Extrato de juba-de-leão produzido com ultrassons

Os extratos da espécie de fungo Hericium erinaceus, conhecida como cogumelo juba-de-leão, são produzidos com a máxima eficiência através da sonicação. Os extratores ultrassónicos rompem rapidamente a matriz celular do fungo e permitem a extração completa dos compostos bioativos do micélio e do corpo frutífero da juba-de-leão.

Extração do cogumelo juba-de-leão assistida por ultrassons

Compostos bioativos da juba-de-leão: Hericium erinaceus, também conhecido pelos nomes comuns juba-de-leão, yamabushitake japonês, pompom, dente barbudo, cogumelo ouriço ou cogumelo cabeça-de-macaco, é um fungo utilizado há décadas como medicamento tradicional e agente terapêutico. A juba-de-leão contém muitos compostos bioativos, como polissacáridos, esteróis, glicoproteínas, terpenoides (por exemplo, erinacinas), bem como compostos fenólicos e voláteis (por exemplo, hericenonas). Estas substâncias são conhecidas pelos seus efeitos antioxidantes, antidiabéticos, anticancerígenos, anti-inflamatórios, antimicrobianos, anti-hiperglicémicos e hipolipemiantes. A investigação científica demonstrou que os compostos da juba-de-leão podem melhorar o desenvolvimento e a função neuronais e poderão proteger os nervos contra danos. Por isso, está atualmente a ser testada como agente terapêutico para a demência.

Este vídeo demonstra a extração altamente eficiente de cogumelos juba-de-leão com o homogeneizador ultrassónico Hielscher UP200Ht. A extração por ultrassons é a técnica ideal para produzir extratos de elevada qualidade e de espetro completo, que contêm polissacáridos, como beta-glucanos, bem como hericenonas e erinacinas.

Extração ultrassónica de juba-de-leão:
A extração ultrassónica de juba-de-leão é uma técnica que aplica ultrassons de alta potência para extrair compostos bioativos do corpo frutífero ou do micélio do cogumelo juba-de-leão (Hericium erinaceus). O cogumelo juba-de-leão é um cogumelo medicinal bem conhecido e contém vários compostos bioativos benéficos para a saúde, como polissacáridos, beta-glucanos, hericenonas, erinacinas e antioxidantes.
O processo de extração ultrassónica de cogumelos envolve a utilização de sonicadores de sonda que criam cavitação intensa num meio líquido (como água, etanol ou metanol) que contém o material do cogumelo. A cavitação ultrassónica gerada provoca a rutura das paredes celulares do material do cogumelo, libertando os compostos bioativos para o líquido / solvente. As ondas ultrassónicas também melhoram a transferência de massa dos compostos bioativos do material do cogumelo para o solvente, o que aumenta a eficiência da extração.
A extração ultrassónica de cogumelos é uma técnica de isolamento muito eficiente e rápida, que não requer temperaturas elevadas nem produtos químicos nocivos. Os compostos bioativos extraídos podem ser utilizados em várias aplicações, como suplementos alimentares, alimentos funcionais e nutracêuticos. Além disso, o método de extração ultrassónica de juba-de-leão é ecológico e sustentável, o que o torna uma escolha ideal para extrair compostos bioativos de fontes naturais.

Estas vantagens fazem da sonicação uma excelente técnica de extração para obter extratos de cogumelos de elevada qualidade e são a razão pela qual os sonicadores Hielscher são utilizados em laboratórios e na indústria em todo o mundo para a produção de extratos de cogumelos.

Protocolo de extração ultrassónica de juba-de-leão

Valu et al. (2020) demonstraram um procedimento de extração altamente eficiente para obter e concentrar os produtos bioativos da biomassa de H. erinaceus, baseado nos princípios da extração ultrassónica. O dispositivo utilizado para a extração foi um processador ultrassónico Hielscher (Hielscher UIP1000hdT, 1000 watts, 20 kHz) com o sonotrodo BS4d40 (40 mm de diâmetro). Antes dos ensaios de extração, o processador ultrassónico foi calibrado para determinar o consumo líquido de potência. Durante o processo de sonicação, este valor foi automaticamente subtraído ao consumo bruto de energia, permitindo assim determinar a potência líquida fornecida ao meio de extração. Durante os ensaios, as amostras foram colocadas num saco com gelo, com agitação magnética contínua, para manter uma temperatura baixa das amostras. Após a conclusão da extração, as amostras foram filtradas sob vácuo e depois centrifugadas (2500× g durante 5 min). Foi utilizado um evaporador rotativo para eliminar a água e o álcool dos sobrenadantes. Os resíduos de água e álcool remanescentes nas amostras foram submetidos a liofilização para obter um extrato em pó. Em alternativa, o solvente pode ser removido com um filtro de vácuo e um evaporador rotativo de vácuo para obter um concentrado de cogumelo.
 

