Высокоэффективная экстракция чаги с помощью ультразвуковой обработки

Грибы чага (Inonotus obliquus) богаты очень мощными фитохимическими веществами (например, полисахаридами, бетулиновой кислотой, тритерпеноидами), которые, как известно, способствуют здоровью и борьбе с болезнями. Использование мощной ультразвуковой частоты для экстракции чаги является предпочтительным методом для получения превосходных экстрактов чаги высочайшего качества и выхода.

Экстракты гриба чага под ультразвуком

Ультразвуковая экстракция является высокоэффективным методом высвобождения фитохимических соединений из растительных компонентов, таких как растения и грибы.
Грибы чага богаты несколькими соединениями, такими как полисахариды, тритерпены и полифенолы, которые отвечают за большую часть его оздоровительных и терапевтических эффектов. Основными биологически активными соединениями Чаги являются полисахардиды (например, β-глюканы, протеогликаны, содержащие d-галактозу, d-глюкозу, d-ксилозу и d-маннозу), триперпеноиды (например, бетулин, бетулиновая кислота), полифенолы, фитостеролы (например, инотодиол) и другие соединения.

Ультразвуковая экстракция эффективно разрушает клетки гриба чаги и высвобождает внутриклеточные соединения (т.е. биологически активные фитохимические вещества) в растворитель. Ультразвуковая экстракция основана на принципе работы акустической кавитации. Эффектами ультразвуковой/акустической кавитации являются высокие поперечные силы, турбулентности и интенсивные перепады давления. Эти сономеханические силы разрушают клеточные структуры, такие как клеточные стенки хитинового гриба, способствуют массопереносу между материалом чаги и растворителем и приводят к очень высокому выходу экстракта в рамках быстрого процесса. Кроме того, ультразвуковая обработка способствует стерилизации экстрактов, убивая бактерии и микробы. Микробная инактивация с помощью ультразвука является результатом разрушительных кавитационных сил, воздействующих на клеточную мембрану, производства свободных радикалов и локального нагревания.

Почему ультразвуковая экстракция чаги так выгодна?

Ультразвуковая экстракция применяется во многих областях производства экстрактов, например, растительных и травяных экстрактов для продуктов питания, пищевых добавок, фармацевтических препаратов и косметики. Очень ярким примером ультразвуковой экстракции является экстракция каннабидиола (КБД) и других соединений из растения каннабиса.
Поскольку ультразвуковая экстракция является методом нетермической экстракции, биологически активные соединения мягко обрабатываются ультразвуковыми волнами, что предотвращает термическую деградацию чувствительных растительных соединений. Все параметры ультразвукового процесса, т.е. амплитуда, интенсивность, температуру и давление, можно точно контролировать. Это обеспечивает точный контроль процесса и качества, а также облегчает повторение и воспроизведение полученных результатов экстракции. Производители экстрактов ценят ультразвук за его надежную повторяемость процессов, что помогает стандартизировать процессы и продукты на высоком уровне качества.

Высококачественные экстракты чаги с высоким выходом от ультразвука

Исследования подтверждают, что экстракты грибов чаги, полученные ультразвуком, содержат больше тритерпеноидов, чем обычный экстракт горячей воды. Метод ультразвуковой экстракции способствует высвобождению и выделению всех важных соединений из грибов чаги (I. obliquus). Ультразвуковая экстракция превосходит альтернативные методы экстракции благодаря превосходной эффективности и повышенной биодоступности биоактивных фитохимических веществ в экстракте грибов. Выдержки из научных исследований демонстрируют высокую эффективность и выход ультразвуковой экстракции чаги.

Экстракция полисахаридов из чаги

Zhang et al. использовали ультразвуковую экстракцию для разработки оптимальных условий экстракции полисахаридов из I. obliquus, с наилучшими условиями использования воды в качестве растворителя в течение 15 минут при 95 °C с ультразвуковой частотной экстракцией, что дало значения экстракции 1,82%

Бетулин / Экстракция бетулиновой кислоты из чаги

Результаты показывают, что ультразвук играл активную роль в извлечении бетулина и бетулиновой кислоты, поскольку он может заставить клеточные стенки открыться и способствует лучшей массе и теплопередаче. Это в свою очередь помогает успешно извлекать нужные фитохимические вещества в короткие сроки с высокой эффективностью. Небольшое увеличение выхода при добавлении стадии экстракции растворителем после ультразвука указывало на то, что большинство этих соединений должно было быть извлечено из биомассы. Полученные результаты свидетельствуют о максимальном количестве экстрагируемого бетулина в биомассе. (Альхазми, 2017) В целом, ультразвуковое исследование резко увеличило выход бетулина и бетулиновой кислоты.

