Экстракция бета-глюканов из грибов с помощью ультразвука
Материалы и оборудование
- Грибы (например, 100 г нарезанных или нарезанных грибов)
- Холодная дистиллированная вода (например, 500 мл)
- Блендер или кофемолка
- Стеклянные стаканы или колбы
- Фильтровальная бумага или вакуумная фильтрация
- Центрифуга (опционально)
- Спирт (например, этанол) для осаждения
- Холодильник
- Сушильный шкаф
Протокол экстракции бета-глюкана
- Измельчите или измельчите грибы (например, чагу или льва)’ гриб грива) в крупные частицы размером от 1 до 3 миллиметров. Например, использовать 100г сушеных грибных частиц.
- Затем добавьте частицы грибов в стеклянный стакан или колбу.
- Затем добавьте 500 мл дистиллированной воды в стакан, содержащий частицы грибов, которые нужно экстрагировать. Соотношение воды и грибов может варьироваться в зависимости от конкретного вида грибов и размера частиц.
- После того, как вы перемешали суспензию, обработайте смесь ультразвуком с помощью ультразвукового лабораторного гомогенизатора (например, UP400St с сонотродом 22 мм при амплитуде 100% или UP200Ht с сонотродом 14 мм при амплитуде 100%) и поддерживайте температуру ниже 90 °C. Более низкие температуры помогают сохранить термочувствительные соединения, такие как бета-глюканы, во время экстракции. Ультразвуковая обработка в течение примерно 5–10 минут при использовании UP400St и от 10 до 10 минут при использовании UP200Ht соответственно. Обратите внимание, что температура и время экстракции могут варьироваться в зависимости от используемой мощности ультразвука. Конечно, большие объемы потребуют более длительного времени ультразвуковой обработки.
- Отфильтруйте ультразвуковую смесь через фильтровальную бумагу или используйте установку вакуумной фильтрации, чтобы отделить жидкость (содержащую экстрагированные бета-глюканы) от твердого грибного остатка.
- Затем выведите бета-глюканы в осадок из жидкости, добавив спирт (например, этанол). Обычно для осаждения можно использовать 2-3 объема спирта.
- После этого храните смесь в холодильнике несколько часов, чтобы бета-глюканы выпали в осадок.
- После осаждения жидкость можно осторожно сцедить и собрать осадок бета-глюкана.
- Наконец, высушите бета-глюканы в духовке при низкой температуре (например, 40-50°C) до тех пор, пока весь спирт не будет удален и вы не получите сухой порошок.
Грибы демонстрируют различия в своих характеристиках. Следовательно, процесс экстракции бета-глюкана может отличаться в зависимости от таких факторов, как конкретные виды грибов, состояние грибов (сушеные или свежие), размер частиц и температура экстракции. Чтобы оптимизировать процесс экстракции, подумайте о том, чтобы поэкспериментировать с различными параметрами, включая изменение соотношения твердого и жидкого веществ, регулировку температуры, изучение различных растворителей и тестирование различных продолжительностей ультразвукового воздействия и настроек амплитуды.
Ультразвуковая ферментативная экстракция бета-глюкана
Ультразвуковая ферментативная экстракция — это метод, используемый для извлечения бета-глюканов из грибов с помощью комбинации ферментов и ультразвуковых волн. Этот процесс повышает эффективность экстракции, разрушая клеточные стенки грибов и облегчая высвобождение бета-глюканов.
Расширение масштабов экстракции бета-глюкана из грибов
После того, как вы создали протокол экстракции бета-глюкана, отвечающий вашим требованиям, масштабирование процесса экстракции может быть простой задачей.
Масштабирование пакетного извлечения
Если вы планируете масштабировать с помощью метода периодической экстракции, мы рекомендуем увеличить объем партии, сохраняя при этом соотношение твердой и жидкой фаз и все остальные параметры постоянными. Если вы продолжаете использовать тот же ультразвуковой гомогенизатор, обязательно пропорционально увеличьте время ультразвуковой обработки. Для партий, превышающих 1 литр, вы можете рассмотреть возможность использования медленной мешалки для поддержания суспензии частиц и улучшения однородности экстракции. На рисунке ниже показана 8-литровая установка периодической экстракции с использованием ультразвукового гомогенизатора UP400St в сочетании с лабораторной мешалкой.
Установка для периодического извлечения грибов объемом 8 л с ультразвуковым аппаратом UP400St
Вакуумная фильтрация экстракта бета-глюкана после ультразвуковой обработки
Поточная экстракция грибов
Для тех, кто заинтересован в непрерывном извлечении больших количеств бета-глюканов из грибов, Hielscher Ultrasonics предлагает проточные реакторы, предназначенные для экстракции растительного материала. Если это относится к вам, мы рекомендуем вам связаться с нами напрямую для получения дополнительной информации. Наша техническая команда будет рада помочь в определении наиболее подходящей настройки для ваших конкретных потребностей. Тем не менее, проведение лабораторного эксперимента, упомянутого ранее, с вашим конкретным видом грибов, может иметь неоценимое значение для понимания точных требований к процессу. На рисунке ниже показан большой проточный реактор с ультразвуковым гомогенизатором UIP4000hdT для экстракции бета-глюканов со скоростью примерно от 50 до 200 литров суспензии грибов и растворителей в час.
UIP4000hdT Ультразвуковой гомогенизатор для 50-200 л грибно-растворительной суспензии в час
Эмпирическая концентрация бета-глюкана видов грибов
Ниже вы найдете список эмпирических концентраций бета-глюкана, которые были извлечены из различных видов грибов.
| Виды грибов | Содержание бета-глюкана (% по весу) |
|---|---|
| Termitomyces fuliginosus R. Heim | 1% |
| Подосиновик Р. Хейма | 3% |
| Сыроежка густолистная Secr. ex Gillet | 25% |
| Russula cyanoxantha (Schaeff.) Fr. | 29% |
| Сыроежка альбоареолата Хонго | 42% |
| Russula emetica (Schaeff.) Pers. | 10% |
| Russula delica Fr. | 38% |
| Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst. | 35% |
| Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc. | 5% |
| Уголок мухомора принцепса & Бас | 9% |
| Amanita caesarea (Scop.) Pers. | 4% |
| Heimiella retispora (Pat. & C.F. Baker) Boedijn | 19% |
| Cortinarius claricolor var. turmalis (Fr.) Quadr | 13% |
| Termitomyces tylerianus Otieno | 12% |
| Termitomyces microcarpus (Berk. & Брум) Р. Хейм | 8% |
| Termitomyces eurhizus (Berk.) R. Heim | 7% |
| Polyporellus varius (Pers.) P. Karst. | 2% |
| Pycnoporus coccineus (Fr.) Bondartsev & Певец | 45% |
| Lentinus squarrosulus Mont. | 2% |
| Daedaleopsis confragosa (Bolton) J. Schröt | 3% |
| Pycnoporus sanguineus (L.) Fr. | 35% |
| Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc. | 5% |
| Amanita virgineoides Bas | 1% |
| Agaricus silvaticus Schaeff. | 3% |
| Chlorophyllum molybdites (G. Mey.) Масси | 3% |
| Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst. | 33% |
| Amauroderma rugosum (Blume & Т. Нис) Торренд | 4% |
| Suillus bovinus var. bovinus (Pers.) Kuntze | 1% |
| Clitocybe suaveolens (Schumach.) P. Kumm. S | 9% |
| Cleroderma verrucosum (Bull.) Pers. | 9% |
| Heimiella retispora (Pat. & К.Ф. Бейкер) | 19% |
| Lentinula edodes (Berk.) Пеглер | 34% |
| Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst. | 35% |
концентрация бета-глюкана дикорастущих видов грибов, Источник: Boonyanuphap, Jaruntorn & Хансавасди, Чанида. (2010). Пространственное распределение сообществ диких грибов, содержащих бета-глюкан, в субтропических сухих лесах, Таиланд. Разнообразие грибов. 46. 29-42. 10.1007/С13225-010-0067-8,
Количественное определение концентрации экстракта бета-глюкана в грибах
Концентрация бета-глюкана после экстракции может быть количественно определена с помощью различных методов, в зависимости от типа бета-глюкана и конкретных требований к анализу. Общие методы количественной оценки концентрации бета-глюкана перечислены ниже. Конечно, выбор метода зависит от таких факторов, как требуемая точность и имеющееся оборудование.
-
Гравиметрический метод
- Принцип: Этот метод основан на осаждении бета-глюканов этанолом с последующей сушкой и взвешиванием осадка.
- Процедура: Образец растворяют в воде, обрабатывают этанолом для осаждения бета-глюканов, а затем осадок собирают, сушат и взвешивают.
- Преимущества: Прост и широко используется.
- Ограничения: Менее точный по сравнению с другими методами.
-
Колориметрические методы
- Принцип: Эти методы включают в себя цветные реакции со специфическими реагентами, которые вызывают изменение цвета, пропорциональное концентрации бета-глюкана.
-
Примеры:
- Фенол-сернокислотный метод: Этот метод включает в себя обработку образца концентрированной серной кислотой и фенолом, в результате чего раствор становится оранжевым. Интенсивность цвета пропорциональна концентрации бета-глюкана.
- Метод Антрона: Реагент Антрон вступает в реакцию с бета-глюканами с образованием сине-зеленого цвета, и измеряется интенсивность цвета.
- Преимущества: Чувствителен и подходит для высокопроизводительного анализа.
- Ограничения: Интерференция со стороны других соединений и потребность в специфических реагентах.
-
Энзиматические анализы
- Принцип: В ферментативных анализах используются ферменты, такие как β-глюканаза, для расщепления бета-глюканов на более простые сахара, а высвобожденные сахара количественно оцениваются.
- Преимущества: Высокая специфичность и точность.
- Ограничения: Требуется специализированное оборудование и реагенты.
-
Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)
- Принцип: ВЭЖХ разделяет и количественно оценивает соединения на основе их взаимодействия с хроматографической колонкой.
- Процедура: Бета-глюканы гидролизуются в моносахариды, а полученные сахара разделяются и количественно определяются с помощью ВЭЖХ.
- Преимущества: Высокая точность и подходит для сложных образцов.
- Ограничения: Требуется специализированное оборудование и опыт.
-
Специфические иммунологические анализы
- Принцип: Иммунологические анализы используют антитела, специфичные к бета-глюканам, для количественной оценки их концентрации.
-
Примеры:
- ИФА (иммуноферментный анализ): в этом методе связанное с ферментом антитело вызывает изменение цвета при связывании с бета-глюканами.
- Анализ бокового потока: это экспресс-тесты, которые обеспечивают видимый результат на тест-полоске.
- Преимущества: Высокая специфичность и чувствительность.
- Ограничения: Требует специфических антител и может быть более дорогостоящим.