Extracție foarte eficientă din chaga prin sonicare

Ciupercile chaga (Inonotus obliquus) sunt bogate în fitochimicale foarte puternice (de ex. polizaharide, acid betulinic, triterpenoide), despre care se știe că contribuie la sănătate și la combaterea bolilor. Utilizarea frecvenței ultrasonice de mare putere pentru extracția chaga este tehnica preferată pentru a produce extracte superioare de chaga, de cea mai înaltă calitate și cu cel mai ridicat randament.

Extracte de ciuperci chaga obținute cu ultrasunete

Extracția cu ultrasunete este o tehnică extrem de eficace de eliberare a compușilor fitochimici din materii prime botanice precum plantele și ciupercile.
Ciupercile chaga sunt bogate în mai mulți compuși, precum polizaharide, triterpene și polifenoli, care sunt responsabili de majoritatea efectelor sale benefice pentru sănătate și terapeutice. Principalii compuși bioactivi ai chaga sunt polizaharidele (de ex., β-glucani, proteoglicani care conțin d-galactoză, d-glucoză, d-xiloză și d-manoză), triterpenoidele (de ex., betulina, acidul betulinic), polifenolii, fitosterolii (de ex., inotodiolul), printre alți compuși.

Extracția cu ultrasunete distruge eficient celulele ciupercii chaga și eliberează compușii intracelulari (adică fitochimicalele bioactive) în solvent. Extracția cu ultrasunete se bazează pe principiul de funcționare al cavitației acustice. Efectele cavitației ultrasonice / acustice sunt forțe de forfecare ridicată, turbulențe și diferențe intense de presiune. Aceste forțe sonomecanice distrug structurile celulare, precum pereții celulari chitinoși ai ciupercilor, favorizează transferul de masă între materialul de chaga și solvent și conduc la randamente foarte ridicate de extract într-un proces rapid. În plus, sonicarea favorizează sterilizarea extractelor prin distrugerea bacteriilor și a microbilor. Inactivarea microbiană prin sonicare este rezultatul forțelor cavitaționale distructive asupra membranei celulare, al producerii de radicali liberi și al încălzirii localizate.

De ce este extracția chaga cu ultrasunete atât de avantajoasă?

Extracția cu ultrasunete este aplicată în numeroase domenii ale producției de extracte, de ex. extracte botanice și din plante medicinale pentru alimente, suplimente, produse farmaceutice și cosmetice. Un exemplu foarte cunoscut de extracție cu ultrasunete este extracția canabidiolului (CBD) și a altor compuși din planta de canabis.
Deoarece extracția cu ultrasunete este o tehnică de extracție netermică, compușii bioactivi sunt procesați în mod blând cu unde ultrasonice și astfel se previne degradarea termică a compușilor vegetali sensibili. Toți parametrii procesului ultrasonic, adică amplitudinea, intensitatea, temperatura și presiunea, pot fi controlați exact. Acest lucru permite un control precis al procesului și al calității și face ușoară repetarea și reproducerea rezultatelor de extracție odată obținute. Producătorii de extracte apreciază ultrasonicarea pentru repetabilitatea fiabilă a procesului, care ajută la standardizarea proceselor și a produselor la niveluri ridicate de calitate.

Extracte de chaga de înaltă calitate și cu randament ridicat prin sonicare

Cercetările confirmă că extractele de ciuperci chaga produse cu ultrasunete conțin mai multe triterpenoide decât un extract convențional în apă fierbinte. Tehnica de extracție cu ultrasunete favorizează eliberarea și izolarea tuturor compușilor importanți din ciupercile chaga (I. obliquus). Extracția asistată de ultrasunete depășește metodele alternative de extracție printr-o eficiență superioară și o biodisponibilitate sporită a fitochimicalelor bioactive din extractul de ciuperci. Extrasele din studiile de cercetare științifică demonstrează eficiența și randamentul ridicat al extracției chaga cu ultrasunete.

Extracția polizaharidelor din chaga

Zhang et al. au utilizat extracția asistată de ultrasunete pentru a stabili condițiile optime pentru extracția polizaharidelor din I. obliquus, cele mai bune condiții implicând utilizarea apei ca solvent timp de 15 minute la 95 °C cu extracție cu frecvență ultrasonică, ceea ce a dat valori de extracție de 1,82%

Extracția betulinei / acidului betulinic din chaga

Rezultatele arată că ultrasunetele au jucat un rol activ în extracția betulinei și a acidului betulinic, deoarece pot forța deschiderea pereților celulari și favorizează un transfer mai bun de masă și de căldură. Aceasta, la rândul său, ajută la extracția cu succes a fitochimicalelor dorite într-un timp scurt și cu eficiență ridicată. Creșterea mică a randamentelor la adăugarea etapei de extracție cu solvent după ultrasonicare a indicat că majoritatea acestor compuși trebuie să fi fost extrași din biomasă. Rezultatele obținute indică cantitatea maximă de betulină extractibilă din biomasă. (Alhazmi, 2017) În ansamblu, ultrasonicarea a crescut spectaculos randamentul de betulină și acid betulinic.