Пошаговый протокол экстракции

Для выделения сильного экстракта полного спектра действия из грибов чаги (Inonotus obliquus) применяется двухступенчатый протокол экстракции с использованием мощного ультразвука.
Материал: Высушенный I. obliquus (100 г) измельчается на более мелкие кусочки размером около 1,3 см2 (0,5×00,5 дюйма). Измельченный грибной материал помещают в стеклянный стакан объемом 1,5 л.

1. Этап: ультразвуковая холодная экстракция: Высушенную, молотую чагу суспензируют в 1000 мл 60% этанола в очищенной или дистиллированной воде (v/v; 60% этанола : 40% воды) путем добавления смеси растворителя в стеклянный стакан с чагой. Для экстракции используется ультразвуковой экстрактор UP400St, оснащенный сонотродом S24d22L2D. Рог (сонотрод) ультразвукового аппарата погружается в суспензию гриба и растворителя. Использование мешалки не является обязательным, но может помочь равномерно транспортировать частицы растения к сонотроду. Следите за тем, чтобы сонотрод не касался стенок стакана. Установите амплитуду на 100% и обрабатывайте ультразвуком около 10 минут. UP400St поставляется со вставным датчиком температуры. Соедините термопару с ультразвуковиком и вставьте датчик в подвес. В цифровом меню ультразвукового аппарата UP400St можно задать верхний температурный предел. Ультразвуковой аппарат сделает паузу при достижении этого температурного максимума и запустится автоматически, как только суспензия достигнет нижнего значения установленного ∆Тл. Рекомендуемые значения ∆T составляют около 30°C в качестве верхнего и 20°C в качестве нижнего значения температуры. Использование водной или ледяной бани помогает поддерживать низкую температуру во время ультразвуковой обработки. После обработки ультразвуком твердые частицы гриба удаляются путем фильтрации и прессования. Растворитель с экстрагированными фитохимикатами подвергается вакуумному выпариванию или роторному выпариванию, так что в конечном итоге получается фракция чаги в результате экстракции этанолом. Остаточные твердые частицы чаги могут быть использованы для дополнительной второй стадии замачивания - ультразвуковой горячей экстракции.
2. Этап (по желанию): Ультразвуковая горячая экстракция: Полученное в результате первой экстракции сырье чаги используется на втором этапе ультразвуковой горячей экстракции для выделения фракции еще оставшихся фитохимических веществ в грибах чага. Грибной материал помещают в стеклянный стакан, добавляют 600 мл свежего 60% этанола: добавляют 40% растворитель воды и нагревают примерно до 70 °C. Во время ультразвуковой обработки температура может подниматься до 95°C. Дополнительное тепло способствует высвобождению остатков фитохимических веществ. Поскольку почти все термочувствительные соединения были экстрагированы в термически контролируемых условиях на этапе 1, этот второй этап может быть дополнительно применен для создания очень сильного экстракта, который полностью присутствует во всех фитохимических веществах гриба чаги. Подвеска обработана ультразвуком с помощью UP400St таким же образом, как описано выше. Процедите, прижмите и отделите грибы от водного экстракта. Фитосоставляющие при второй экстракции также выделяются путем выпаривания.

Обе фракции экстракта чаги, полученные в результате экстракции водой и этанолом, смешиваются вместе, чтобы получить экстракт гриба чаги полного спектра. Этот экстракт может быть использован в различных продуктах, таких как настойки, капсулы или съедобные продукты.

Этот процесс полностью линейно масштабируется на любой другой объем. Применяя одни и те же ультразвуковые параметры (интенсивность ультразвука Ws/L, давление, температура, концентрация твердого тела и жидкости), все однажды полученные результаты ультразвуковой экстракции чаги могут быть просто масштабированы на большие (или меньшие) объемы, достигая при этом тех же результатов (т.е. выхода, эффективности процесса).

Экстракты грибов, полученные ультразвуком, богаты полисахаридами, которые известны многочисленными полезными эффектами для здоровья. Ультразвуковой аппарат UP100H – это мощный ультразвуковой экстрактор мощностью 100 Вт для эффективной экстракции лекарственных грибов, таких как чага, львиная грива, рейши или кордицепс.

Ваш выбор растворителя

Ультразвуковая экстракция совместима с любым растворителем. Это позволяет использовать растворитель по вашему вкусу. В приведенном выше протоколе экстракции чаги мы рекомендуем растворитель с содержанием 60% этанола и 40% воды (v/v). Сочетание этанола и воды позволяет выделять фитохимические вещества различной полярности. В качестве альтернативы может быть применена двухфазная экстракция с использованием этанола на первой стадии экстракции и воды на второй стадии экстракции. Ультразвуковая экстракция с использованием комбинации спирта и воды растворителем высвобождает водорастворимые и спирторастворимые фитохимические вещества из грибов, таких как чага.
Таким образом, экстракция имеет основополагающее значение для создания чистых и мощных экстрактов грибов.
Другими растворителями, используемыми для экстракции Inonotus obliquus, являются изопропанол, метанол, метанол, содержащий 10% уксусной кислоты, этилацетат и другие. Для пищевых экстрактов рекомендуется использовать нетоксичный растворитель, так как после удаления растворителя (например, выпаривания) иногда в экстракте могут оставаться остаточные следовые количества.

Зачем давать ультразвуковым ваннам недостаточные результаты экстракции чаги?

Ультразвуковые ванны обычно используются для мягкой очистки. В ультразвуковой ванне акустическая кавитация происходит неконтролируемо и неравномерно распределяется по относительно большому резервуару. Если вы поместите стеклянный стакан со смесью грибов и растворителей в ультразвуковую ванну, и без того слабые ультразвуковые волны должны пройти через стенки стакана, что еще больше снижает интенсивность ультразвука. Это означает, что интенсивность ультразвука в резервуаре для ультразвуковой очистки слишком слаба для эффективной экстракции грибов. Клеточные стенки грибов содержат хитин, прочный материал, который делает клетки гриба очень жесткими и трудно разрушаемыми. Для того, чтобы высвободить биологически активные соединения из грибов, таких как чага, требуется ультразвук высокой интенсивности. Ультразвуковые зонды создают гораздо более интенсивную акустическую кавитацию, силу, которая разрушает клеточные стенки грибов.
 

На диаграмме УФ-ВИД анализа показано сравнение ультразвукового зонда и ультразвуковой ванны для экстракции гриба чаги. Ультразвуковой аппарат зондового типа UP100H (черная кривая) дает значительно более высокие выходы биоактивных соединений чаги.

 
Узнайте больше о различиях ультразвуковых датчиков и ультразвуковых ванн и посмотрите, как они отличаются эффективностью экстракции!

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для экстракции чаги

Ультразвуковая экстракция – это надежная технология обработки, которая облегчает и ускоряет производство высококачественных экстрактов из различного сырья, такого как чага и другие грибы. Портфолио Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов до промышленных вытяжных систем. Таким образом, мы в Hielscher можем предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой аппарат для вашей предполагаемой производственной мощности. Наши многолетние опытные сотрудники помогут вам от технико-экономических испытаний и оптимизации процесса до установки вашей ультразвуковой системы на конечном производственном уровне.
Небольшая занимаемая площадь наших ультразвуковых экстракторов, а также универсальность вариантов установки позволяют им вписываться даже в небольшие помещения по переработке пектина. Ультразвуковые процессоры установлены по всему миру на предприятиях по производству продуктов питания, фармацевтики и пищевых добавок.

Hielscher Ultrasonics – Сложное оборудование для экстракции

Портфель продуктов Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр высокопроизводительных ультразвуковых экстракторов от малых до крупных масштабов. Дополнительные аксессуары позволяют легко собрать наиболее подходящую конфигурацию ультразвукового устройства для процесса экстракции чаги. Оптимальная ультразвуковая установка зависит от предполагаемой производительности, объема, сырья, периодического или поточного процесса и сроков.