 
As condições otimizadas de extração com ultrassons foram as seguintes:

• sonicador UIP1000hdT com sonotrodo BS4d40: 100% de amplitude, 100% de ciclo)
• Hericium erinaceus seco e moído
• solvente: etanol aquoso a 80%
• relação solvente–material: 1:30 (g/mL)
• tempo de extração: 45 min

O teor total de compostos fenólicos neste extrato otimizado de H. erinaceus foi de 23,2 mg GAE/g DM e, no ensaio DPPH, a atividade antioxidante atingiu uma IC50 de 87,2 μg/mL.
A equipa de investigação demonstrou com sucesso que a extração ultrassónica promove eficientemente o isolamento de antioxidantes de Hericium erinaceus, em particular polifenóis e flavonoides correlacionados com o diterpenoide erinacina A, conhecido pela sua elevada atividade antioxidante.
(cf. Valu et al., 2020)

Neste vídeo, demonstramos a extração de cogumelos chaga em água fria por ultrassons. O Hielscher UP100H é um homogeneizador ultrassónico de 100 watts. Esta sonda de 14mm – MS14 – é muito adequada para a extração de matérias vegetais em pequenos lotes. Pode ajustar a intensidade com o regulador de amplitude. Utilizamos uma intensidade de 100% nesta demonstração de extração.

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A juba-de-leão é rica em quitina. Tal como todos os cogumelos, a juba-de-leão tem muita quitina nas suas paredes celulares. A quitina é um biopolímero resistente, que confere elevada rigidez e resistência às paredes celulares. Devido ao seu elevado teor de quitina, a juba-de-leão não deve ser consumida crua, uma vez que a quitina é difícil de digerir e pode causar perturbações gástricas.
Para romper as paredes celulares da juba-de-leão e extrair os compostos bioativos intracelulares, são necessárias forças intensas. Por isso, os banhos ultrassónicos ou os tanques de limpeza não proporcionam os resultados de extração pretendidos.
Leia mais sobre a comparação da eficiência entre um sonicador de sonda e um banho ultrassónico!
Em contrapartida, as sondas ultrassónicas criam localmente ondas ultrassónicas de alta intensidade e cavitação, que fornecem a energia necessária para romper as paredes celulares dos cogumelos que contêm quitina. Além disso, a sonicação com sonda é um método de extração não térmico que impede a degradação térmica dos compostos bioativos pelo calor. Por isso, os sonicadores de sonda constituem a técnica de extração mais eficiente para a extração de cogumelos medicinais.
 
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A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores:

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Bibliografia / Referências

• 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

Informações úteis

Compostos bioativos dos cogumelos provenientes do micélio versus do corpo frutífero

Tanto os extratos de micélio como os de corpo frutífero podem ser produzidos por extração ultrassónica e ambos têm os seus próprios benefícios específicos. A escolha do melhor depende do caso de utilização específico e dos resultados pretendidos.
Os extratos de micélio são geralmente menos dispendiosos e mais fáceis de produzir em grandes quantidades do que os extratos de corpo frutífero, o que os torna mais acessíveis. O micélio também contém muitos compostos benéficos, como polissacáridos, ergosterol e enzimas.
Por outro lado, os extratos de corpo frutífero contêm níveis mais elevados de beta-glucanos, triterpenoides e outros compostos que têm sido associados a benefícios para a saúde. Os corpos frutíferos também tendem a apresentar uma gama mais diversificada de compostos e podem ser mais potentes em alguns casos.
Em última análise, a escolha entre extratos de micélio e de corpo frutífero dependerá da aplicação específica e dos efeitos pretendidos. Se procura apoio à função imunitária, por exemplo, um extrato de micélio pode ser uma boa opção devido ao seu elevado teor de polissacáridos. Se procura apoio à função cognitiva, um extrato de corpo frutífero pode ser uma melhor escolha devido ao seu elevado teor de triterpenoides. Também convém referir que extratos de elevada qualidade, tanto de micélio como de corpo frutífero, podem ser eficazes e benéficos para uma variedade de fins.

Qual é o melhor método de extração de beta-glucanos da juba-de-leão?

A extração ultrassónica com água fria é a melhor técnica para libertar os compostos hidrossolúveis dos cogumelos, como os do corpo frutífero da juba-de-leão. A extração ultrassónica com água fria perfura e rompe as resistentes paredes celulares dos cogumelos para libertar os compostos bioativos, como os β-glucanos, da matriz celular. Como a sonicação é um processo suave, não danifica os fitoquímicos e impede a degradação de todos os compostos bioativos benéficos para a saúde, incluindo os beta-glucanos.

Quais são as vantagens de um extrato de cogumelo?

O processo de extração, por exemplo a extração ultrassónica, liberta os compostos bioativos, como os beta-glucanos, da matriz celular. Por isso, os extratos de cogumelos contêm maiores quantidades de compostos bioativos do que o pó de cogumelo moído. A principal fração dos β-glucanos, que são polímeros de elevado peso molecular, é solúvel em água. É por isso que a extração ultrassónica com água fria é não só uma forma de extração saudável e ecológica, mas também liberta eficientemente os β-glucanos das células dos cogumelos para a água. Com o extrato, torna-se possível produzir agentes terapêuticos e suplementos alimentares que contenham uma quantidade constante de moléculas bioativas em cada dose.