Protocol de extracție pas cu pas

Pentru a izola un extract puternic, cu spectru complet, din ciupercile chaga (Inonotus obliquus), se aplică un protocol de extracție în două etape care utilizează ultrasunete de putere.
Material: I. obliquus uscată (100g) se mărunțește în bucăți mai mici de aprox. 1,3cm² (0,5×0,5 inchi). Materialul de ciuperci mărunțit se introduce într-un pahar de laborator din sticlă de 1,5L.

1. Etapa: Extracție la rece cu ultrasunete: Chaga uscată și măcinată se suspendă în 1000 mL de etanol 60% în apă purificată sau distilată (v/v; 60% etanol : 40% apă), prin adăugarea amestecului de solvenți în paharul de sticlă cu chaga. Pentru extracție se utilizează un extractor cu ultrasunete UP400St echipat cu sonotroda S24d22L2D. Sonotroda ultrasonicatorului se imersează în suspensia de ciuperci și solvent. Utilizarea unui agitator este opțională, dar poate ajuta la transportul uniform al particulelor vegetale către sonotrodă. Asigurați-vă că sonotroda nu atinge pereții paharului. Setați amplitudinea la 100% și sonicați aprox. 10 min. UP400St este prevăzut cu un senzor de temperatură conectabil. Conectați termocuplul la ultrasonicator și introduceți senzorul în suspensie. În meniul digital al dispozitivului cu ultrasunete UP400St puteți seta o limită superioară de temperatură. Ultrasonicatorul se va opri temporar când această temperatură maximă este atinsă și repornește automat imediat ce suspensia a atins valoarea inferioară a ∆T setat. Valorile ∆T recomandate sunt de aprox. 30°C ca valoare superioară și 20°C ca valoare inferioară a temperaturii. Utilizarea unei băi de apă sau de gheață ajută la menținerea unei temperaturi scăzute în timpul sonicării. După sonicare, solidele de ciuperci se îndepărtează prin filtrare și presare. Solventul cu fitochimicalele extrase este supus evaporării sub vid sau evaporării rotative, astfel încât în final se obține fracțiunea de chaga din extracția cu etanol. Solidele reziduale de chaga pot fi utilizate pentru o a doua etapă opțională de macerare, extracția la cald cu ultrasunete.
2. Etapa (opțională): Extracție la cald cu ultrasunete: Materia primă de chaga recuperată din prima extracție este utilizată în a doua etapă, de extracție la cald cu ultrasunete, pentru a izola fracțiunea de fitochimicale încă rămase în ciupercile chaga. Materialul fungic se introduce într-un pahar de sticlă, se adaugă 600mL de soluție proaspătă de solvent 60% etanol : 40% apă și se încălzește la aprox. 70°C. În timpul sonicării, temperatura poate crește până la 95°C. Căldura suplimentară favorizează eliberarea fitochimicalelor reziduale. Deoarece aproape toți compușii termosensibili au fost extrași în condiții controlate termic în etapa 1, această a doua etapă poate fi aplicată opțional pentru a crea un extract foarte puternic, complet din punctul de vedere al tuturor fitochimicalelor ciupercii chaga. Suspensia se sonicează cu UP400St în același mod descris mai sus. Filtrați, presați și separați ciupercile de extractul apos. Fitoconstituenții din a doua extracție sunt, de asemenea, izolați prin evaporare.

Ambele fracțiuni de extract de chaga, din extracția cu apă și din cea cu etanol, sunt amestecate astfel încât se obține un extract de ciuperci chaga cu spectru complet. Acest extract poate fi formulat în diverse produse, precum tincturi, capsule sau produse comestibile.

Acest proces este complet scalabil liniar la orice alt volum. Aplicând aceiași parametri ultrasonici (intensitate ultrasonică Ws/L, presiune, temperatură, concentrație solid:lichid), toate rezultatele odată stabilite ale extracției chaga cu ultrasunete pot fi scalate simplu la volume mai mari (sau mai mici), obținând aceleași rezultate (adică randamente, eficiența procesului).

Extractele de ciuperci produse cu ultrasunete sunt bogate în polizaharide, cunoscute pentru numeroase efecte benefice asupra sănătății. Ultrasonicatorul UP100H este un extractor cu ultrasunete puternic de 100 wați, pentru extracția eficientă a ciupercilor medicinale precum chaga, coama leului, reishi sau cordyceps.

Solventul ales de dumneavoastră

Extracția cu ultrasunete este compatibilă cu orice solvent. Acest lucru vă permite să utilizați solventul preferat. În protocolul de extracție chaga de mai sus recomandăm o soluție de solvenți formată din 60% etanol : 40% apă (v/v). Combinația de etanol și apă permite eliberarea fitochimicalelor cu polarități diferite. Alternativ, se poate aplica o extracție în două faze, utilizând etanol într-o primă etapă de extracție și apă într-o a doua etapă de extracție. Extracția cu ultrasunete care utilizează o combinație de solvenți din alcool și apă eliberează fitochimicalele solubile în apă și pe cele solubile în alcool din ciuperci precum chaga.
Prin urmare, extracția este esențială pentru obținerea unor extracte de ciuperci pure și puternice.
Alți solvenți utilizați pentru extracția Inonotus obliquus sunt izopropanolul, metanolul, metanolul cu 10% acid acetic, acetatul de etil, printre alții. Pentru extractele de calitate alimentară se recomandă un solvent netoxic, deoarece după îndepărtarea solventului (de ex. prin evaporare) uneori pot rămâne urme reziduale în extract.

De ce oferă băile cu ultrasunete rezultate insuficiente la extracția chaga?

Băile cu ultrasunete sunt utilizate în mod obișnuit pentru aplicații de curățare delicată. Într-o baie cu ultrasunete, cavitația acustică apare necontrolat și distribuită neuniform într-un rezervor relativ mare. Dacă introduceți un pahar de sticlă cu amestecul dumneavoastră de ciuperci și solvent într-o baie cu ultrasunete, undele ultrasonice deja slabe trebuie să treacă prin pereții paharului, ceea ce diminuează și mai mult intensitatea ultrasunetelor. Aceasta înseamnă că intensitatea ultrasunetelor dintr-un rezervor de curățare cu ultrasunete este prea slabă pentru o extracție eficientă din ciuperci. Pereții celulari ai ciupercilor conțin chitină, un material dur care face celulele ciupercilor foarte rigide și greu de dezintegrat. Pentru a elibera compușii bioactivi din ciuperci precum chaga, sunt necesare ultrasunete de intensitate ridicată. Sondele ultrasonice creează o cavitație acustică mult mai intensă, forța care deschide pereții celulari ai ciupercilor.

Diagrama analizei UV-Vis prezintă comparația dintre extracția ciupercii chaga cu sonda ultrasonică și cea în baia cu ultrasunete. Ultrasonicatorul cu sondă UP100H (curba neagră) oferă randamente semnificativ mai mari de compuși bioactivi din chaga.

 
Aflați mai multe despre diferențele dintre sondele ultrasonice și băile cu ultrasunete și vedeți cum se compară acestea în ceea ce privește eficiența extracției!

Ultrasonicatoare de înaltă performanță pentru extracția chaga

Extracția cu ultrasunete este o tehnologie de procesare fiabilă, care facilitează și accelerează producția de extracte de înaltă calitate din diverse materii prime, precum chaga și alte ciuperci. Portofoliul Hielscher Ultrasonics acoperă întreaga gamă, de la ultrasonicatoare compacte de laborator până la sisteme industriale de extracție. Astfel, noi, cei de la Hielscher, vă putem oferi cel mai potrivit ultrasonicator pentru capacitatea de proces avută în vedere. Personalul nostru cu experiență îndelungată vă va asista de la testele de fezabilitate și optimizarea procesului până la instalarea sistemului dumneavoastră cu ultrasunete la nivelul final de producție.
Amprenta redusă a extractoarelor noastre cu ultrasunete, precum și versatilitatea opțiunilor de instalare le permit să se încadreze chiar și în unități de procesare a pectinei cu spațiu redus. Procesoarele cu ultrasunete sunt instalate în întreaga lume în unități de producție de alimente, produse farmaceutice și suplimente nutritive.

Hielscher Ultrasonics – Echipamente de extracție sofisticate

Portofoliul de produse Hielscher Ultrasonics acoperă întreaga gamă de extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la scară mică la scară mare. Accesoriile suplimentare permit asamblarea ușoară a celei mai potrivite configurații de dispozitiv cu ultrasunete pentru procesul dumneavoastră de extracție chaga. Configurația ultrasonică optimă depinde de capacitatea avută în vedere, de volum, de materia primă, de tipul procesului (discontinuu sau în linie) și de calendar.

Proces discontinuu și în flux continuu

Ultrasonicatoarele Hielscher pot fi utilizate pentru procesarea discontinuă (în șarje) și în flux continuu. Procesarea discontinuă cu ultrasunete este ideală pentru testarea procesului, optimizare și producția la scară mică până la medie. Pentru producerea unor volume mari de ciuperci chaga, procesarea în linie ar putea fi mai avantajoasă. Un proces continuu de amestecare în linie necesită o configurație sofisticată – constând dintr-o pompă, furtunuri sau conducte și rezervoare –, dar este extrem de eficient, rapid și necesită semnificativ mai puțină muncă. Toate sistemele industriale pot fi operate la presiuni ridicate, ceea ce intensifică cavitația și, prin urmare, eficiența extracției. Hielscher Ultrasonics are cea mai potrivită configurație de extracție pentru volumul dumneavoastră de extracție și obiectivele procesului.

Extractoare cu ultrasunete pentru orice capacitate de producție

Gama de produse Hielscher Ultrasonics acoperă întregul spectru de procesoare cu ultrasunete, de la ultrasonicatoare compacte de laborator, trecând prin sisteme de banc și pilot, până la procesoare cu ultrasunete complet industriale, cu capacitatea de a procesa încărcături de camion pe oră. Gama completă de produse ne permite să vă oferim cel mai potrivit extractor cu ultrasunete pentru chaga, precum și pentru alte ciuperci, pentru capacitatea de proces și obiectivele de producție ale dumneavoastră.
Sistemele cu ultrasunete de banc sunt ideale pentru teste de fezabilitate și optimizarea proceselor. Scalarea liniară pe baza parametrilor de proces stabiliți face foarte ușoară creșterea capacităților de procesare de la loturi mai mici la producția complet comercială. Scalarea se poate realiza fie prin instalarea unei unități de extracție cu ultrasunete mai puternice, fie prin gruparea mai multor ultrasonicatoare în paralel. Cu UIP16000, Hielscher oferă cel mai puternic extractor cu ultrasunete din lume.

Amplitudini controlabile cu precizie pentru rezultate optime

Toate ultrasonicatoarele Hielscher sunt controlabile cu precizie și, prin urmare, adevărați cai de povară fiabili în producție. Amplitudinea este unul dintre parametrii de proces esențiali care influențează eficiența și eficacitatea extracției cu ultrasunete a fitochimicalelor din ciuperca chaga (Inonotus obliquus).
Toate procesoarele Hielscher Ultrasonics permit setarea precisă a amplitudinii. Sonotrodele și amplificatoarele de tip booster sunt accesorii care permit modificarea amplitudinii într-un interval și mai larg. Procesoarele industriale cu ultrasunete Hielscher pot furniza amplitudini foarte mari și intensitatea ultrasonică necesară pentru aplicații solicitante. Amplitudini de până la 200µm pot fi menținute cu ușurință în mod continuu, în regim 24/7.
Setările precise ale amplitudinii și monitorizarea permanentă a parametrilor procesului ultrasonic prin intermediul unui software inteligent vă oferă posibilitatea de a trata materia primă din ciuperci în cele mai eficiente condiții ultrasonice. Sonicare optimă pentru cele mai bune rezultate de extracție!
Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim intens și în medii solicitante. Acest lucru face din echipamentele cu ultrasunete Hielscher un instrument de lucru fiabil, care vă îndeplinește cerințele de extracție.

Testare ușoară, fără riscuri

Procesele cu ultrasunete pot fi scalate complet liniar. Aceasta înseamnă că orice rezultat pe care l-ați obținut folosind un ultrasonicator de laborator sau de banc poate fi scalat la exact același rezultat utilizând exact aceiași parametri de proces. Acest lucru face ca ultrasonicarea să fie ideală pentru teste de fezabilitate fără riscuri, optimizarea procesului și implementarea ulterioară în producția comercială. Contactați-ne pentru a afla cum poate sonicarea să crească producția dumneavoastră de extract de chaga.

Cea mai înaltă calitate – proiectat și fabricat în Germania

Ca afacere deținută și condusă de o familie, Hielscher acordă prioritate celor mai înalte standarde de calitate pentru procesoarele sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicatoarele sunt proiectate, fabricate și testate temeinic la sediul nostru central din Teltow, lângă Berlin, Germania. Robustețea și fiabilitatea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher le transformă într-un cal de povară în producția dumneavoastră. Funcționarea 24/7 la sarcină maximă și în medii solicitante este o caracteristică naturală a extractoarelor de înaltă performanță Hielscher.
Puteți achiziționa procesoare cu ultrasunete Hielscher în orice dimensiune și configurate exact conform cerințelor procesului dumneavoastră de extracție din ciuperci. De la tratarea ciupercilor într-un mic pahar de laborator până la amestecarea în flux continuu a suspensiilor de ciuperci la nivel industrial, Hielscher Ultrasonics vă oferă un ultrasonicator potrivit! Vă rugăm să ne contactați – vă recomandăm cu plăcere configurația ultrasonică ideală!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: