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 установка для вакуумной фильтрации
- Центрифуга (опция)
- Спирт (например, этанол) для осаждения
- Холодильник
- Сушильный шкаф
Протокол экстракции бета-глюкана
- Измельчите или раздавите грибы (например, чагу или льва)’ гриб грива) на крупные частицы размером от 1 до 3 миллиметров. Например, используйте 100г сухих частиц гриба.
- Затем добавьте частички гриба в стеклянный стакан или колбу.
- Затем добавьте 500 мл дистиллированной воды в стакан, содержащий частицы грибов, которые необходимо извлечь. Соотношение воды и гриба может варьироваться в зависимости от конкретного типа гриба и размера частиц.
- После того, как вы перемешали суспензию, произведите ультразвуковую обработку смеси с помощью ультразвукового лабораторного гомогенизатора (например, UP400St с сонотродом 22 мм при амплитуде 100% или UP200Ht с сонотродом 14 мм со 100% амплитудой) и поддерживайте температуру ниже 90 °C. Более низкие температуры помогают сохранить термочувствительные соединения, такие как бета-глюканы, во время экстракции. Обрабатывайте ультразвуком примерно от 5 до 10 минут при использовании UP400St и от 10 до минут при использовании UP200HT соответственно. Обратите внимание, что температура и время вытяжки могут варьироваться в зависимости от используемой мощности ультразвука. Конечно, больший объем потребует более длительного времени обработки ультразвуком.
- Отфильтруйте обработанную ультразвуком смесь через фильтровальную бумагу или используйте вакуумную фильтрацию, чтобы отделить жидкость (содержащую извлеченные бета-глюканы) от твердых остатков грибов.
- Затем осаждайте бета-глюканы из жидкости, добавив спирт (например, этанол). Как правило, для выпадения осадков можно использовать 2-3 объема спирта.
- После этого храните смесь в холодильнике в течение нескольких часов, чтобы бета-глюканы выпали в осадок.
- После выпадения осадков можно аккуратно сцедить жидкость 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 вариации в своих характеристиках. Следовательно, процесс экстракции бета-глюкана может различаться в зависимости от таких факторов, как конкретный вид грибов, состояние грибов (сушеные или свежие), размер частиц и температура экстракции. Чтобы оптимизировать процедуру экстракции, рассмотрите возможность экспериментирования с различными параметрами, включая изменение соотношения твердого и жидкого веществ, регулировку температуры, изучение различных растворителей и тестирование различных длительностей и настроек амплитуды ультразвуком.
Ультразвуковая энзимативная 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 способствуя высвобождению бета-глюканов.
Масштабирование экстракции бета-глюкана из грибов
После того, как вы установили протокол экстракции бета-глюкана, который соответствует вашим требованиям, масштабирование процесса экстракции может стать простой задачей.
Вертикальное масштабирование пакетной экстракции
Если вы планируете масштабирование с помощью метода периодической экстракции, мы рекомендуем увеличить объем партии, сохраняя соотношение твердой и жидкой фаз и все остальные параметры постоянными. Если вы продолжаете использовать тот же ультразвуковой гомогенизатор, обязательно пропорционально увеличивайте время ультразвуковой обработки. Для партий объемом более 1 литра вы можете рассмотреть возможность установки медленной мешалки для поддержания суспензии частиц и улучшения однородности экстракции. На изображении ниже показана 8-литровая установка периодической экстракции с использованием ультразвукового гомогенизатора UP400St в сочетании с лабораторной мешалкой.
Установка для периодической экстракции грибов объемом 8 л с ультразвуковым аппаратом UP400St
Вакуумная фильтрация экстракта бета-глюкана после ультразвука
Поточная экстракция грибов
Для тех, кто заинтересован в непрерывном извлечении больших количеств бета-глюканов из грибов, Hielscher Ultrasonics предлагает реакторы с проточными ячейками, 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 вам в определении наиболее подходящей конфигурации для ваших конкретных потребностей. Тем не менее, проведение лабораторного эксперимента, упомянутого ранее, с вашими конкретными видами грибов может быть неоценимым для понимания точных требований процесса. На изображении ниже показан реактор с большой проточной ячейкой и ультразвуковым гомогенизатором UIP4000hdT для экстракции бета-глюканов со скоростью примерно от 50 до 200 литров суспензии грибного растворителя в час.
UIP4000HDT Ультразвуковой гомогенизатор на 50-200 л суспензии грибного растворителя в час
Эмпирическая концентрация бета-глюкана в видах грибов
Ниже вы найдете список эмпирических концентраций бета-глюкана, который был извлечен из различных видов грибов.
| Виды грибов | Содержание бета-глюкана (% веса) |
|---|---|
| Termitomyces fuliginosus R. Heim | 1% |
| Боровик колосс R. Heim | 3% |
| Russula densifolia Secr. ex Gillet | 25% |
| Russula cyanoxantha (Schaeff.) Fr. | 29% |
| Russula alboareolata Hongo | 42% |
| Russula emetica (Schaeff.) Pers. | 10% |
| Сыроежка деликатесная фр. | 38% |
| Pycnoporus cinnabarinus (Jacq.) P. Karst. | 35% |
| Amanita hemibapha (Berk. & Broome) Sacc. | 5% |
| Amanita princeps Corner & 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. & Broome) R. Heim | 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 в диких грибах, Источник: Буньянупхап, Ярунторн & Хансавасди, Чанида. (2010). Пространственное распределение сообществ бета-глюкана, содержащих дикие грибы, 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 анализа. Распространенные методы количественного определения 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 цветовые реакции с определенными реагентами, которые вызывают изменение цвета, пропорциональное концентрации бета-глюкана.
-
Примеры:
- Метод фенол-серной кислоты: Этот метод включает в себя обработку образца концентрированной серной кислотой и фенолом, в результате чего раствор окрашивается в оранжевый цвет. Интенсивность цвета пропорциональна концентрации бета-глюкана.
- Метод Anthrone: реагент Anthrone вступает в реакцию с бета-глюканами с образованием сине-зеленого цвета, и измеряется интенсивность цвета.
- Преимущества: Чувствительность и подходит для высокопроизводительного анализа.
- Ограничения: Помехи от других соединений и потребность в специфических реагентах.
-
Ферментативные анализы
- Принцип: Ферментативные анализы используют ферменты, такие как β-глюканаза, для расщепления бета-глюканов на более простые сахара, а высвобождаемые сахара количественно оцениваются.
- Преимущества: Высокая специфичность и точность.
- Ограничения: Требуется специализированное оборудование и реагенты.
-
Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)
- Принцип: ВЭЖХ разделяет и количественно определяет соединения на основе их взаимодействия с хроматографической колонкой.
- Процедура: Бета-глюканы гидролизуются до моносахаридов, а полученные сахара отделяются и количественно оцениваются с помощью ВЭЖХ.
- Преимущества: Высокая точность и подходит для сложных образцов.
- Ограничения: Требует специализированного оборудования и опыта.
-
Специфические иммунологические анализы
- Принцип: В иммунологических анализах используются антитела, специфичные к бета-глюканам, для количественной оценки их концентрации.
-
Примеры:
- ИФА (иммуноферментный анализ): В этом методе антитело, связанное с ферментами, изменяет цвет при связывании с бета-глюканами.
- Анализы 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.