paredes do copo. Defina a amplitude para 100% e aplique sonicação durante aprox. 10 min. O UP400St inclui um sensor de temperatura ligável. Ligue o termopar ao sonicador e introduza o sensor na suspensão. No menu digital do dispositivo ultrassónico UP400St, pode definir um limite superior de temperatura. O sonicador entra em pausa quando esta temperatura máxima é atingida e reinicia automaticamente assim que a suspensão atinge o valor inferior do ∆T definido. Os valores de ∆T recomendados são aprox. 30°C como valor superior de temperatura e 20°C como valor inferior. A utilização de um banho de água ou gelo ajuda a manter a temperatura baixa durante a sonicação. Após a sonicação, os sólidos do cogumelo são removidos por filtração e prensagem. O solvente com os compostos fitoquímicos extraídos é submetido a evaporação sob vácuo ou evaporação rotativa, obtendo-se finalmente a fração de chaga proveniente da extração com etanol. Os sólidos residuais de chaga podem ser utilizados numa segunda etapa opcional de imersão, a extração ultrassónica a quente.
2. Etapa (opcional): Extração ultrassónica a quente: A matéria-prima de chaga recuperada da primeira extração é utilizada na segunda etapa de extração ultrassónica a quente para isolar a fração de compostos fitoquímicos ainda presentes nos cogumelos chaga. O material fúngico é colocado num copo de vidro, adicionam-se 600mL de solução fresca de solvente de 60% etanol : 40% água e aquece-se até aprox. 70°C. Durante a sonicação, a temperatura pode subir até 95°C. O calor adicional promove a libertação dos compostos fitoquímicos residuais. Como quase todos os compostos termossensíveis foram extraídos em condições termicamente controladas na etapa 1, esta segunda etapa pode ser aplicada opcionalmente para criar um extrato muito potente, completo em todos os compostos fitoquímicos do cogumelo chaga. A suspensão é submetida a sonicação com o UP400St da mesma forma descrita acima. Filtre, prense e separe os cogumelos do extrato aquoso. Os fitoconstituintes da segunda extração também são isolados por evaporação.

As duas frações de extrato de chaga, provenientes da extração com água e com etanol, são misturadas para obter um extrato de cogumelo chaga de espetro completo. Este extrato pode ser formulado em vários produtos, como tinturas, cápsulas ou produtos comestíveis.

Este processo pode ser transposto de forma totalmente linear para qualquer outro volume. Aplicando os mesmos parâmetros ultrassónicos (intensidade ultrassónica Ws/L, pressão, temperatura, concentração sólido:líquido), todos os resultados já estabelecidos da extração ultrassónica de chaga podem ser facilmente transpostos para volumes maiores (ou menores), obtendo os mesmos resultados (ou seja, rendimentos e eficiência do processo).

Os extratos de cogumelos produzidos por ultrassons são ricos em polissacáridos, conhecidos pelos seus numerosos efeitos benéficos para a saúde. O sonicador UP100H é um potente extrator ultrassónico de 100 watts para a extração eficiente de cogumelos medicinais como chaga, juba-de-leão, reishi ou cordyceps.

A sua escolha de solvente

A extração ultrassónica é compatível com qualquer solvente. Isto permite-lhe utilizar o solvente da sua preferência. No protocolo de extração de chaga acima, recomendamos uma solução de solvente composta por 60% etanol : 40% água (v/v). A combinação de etanol e água permite libertar compostos fitoquímicos de várias polaridades. Em alternativa, pode aplicar-se uma extração em duas fases, utilizando etanol numa primeira etapa de extração e água numa segunda etapa de extração. A extração ultrassónica com uma combinação de solventes de álcool e água liberta compostos fitoquímicos solúveis em água e solúveis em álcool de cogumelos como o chaga.
Por conseguinte, a extração é fundamental para criar extratos de cogumelos puros e potentes.
Outros solventes utilizados para a extração de Inonotus obliquus são isopropanol, metanol, metanol com 10% de ácido acético e acetato de etilo, entre outros. Para extratos de qualidade alimentar, recomenda-se um solvente não tóxico, uma vez que, após a remoção do solvente (p. ex., por evaporação), podem por vezes permanecer vestígios residuais no extrato.

