Extracția beta-glucanilor din ciuperci prin ultrasonicare

Extracția beta-glucanilor din ciuperci în scopuri de testare în laborator sau de producție implică o combinație de tocare, măcinare sau zdrobire a ciupercilor, extracție asistată cu ultrasunete și precipitarea beta-glucanilor. Mai jos găsiți o schiță simplificată a procesului de extracție a beta-glucanilor, împreună cu exemple de volume și greutăți pentru un experiment la scară de laborator. Vă rugăm să rețineți că condițiile și măsurătorile specifice pot varia în funcție de tipul de ciupercă și de puritatea necesară a beta-glucanilor.

Materiale și echipamente

• Ciuperci (de ex., 100g de ciuperci tocate sau feliate)
• Apă distilată rece (de ex., 500mL)
• Blender sau moară de măcinat
• Pahare sau baloane din sticlă
• Hârtie de filtru sau o instalație de filtrare în vid
• Centrifugă (opțional)
• Alcool (de ex., etanol) pentru precipitare
• Frigider
• Etuvă de uscare

Protocol de extracție a beta-glucanilor

1. Măcinați sau zdrobiți ciupercile (de ex., ciuperca Chaga sau Coama Leului) în particule grosiere de aprox. 1 până la 3 milimetri. De exemplu, utilizați 100g de particule de ciuperci uscate.
2. Apoi adăugați particulele de ciuperci într-un pahar sau balon din sticlă.
3. În continuare, adăugați 500mL de apă distilată în paharul care conține particulele de ciuperci ce urmează a fi extrase. Raportul apă-ciuperci poate varia în funcție de tipul specific de ciupercă și de dimensiunea particulelor.
4. După ce ați amestecat suspensia, sonicați amestecul utilizând un omogenizator cu ultrasunete de laborator (de ex., UP400St cu sonotrodă de 22mm la amplitudine de 100% sau UP200Ht cu sonotrodă de 14mm la amplitudine de 100%) și mențineți o temperatură sub 90°C. Temperaturile mai scăzute ajută la conservarea compușilor sensibili la căldură, precum beta-glucanii, în timpul extracției. Sonicați timp de aprox. 5 până la 10 minute când utilizați UP400St și, respectiv, timp de 10 până la … minute când utilizați UP200Ht. Vă rugăm să rețineți că temperatura și timpul de extracție pot varia în funcție de puterea ultrasonică utilizată. Desigur, volumele mai mari vor necesita timpi de sonicare mai lungi.
5. Filtrați amestecul sonicat prin hârtie de filtru sau utilizați o instalație de filtrare în vid pentru a separa lichidul (care conține beta-glucanii extrași) de reziduul solid de ciuperci.
6. Apoi precipitați beta-glucanii din lichid prin adăugare de alcool (de ex., etanol). De regulă, puteți utiliza 2–3 volume de alcool pentru precipitare.
7. După aceea, păstrați amestecul în frigider timp de câteva ore pentru a permite precipitarea beta-glucanilor.
8. După precipitare, puteți decanta cu atenție lichidul și colecta precipitatul de beta-glucani.
9. În final, uscați beta-glucanii într-o etuvă la temperatură scăzută (de ex., 40–50°C) până când tot alcoolul este îndepărtat și obțineți o pulbere uscată.

Acest videoclip demonstrează extracția de înaltă eficiență a ciupercilor coama leului folosind omogenizatorul cu ultrasunete Hielscher UP200Ht.

Ciupercile prezintă variații în caracteristicile lor. Prin urmare, procesul de extracție a beta-glucanilor poate diferi în funcție de factori precum specia specifică de ciupercă, starea ciupercilor (uscate sau proaspete), dimensiunea particulelor și temperatura de extracție. Pentru a vă optimiza procedura de extracție, luați în considerare experimentarea cu diferiți parametri, inclusiv variind rapoartele solid-lichid, ajustând temperaturile, explorând diverși solvenți și testând diferite durate de sonicare și setări de amplitudine.

Extracția enzimatică asistată cu ultrasunete a beta-glucanilor

Extracția enzimatică asistată cu ultrasunete este o metodă utilizată pentru extragerea beta-glucanilor din ciuperci printr-o combinație de enzime și unde ultrasonice. Acest proces sporește eficiența extracției prin descompunerea pereților celulari ai ciupercilor și facilitarea eliberării beta-glucanilor.

Scalarea extracției beta-glucanilor din ciuperci

Odată ce ați stabilit un protocol de extracție a beta-glucanilor care corespunde cerințelor dumneavoastră, scalarea procesului de extracție poate fi un demers simplu.

Scalarea extracției în șarje

Dacă intenționați să scalați procesul utilizând o metodă de extracție în șarje, vă recomandăm să creșteți volumul șarjei, menținând constante rapoartele solid-lichid și toți ceilalți parametri. Dacă continuați să utilizați același omogenizator cu ultrasunete, asigurați-vă că măriți proporțional timpul de sonicare. Pentru șarje care depășesc 1 litru, ați putea lua în considerare includerea unui agitator lent pentru a menține particulele în suspensie și a îmbunătăți uniformitatea extracției. Imaginea de mai jos prezintă o instalație de extracție în șarje de 8 litri care utilizează un omogenizator cu ultrasunete UP400St în combinație cu un agitator de laborator.

Extracția inline a ciupercilor

Pentru cei interesați de extragerea continuă a unor cantități mai mari de beta-glucani din ciuperci, Hielscher Ultrasonics oferă reactoare cu celulă de flux concepute pentru extracția materialelor botanice. Dacă acesta este cazul dumneavoastră, vă încurajăm să ne contactați direct pentru mai multe informații. Echipa noastră tehnică vă va ajuta cu plăcere să determinați configurația cea mai potrivită pentru nevoile dumneavoastră specifice. Cu toate acestea, efectuarea experimentului la scară de laborator menționat anterior cu specia dumneavoastră specifică de ciuperci poate fi extrem de valoroasă pentru înțelegerea cerințelor precise ale procesului. Imaginea de mai jos prezintă un reactor mare cu celulă de flux cu un omogenizator cu ultrasunete UIP4000hdT pentru extragerea beta-glucanilor la aproximativ 50 până la 200 de litri de suspensie ciuperci-solvent pe oră.

Concentrația empirică de beta-glucani a speciilor de ciuperci

Mai jos găsiți o listă a concentrațiilor empirice de beta-glucani extrase din diverse specii de ciuperci.

Mushroom Species	Total 1,3-1,6-β-D-glucan (g/100g dry mass)
Boletus pinophilus	9,8%
Suillus granulatus	13,3%
Craterellus cornucopioides	4,5%
Suillus variegatus	13,7%
Hydnum repandum	4,1%
Gyroporus cyanescens	14,3%
Tricholomopsis rutilans	10,2%
Agaricus bisporus (portobello)	4%
Agaricus bisporus (cremini)	4%
Auricularia auricular-judae	16,8%

1,3-1,6-β-D-glucan content in the analyzed wild-growing and cultivated mushrooms, Source:Mirończuk-Chodakowska et al. (2017): Quantitative Evaluation of 1,3-1,6-Β-D-Glucan Contents in Wild–Growing Species of Edible Polish Mushrooms. Rocz Panstw Zakl Hig 2017;68(3):281-290.