Compostos bioativos da juba-de-leão

Os metabolitos bioativos muito importantes e bem estudados incluem também as erinacinas (A–I), um grupo de diterpenoides do tipo ciatina extraídos do micélio de Hericium erinaceus, ou juba-de-leão, ou yamabushitake, e as hericenonas (C–H), derivados do álcool benzílico extraídos do corpo frutífero. Ambos os grupos de compostos podem atravessar facilmente a barreira hematoencefálica e demonstraram efeitos neurotrópicos e neuroprotetores. Segundo os estudos, induzem a síntese do fator de crescimento nervoso (NGF), tanto in vitro como in vivo. No entanto, este cogumelo medicinal também apresenta propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias, anticancerígenas, imunoestimulantes, antidiabéticas, antimicrobianas, hipolipemiantes e anti-hiperglicémicas, embora a sua utilização mais frequente seja no tratamento de doenças neurodegenerativas e do défice cognitivo.
Foi comprovado que a erinacina A, o principal representante do grupo das erinacinas, tem um efeito protetor eficaz contra a doença de Parkinson. Num modelo de doença de Parkinson em ratinhos induzido por 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetra-hidropiridina (MPTP), a erinacina A produziu uma redução da perda de células dopaminérgicas induzida por MPTP, da morte celular apoptótica induzida por stress oxidativo e dos níveis de glutationa, nitrotirosina e 4-hidroxi-2-nonenal (4-HNE); também reverteu os défices motores associados a MPTP e reduziu os danos decorrentes da citotoxicidade e da apoptose das células neuronais induzidas por 1-metil-4-fenilpiridínio (MPP), através de uma ativação sustentada pelo stress do retículo endoplasmático (ER) das vias IRE1α/TRAF2, JNK1/2 e p38 MAPK, da expressão da proteína homóloga de C/EBP (CHOP), IKB-β e NF-κB, bem como de Fas e Bax. Verificou-se também que este metabolito era eficaz contra o acidente vascular cerebral isquémico, conforme descrito num estudo em ratos no qual se observou a redução da apoptose neuronal, bem como do tamanho da cavidade da lesão no cérebro, ao atuar sobre as vias iNOS/espécies reativas de azoto (RNS) e proteína cinase p38 ativada por mitogénios (MAPK)/proteína homóloga da proteína de ligação ao elemento intensificador CCAAT (CHOP).
Foi também descrito que a erinacina A apresenta uma atividade antitumoral significativa em células humanas de cancro gástrico TSGH 9201, nas quais induziu apoptose significativa associada ao aumento da fosforilação das vias da cinase de adesão focal/proteína cinase FAK/Akt/p70S6K e da cinase de serina/treonina PAK-1. Também resultou no aumento da citotoxicidade e da geração de ROS, na redução da invasividade e ativação de caspases e na expressão do recetor de necrose tumoral TRAIL. A forte ação antitumoral deste metabolito foi posteriormente confirmada por um estudo recente, tanto in vitro em duas linhas celulares humanas de cancro do cólon (DLD-1 e HCT-116) como in vivo num modelo em ratinhos, que esclareceu melhor os seus mecanismos. Os efeitos do tratamento incluíram a estimulação das vias de ativação da apoptose extrínseca (TNFR, Fas, FasL, caspases), a supressão da expressão das moléculas antiapoptóticas Bcl-2 e Bcl-XL e a fosforilação da cinase N-terminal de Jun JNK1/2, que responde a estímulos de stress, de NF-κB p50 e de p330. Foi também demonstrado que o aumento da expressão das moléculas dos recetores de morte através da via JNK MAPK/p300/NF-κB é mediado pela modificação da histona H3K9K14ac; os resultados do ensaio in vivo revelaram, de facto, níveis aumentados de histona H3K9K14ac, bem como acetilação de histonas nos promotores de Fas, FasL e TNFR.
Outra erinacina, a erinacina C, é conhecida pelas suas ações antineuroinflamatórias e neuroprotetoras, que poderão ser obtidas através de um mecanismo de inibição de IκB, de p-IκBα (envolvida na cascata de transdução de sinal a montante de NF-κB) e da expressão da proteína sintase induzível do óxido nítrico (iNOS), e da ativação da via Nrf2/HO-1 de proteção contra o stress. O tratamento de células microgliais humanas BV2 com inflamação induzida por LPS resultou na redução dos níveis de óxido nítrico (NO), IL-6, TNF-α e iNOS, na inibição da expressão de NF-κB, e na fosforilação das proteínas IκBα (p-IκBα), bem como na inibição da proteína 1 associada a ECH do tipo Kelch (Keap1), no aumento do fator de transcrição nuclear relacionado com o fator eritroide 2 (Nrf2) e da expressão da proteína heme oxigenase-1 (HO-1).
(excerto de Venturella et al., 2021)