Porque é um sonicador de sonda a melhor opção para a extração de cogumelos?

Pergunta-se porque é que a sua extração de cogumelos com um banho ultrassónico ou um tanque de limpeza ultrassónica não proporciona o rendimento de extrato desejado? Saiba aqui tudo o que precisa de saber sobre as paredes celulares rígidas dos cogumelos que contêm quitina, a melhor técnica de extração e os solventes adequados!

Porque preciso de forças intensas para a extração de cogumelos?

Todos os cogumelos comestíveis têm paredes celulares constituídas por quitina, o mesmo material que constitui as carapaças dos crustáceos e os exoesqueletos dos insetos. A quitina é um material muito resistente, que confere uma elevada tenacidade às células dos cogumelos. A parede celular cria uma barreira aos compartimentos intracelulares, que contêm as moléculas bioativas dos cogumelos. Entre as moléculas importantes dos cogumelos encontram-se, por exemplo, α- e β-glucanos, polissacáridos, terpenos, antioxidantes, vitaminas ou compostos alucinogénios. Cada espécie de cogumelo apresenta um conjunto único de compostos bioativos. Para libertar estas substâncias benéficas para a saúde das células dos cogumelos, é necessário romper as paredes celulares. Devido ao seu teor de quitina, a rutura das células dos cogumelos é uma tarefa exigente e requer alguns conhecimentos e equipamento sofisticado.

Rutura das paredes celulares dos cogumelos que contêm quitina por sonicação

Embora a quitina seja uma excelente fonte de fibra, prebióticos e antioxidantes, o problema é que os seres humanos não têm a capacidade de decompor a quitina. Isto significa também que, ao consumir cogumelos crus não tratados, não beneficiará de muitos dos compostos bioativos dos cogumelos, porque estes ficam retidos no interior das células, que estão protegidas por paredes celulares resistentes que contêm quitina.
A extração ultrassónica torna os compostos bioativos dos cogumelos biodisponíveis, para que o corpo humano possa absorver o nutriente rápida e completamente. Além disso, nos extratos ultrassónicos de cogumelos, os nutrientes benéficos estão concentrados, pelo que mesmo pequenas quantidades de extrato de cogumelos proporcionam os resultados desejados de promoção da saúde.

Ultrassonicação para a extração de cogumelos

A ultrassonicação é um processo no qual se utilizam ondas sonoras de alta frequência para criar bolhas de cavitação num líquido. Quando estas bolhas colapsam, criam forças de cisalhamento intensas e localizadas que podem romper as células e libertar o seu conteúdo para o líquido.
Na extração de cogumelos, a ultrassonicação pode ser utilizada para romper as paredes celulares dos cogumelos e libertar os seus compostos bioativos para um solvente. Existem dois tipos de sonicadores: de banho e de sonda.

Porque é que o meu banho ultrassónico dá maus resultados na extração de cogumelos?

Um sonicador de banho é um dispositivo no qual a amostra é colocada num recipiente cheio de solvente e as ondas ultrassónicas são aplicadas a todo o recipiente. Este método é conhecido por ser bastante ineficaz, uma vez que o banho ultrassónico distribui a energia ultrassónica de forma desigual e com baixa intensidade. Como, num banho ultrassónico, a amostra de cogumelos é sonicada indiretamente, os ultrassons não conseguem penetrar profundamente na amostra. As ondas ultrassónicas têm de atravessar as paredes do recipiente antes de atingirem o material dos cogumelos. Assim, as ondas ultrassónicas do tanque ultrassónico, cuja intensidade já é baixa, são ainda mais atenuadas.

Estas medições UV-Vis mostram a diferença significativa na extração entre uma sonda ultrassónica e um banho ultrassónico. O sonicador de sonda UP100H (gráfico preto) proporciona um rendimento de extrato de cogumelo chaga significativamente superior ao do banho ultrassónico (gráfico vermelho).

Extração com ultrassons intensos utilizando uma sonda ultrassónica

Por outro lado, um sonicador de sonda está equipado com uma ponta – o chamado sonotrodo ou sonda – que pode ser inserida diretamente na amostra, permitindo uma aplicação mais focada e localizada da energia ultrassónica. Isto resulta numa rutura celular e numa extração de compostos bioativos significativamente mais eficientes, especialmente em zonas densas ou de difícil acesso da amostra.
A aplicação focada e localizada de energia ultrassónica proporcionada pelo sonicador de sonda garante que a quitina é submetida a uma quantidade de energia suficiente para ser decomposta.
Além disso, a sonda pode ser deslocada para diferentes zonas da amostra, criando uma macromistura adicional para garantir que todas as partes do cogumelo são adequadamente sonicadas. Isto é particularmente importante para cogumelos com paredes celulares espessas ou estruturas densas, nos quais pode ser difícil garantir uma extração completa utilizando outros métodos.

Sonda ultrassónica versus banho ultrassónico para a extração de cogumelos

Em resumo, a elevada intensidade da sonicação com sonda é necessária para decompor a quitina nas paredes celulares dos cogumelos e libertar os compostos bioativos. A aplicação focada e localizada de energia ultrassónica proporcionada pelo sonicador de sonda garante que a quitina é adequadamente sonicada, resultando numa extração mais eficiente e completa dos compostos bioativos dos cogumelos.
Um sonicador de sonda é geralmente considerado mais eficiente para a extração de cogumelos, pois pode proporcionar uma extração mais uniforme e completa dos compostos bioativos em comparação com um sonicador de banho.
Leia mais sobre as diferenças no processamento ultrassónico com uma sonda ultrassónica versus um banho ultrassónico!
 

Qual é o solvente ideal para a extração ultrassónica de cogumelos?

A ultrassonicação como método de extração é compatível com qualquer solvente. Isto significa que a escolha do solvente adequado deve ter em conta a espécie de cogumelo e os compostos bioativos que se pretende extrair.
Os cogumelos contêm uma variedade de compostos bioativos, como polissacáridos, beta-glucanos, triterpenoides, compostos fenólicos e ergosterol, que demonstraram ter vários benefícios para a saúde. A extração destes compostos bioativos dos cogumelos pode ser realizada com vários solventes, cada um com as suas vantagens e desvantagens. Seguem-se alguns dos solventes habitualmente utilizados para a extração de compostos bioativos dos cogumelos:

• Água: A água é um solvente comum para a extração de compostos bioativos dos cogumelos. Os polissacáridos e os beta-glucanos são solúveis em água, o que a torna um solvente ideal para a extração destes compostos. A água é também um solvente seguro e não tóxico, o que a torna um solvente ideal para produtos alimentares e medicinais.
• Etanol: O etanol é um solvente polar habitualmente utilizado para a extração de compostos fenólicos e triterpenoides dos cogumelos. O etanol também pode ser utilizado para extrair polissacáridos e beta-glucanos, mas com um rendimento inferior ao da água.
• Etanol aquoso: Etanol aquoso significa uma mistura de água e etanol. A proporção de água e etanol pode ser ajustada às necessidades. A utilização de etanol aquoso como solvente apresenta várias vantagens em relação à utilização de água ou etanol isoladamente. Em primeiro lugar, a adição de etanol à água pode melhorar a solubilidade de certos compostos bioativos que são pouco solúveis apenas em água, como alguns compostos fenólicos e triterpenoides. Em segundo lugar, a utilização de etanol aquoso pode resultar em rendimentos de extração superiores aos obtidos com água ou etanol isoladamente, uma vez que permite extrair uma gama mais ampla de compostos bioativos.
  A escolha da concentração de etanol no solvente de etanol aquoso depende da polaridade dos compostos bioativos que estão a ser extraídos. Pode utilizar-se uma concentração mais elevada de etanol (70–100%) para a extração de compostos menos polares, enquanto uma concentração mais baixa de etanol (30–50%) pode ser utilizada para a extração de compostos mais polares.
• Metanol: O metanol é outro solvente polar que pode ser utilizado para a extração de compostos fenólicos dos cogumelos. O metanol é tóxico, pelo que deve ser utilizado com precaução. É necessária uma purificação sofisticada para remover o metanol após a extração.
• Acetona: A acetona é um solvente apolar habitualmente utilizado para a extração de ergosterol dos cogumelos. A acetona é inflamável e tóxica, pelo que deve ser utilizada com precaução.
• Hexano: O hexano é um solvente apolar que pode ser utilizado para a extração de compostos lipofílicos dos cogumelos. O hexano é inflamável e tóxico, pelo que deve ser utilizado com precaução.

A escolha do solvente para a extração de compostos bioativos dos cogumelos depende do tipo de composto que está a ser extraído e da aplicação pretendida. A água e o etanol aquoso são geralmente os solventes mais seguros e mais utilizados para a extração de compostos bioativos dos cogumelos. No entanto, outros solventes, como etanol, metanol, acetona e hexano, podem ser utilizados para aplicações específicas ou quando a extração com água não é suficiente. É importante utilizar estes solventes com precaução e seguir os procedimentos de segurança adequados.