Периодический и непрерывный проточный

Ультразвуковые аппараты Hielscher могут использоваться для периодической и непрерывной проточной обработки. Ультразвуковая периодическая обработка идеально подходит для тестирования процессов, оптимизации и производства в малых и средних масштабах. Для производства больших объемов гриба чага поточная обработка может быть более выгодной. Непрерывный процесс поточного смешивания требует сложной настройки – состоящий в виде насоса, шлангов или труб и баков -, но он отличается высокой эффективностью, скоростью и требует значительно меньших трудозатрат. Все промышленные системы могут работать при повышенном давлении, что увеличивает кавитацию и, следовательно, эффективность экстракции. Hielscher Ultrasonics предлагает наиболее подходящую конфигурацию экстракции для вашего объема экстракции и технологических целей.

Ультразвуковые экстракторы для каждой производительности продукта

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов до настольных и пилотных систем до полностью промышленных ультразвуковых процессоров с производительностью обработки грузовых автомобилей в час. Полный ассортимент продукции позволяет нам предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой экстрактор для вашей чаги, а также других грибов, производственных мощностей и производственных целей.
Ультразвуковые настольные системы идеально подходят для технико-экономических испытаний и оптимизации процессов. Линейное масштабирование на основе установленных технологических параметров позволяет очень легко увеличить перерабатывающие мощности от небольших партий до полностью коммерческого производства. Масштабирование может быть выполнено либо путем установки более мощного ультразвукового экстрактора, либо параллельного кластеризации нескольких ультразвуковых аппаратов. С UIP16000 компания Hielscher предлагает самый мощный ультразвуковой экстрактор в мире.

Точно контролируемые амплитуды для достижения оптимальных результатов

Все ультразвуковые аппараты Hielscher являются точно управляемыми и, следовательно, надежными рабочими лошадками в производстве. Амплитуда является одним из важнейших технологических параметров, влияющих на эффективность и результативность ультразвуковой экстракции фитохимических веществ из гриба чаги (Inonotus obliquus).
Все ультразвуковые аппараты Hielscher’ Процессоры позволяют точно настраивать амплитуду. Сонотроды и бустерные рупоры – это аксессуары, которые позволяют изменять амплитуду в еще более широком диапазоне. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечивать очень высокую амплитуду и необходимую интенсивность ультразвука для требовательных приложений. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7.
Точные настройки амплитуды и постоянный мониторинг параметров ультразвукового процесса с помощью интеллектуального программного обеспечения дают вам возможность обрабатывать сырье грибов в наиболее эффективных ультразвуковых условиях. Оптимальная ультразвук для наилучших результатов экстракции!
Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях эксплуатации и в сложных условиях. Это делает ультразвуковое оборудование Hielscher надежным рабочим инструментом, отвечающим вашим требованиям к экстракции.

Простое тестирование без риска

Ультразвуковые процессы могут быть полностью линейно масштабированы. Это означает, что каждый результат, достигнутый с помощью лабораторного или настольного ультразвукового аппарата, может быть масштабирован до точно такой же производительности с использованием точно таких же параметров процесса. Это делает ультразвук идеальным для безрисковых технико-экономических испытаний, оптимизации процессов и последующего внедрения в коммерческое производство. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как ультразвуковая обработка может увеличить производство экстракта чаги.

Высочайшее качество – Разработано и произведено в Германии

Будучи семейным предприятием, Hielscher отдает приоритет высочайшим стандартам качества своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые аппараты спроектированы, изготовлены и тщательно протестированы в нашем головном офисе в Тельтове недалеко от Берлина, Германия. Прочность и надежность ультразвукового оборудования Hielscher делают его рабочей лошадкой на вашем производстве. Работа в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях является естественной характеристикой высокопроизводительных экстракторов Hielscher.
Вы можете купить ультразвуковой процессор Hielscher любого размера и точно сконфигурирован в соответствии с вашими технологическими требованиями экстракции грибов. От обработки грибов в небольшом лабораторном стакане до непрерывного проточного смешивания грибных суспензий на промышленном уровне, Hielscher Ultrasonics предлагает подходящий ультразвуковой аппарат для вас! Пожалуйста, свяжитесь с нами – Мы рады порекомендовать Вам идеальную ультразвуковую установку!

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: