Экстракция бета-глюканов из грибов с помощью обработки ультразвуком

Экстракция бета-глюканов из грибов для лабораторных испытаний или производственных целей включает сочетание нарезания, измельчения или дробления грибов, экстракции с применением ультразвука и осаждения бета-глюканов. Ниже приведена упрощённая схема процесса экстракции бета-глюканов с примерами объёмов и масс для эксперимента лабораторного масштаба. Обратите внимание, что конкретные условия и измеряемые величины могут различаться в зависимости от вида грибов и требуемой чистоты бета-глюканов.

Материалы и оборудование

• Грибы (например, 100 г нарезанных или нарезанных ломтиками грибов)
• Холодная дистиллированная вода (например, 500mL)
• Блендер или измельчитель
• Стеклянные стаканы или колбы
• Фильтровальная бумага или установка для вакуумной фильтрации
• Центрифуга (необязательно)
• Спирт (например, этанол) для осаждения
• Холодильник
• Сушильный шкаф

Протокол экстракции бета-глюканов

1. Измельчите или раздробите грибы (например, чагу или ежовик гребенчатый) до крупных частиц размером приблизительно от 1 до 3 миллиметров. Например, используйте 100 г частиц высушенных грибов.
2. Затем поместите частицы грибов в стеклянный стакан или колбу.
3. Далее добавьте 500mL дистиллированной воды в стакан с частицами грибов, из которых необходимо провести экстракцию. Соотношение воды и грибов может различаться в зависимости от конкретного вида грибов и размера частиц.
4. После перемешивания суспензии обработайте смесь ультразвуком с помощью лабораторного ультразвукового гомогенизатора (например, UP400St с сонотродом диаметром 22mm при амплитуде 100% или UP200Ht с сонотродом диаметром 14mm при амплитуде 100%) и поддерживайте температуру ниже 90°C. Более низкие температуры помогают сохранить термочувствительные соединения, такие как бета-глюканы, во время экстракции. Проводите обработку ультразвуком приблизительно от 5 до 10 минут при использовании UP400St и от 10 до … минут при использовании UP200Ht соответственно. Обратите внимание, что температура и время экстракции могут различаться в зависимости от используемой ультразвуковой мощности. Разумеется, для больших объёмов потребуется более длительная обработка ультразвуком.
5. Профильтруйте обработанную ультразвуком смесь через фильтровальную бумагу или используйте установку для вакуумной фильтрации, чтобы отделить жидкость (содержащую экстрагированные бета-глюканы) от твёрдого грибного остатка.
6. Затем осадите бета-глюканы из жидкости, добавив спирт (например, этанол). Обычно для осаждения можно использовать 2–3 объёма спирта.
7. После этого выдержите смесь в холодильнике в течение нескольких часов, чтобы бета-глюканы выпали в осадок.
8. После осаждения можно осторожно декантировать жидкость и собрать осадок бета-глюканов.
9. Наконец, высушите бета-глюканы в сушильном шкафу при низкой температуре (например, 40–50°C) до полного удаления спирта и получения сухого порошка.

В этом видео демонстрируется высокоэффективная экстракция ежовика гребенчатого с помощью ультразвукового гомогенизатора Hielscher UP200Ht.

Грибы различаются по своим характеристикам. Поэтому процесс экстракции бета-глюканов может различаться в зависимости от таких факторов, как конкретный вид грибов, их состояние (высушенные или свежие), размер частиц и температура экстракции. Чтобы оптимизировать процедуру экстракции, рассмотрите возможность экспериментов с различными параметрами, включая изменение соотношения твёрдой и жидкой фаз, регулирование температуры, исследование различных растворителей и испытание разных значений продолжительности обработки ультразвуком и настроек амплитуды.

Ферментативная экстракция бета-глюкана с применением ультразвука

Ферментативная экстракция с применением ультразвука – это метод извлечения бета-глюканов из грибов с использованием сочетания ферментов и ультразвуковых волн. Этот процесс повышает эффективность экстракции за счёт разрушения клеточных стенок грибов и облегчения высвобождения бета-глюканов.

Масштабирование экстракции бета-глюканов из грибов

После разработки протокола экстракции бета-глюканов, отвечающего вашим требованиям, масштабирование процесса экстракции может оказаться простой задачей.

Масштабирование периодической экстракции

Если вы планируете масштабирование с использованием метода периодической экстракции, мы рекомендуем увеличить объём партии, сохранив соотношение твёрдой и жидкой фаз и все остальные параметры неизменными. Если вы продолжаете использовать тот же ультразвуковой гомогенизатор, обязательно пропорционально увеличьте время обработки ультразвуком. Для партий объёмом более 1 литра можно рассмотреть возможность использования медленно вращающейся мешалки, чтобы поддерживать частицы во взвешенном состоянии и повысить равномерность экстракции. На изображении ниже показана установка для периодической экстракции объёмом 8 литров с ультразвуковым гомогенизатором UP400St в сочетании с лабораторной мешалкой.

Проточная экстракция грибов

Для тех, кто заинтересован в непрерывной экстракции больших количеств бета-глюканов из грибов, Hielscher Ultrasonics предлагает реакторы с проточными ячейками, предназначенные для экстракции растительного сырья. Если это соответствует вашим задачам, рекомендуем связаться с нами напрямую для получения дополнительной информации. Наша техническая команда будет рада помочь подобрать наиболее подходящую установку для ваших конкретных потребностей. Однако проведение описанного выше эксперимента лабораторного масштаба с вашим конкретным видом грибов может оказаться неоценимым для понимания точных требований к процессу. На изображении ниже показан большой реактор с проточной ячейкой и ультразвуковым гомогенизатором UIP4000hdT для экстракции бета-глюканов из приблизительно 50–200 литров суспензии грибов в растворителе в час.

Эмпирически определённая концентрация бета-глюканов в различных видах грибов

Ниже приведён перечень эмпирически определённых концентраций бета-глюканов, экстрагированных из различных видов грибов.

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.