Porque produzem os banhos ultrassónicos resultados insuficientes na extração de chaga?

Os banhos ultrassónicos são habitualmente utilizados em aplicações de limpeza suave. Num banho ultrassónico, a cavitação acústica ocorre de forma descontrolada e distribui-se de modo desigual por um tanque relativamente grande. Se colocar um copo de vidro com a sua mistura de cogumelo e solvente num banho ultrassónico, as ondas ultrassónicas, já fracas, têm de atravessar as paredes do copo, o que reduz ainda mais a intensidade dos ultrassons. Isto significa que a intensidade dos ultrassons de um tanque de limpeza ultrassónica é demasiado fraca para uma extração eficiente de cogumelos. As paredes celulares dos cogumelos contêm quitina, um material resistente que torna as células dos cogumelos muito rígidas e difíceis de romper. Para libertar os compostos bioativos de cogumelos como o chaga, são necessários ultrassons de alta intensidade. As sondas ultrassónicas geram uma cavitação acústica muito mais intensa, a força que rompe e abre as paredes celulares dos fungos.
 

O gráfico da análise UV-Vis mostra a comparação entre a extração de cogumelo chaga com sonda ultrassónica e com banho ultrassónico. O sonicador de sonda UP100H (curva preta) proporciona rendimentos significativamente superiores de compostos bioativos de chaga.

 
Leia mais sobre as diferenças entre sondas ultrassónicas e banhos ultrassónicos e veja como se comparam em termos de eficiência de extração!

Sonicadores de elevado desempenho para a extração de chaga

A extração ultrassónica é uma tecnologia de processamento fiável que facilita e acelera a produção de extratos de elevada qualidade a partir de várias matérias-primas, como chaga e outros cogumelos. O portefólio da Hielscher Ultrasonics abrange toda a gama, desde sonicadores compactos de laboratório até sistemas industriais de extração. Assim, na Hielscher podemos oferecer-lhe o sonicador mais adequado à capacidade de processamento que pretende. A nossa equipa, com muitos anos de experiência, apoiá-lo-á desde os ensaios de viabilidade e a otimização do processo até à instalação do seu sistema ultrassónico à escala de produção final.
A reduzida área ocupada pelos nossos extratores ultrassónicos, bem como a versatilidade das suas opções de instalação, permite a sua instalação mesmo em unidades de processamento de pectina com pouco espaço. Os processadores ultrassónicos estão instalados em todo o mundo em unidades de produção de alimentos, produtos farmacêuticos e suplementos nutricionais.

Hielscher Ultrasonics – Equipamento de extração sofisticado

O portefólio de produtos da Hielscher Ultrasonics abrange toda a gama de extratores ultrassónicos de elevado desempenho, desde a pequena até à grande escala. Os acessórios adicionais permitem montar facilmente a configuração de dispositivo ultrassónico mais adequada ao seu processo de extração de chaga. A configuração ultrassónica ideal depende da capacidade prevista, do volume, da matéria-prima, do processo por lotes ou em linha e do prazo.

Processamento por lotes e em fluxo contínuo

Os sonicadores Hielscher podem ser utilizados no processamento por lotes e em fluxo contínuo. O processamento ultrassónico por lotes é ideal para ensaios de processo, otimização e produção de pequena a média escala. Para produzir grandes volumes de cogumelo chaga, o processamento em linha pode ser mais vantajoso. Um processo de mistura contínua em linha requer uma configuração sofisticada – composta por uma bomba, mangueiras ou tubos e tanques –, mas é altamente eficiente, rápido e exige significativamente menos mão de obra. Todos os sistemas industriais podem funcionar sob pressões elevadas, o que aumenta a cavitação e, consequentemente, a eficiência da extração. A Hielscher Ultrasonics dispõe da configuração de extração mais adequada ao seu volume de extração e aos objetivos do seu processo.

Extratores ultrassónicos para todas as capacidades de produção

A gama de produtos da Hielscher Ultrasonics abrange todo o espetro de processadores ultrassónicos, desde sonicadores compactos de laboratório, passando por sistemas de bancada e piloto, até processadores ultrassónicos totalmente industriais com capacidade para processar cargas de camiões por hora. A gama completa de produtos permite-nos oferecer-lhe o extrator ultrassónico mais adequado ao seu chaga, bem como a outros cogumelos, à sua capacidade de processamento e aos seus objetivos de produção.
Os sistemas ultrassónicos de bancada são ideais para ensaios de viabilidade e otimização de processos. O aumento linear de escala, baseado em parâmetros de processo estabelecidos, torna muito fácil aumentar as capacidades de processamento, desde lotes menores até à produção totalmente comercial. O aumento de escala pode ser realizado instalando uma unidade extratora ultrassónica mais potente ou agrupando vários sonicadores em paralelo. Com o UIP16000, a Hielscher oferece o extrator ultrassónico mais potente do mundo.

Amplitudes controláveis com precisão para resultados ótimos

Todos os sonicadores Hielscher podem ser controlados com precisão, sendo assim equipamentos de trabalho fiáveis na produção. A amplitude é um dos parâmetros de processo cruciais que influenciam a eficiência e a eficácia da extração ultrassónica de compostos fitoquímicos do cogumelo chaga (Inonotus obliquus).
Todos os processadores da Hielscher Ultrasonics permitem ajustar a amplitude com precisão. Os sonotrodos e as ponteiras amplificadoras são acessórios que permitem modificar a amplitude numa gama ainda mais ampla. Os processadores ultrassónicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito elevadas e a intensidade ultrassónica necessária para aplicações exigentes. É possível manter facilmente amplitudes de até 200µm em funcionamento contínuo 24/7.
Os ajustes precisos da amplitude e a monitorização permanente dos parâmetros do processo ultrassónico através de software inteligente permitem-lhe tratar a sua matéria-prima de cogumelos nas condições ultrassónicas mais eficazes. Sonicação ideal para os melhores resultados de extração!
A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite o funcionamento 24/7 em serviço intensivo e em ambientes exigentes. Isto faz do equipamento ultrassónico da Hielscher uma ferramenta de trabalho fiável que satisfaz os seus requisitos de extração.

Ensaios fáceis e sem risco

Os processos ultrassónicos podem ser transpostos de forma totalmente linear para outras escalas. Isto significa que qualquer resultado obtido com um sonicador de laboratório ou de bancada pode ser transposto para obter exatamente o mesmo resultado, utilizando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isto torna a sonicação ideal para ensaios de viabilidade sem risco, otimização de processos e posterior implementação na produção comercial. Contacte-nos para saber como a sonicação pode aumentar a sua produção de extratos de chaga.

Máxima qualidade – Concebidos e fabricados na Alemanha

Enquanto empresa de propriedade e gestão familiar, a Hielscher dá prioridade aos mais elevados padrões de qualidade para os seus processadores ultrassónicos. Todos os sonicadores são concebidos, fabricados e rigorosamente testados na nossa sede em Teltow, perto de Berlim, na Alemanha. A robustez e a fiabilidade do equipamento ultrassónico da Hielscher tornam-no uma ferramenta de trabalho incansável na sua produção. O funcionamento 24/7 em plena carga e em ambientes exigentes é uma característica natural dos extratores de elevado desempenho da Hielscher.
Pode adquirir um processador ultrassónico Hielscher em qualquer dimensão e configurado exatamente de acordo com os requisitos do seu processo de extração de cogumelos. Desde o tratamento de fungos num pequeno copo de laboratório até à mistura de suspensões de cogumelos em fluxo contínuo à escala industrial, a Hielscher Ultrasonics oferece-lhe um sonicador adequado! Contacte-nos – teremos todo o gosto em recomendar-lhe a configuração ultrassónica ideal!

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores: