Почему ультразвуковой аппарат зондового типа лучше всего подходит для экстракции грибов?

Вы задаётесь вопросом, почему экстракция грибов с помощью ультразвуковой ванны или ультразвукового очистительного резервуара не обеспечивает желаемого выхода экстракта? Здесь вы узнаете всё необходимое о жёстких хитинсодержащих клеточных стенках грибов, наилучшем методе экстракции и подходящих растворителях!

Почему для экстракции грибов нужны интенсивные силовые воздействия?

Все съедобные грибы имеют клеточные стенки из хитина – того же материала, из которого состоят панцири ракообразных и покровы насекомых. Хитин – очень прочный материал, придающий клеткам грибов высокую устойчивость к разрушению. Клеточная стенка образует барьер, отделяющий внутриклеточные компартменты, в которых содержатся биоактивные молекулы грибов. К важным молекулам грибов относятся, например, α- и β-глюканы, полисахариды, терпены, антиоксиданты, витамины или галлюциногенные соединения. Каждый вид грибов обладает уникальным набором биоактивных соединений. Чтобы высвободить эти полезные для здоровья вещества из клеток грибов, необходимо разрушить клеточные стенки. Из-за содержания хитина разрушение клеток грибов представляет собой сложную задачу, требующую определённых знаний и технически совершенного оборудования.

Разрушение хитинсодержащих клеточных стенок грибов посредством обработки ультразвуком

Хотя хитин является прекрасным источником пищевых волокон, пребиотиков и антиоксидантов, проблема заключается в том, что люди не способны расщеплять хитин. Это также означает, что при употреблении сырых необработанных грибов вы не получите пользы от многих содержащихся в них биоактивных соединений, поскольку они заключены внутри клеток, защищённых прочными хитинсодержащими клеточными стенками.
Ультразвуковая экстракция делает биоактивные соединения грибов биодоступными, благодаря чему организм человека может быстро и полностью усваивать питательные вещества. Кроме того, в ультразвуковых экстрактах грибов полезные питательные вещества находятся в концентрированном виде, поэтому даже небольшое количество грибного экстракта обеспечивает желаемые результаты для укрепления здоровья.

Обработка ультразвуком для экстракции грибов

Обработка ультразвуком – это процесс, при котором высокочастотные звуковые волны используются для создания кавитационных пузырьков в жидкости. При схлопывании этих пузырьков возникают интенсивные локальные силы сдвига, способные разрушать клетки и высвобождать их содержимое в жидкость.
При экстракции грибов обработку ультразвуком можно использовать для разрушения клеточных стенок грибов и высвобождения их биоактивных соединений в растворитель. Существует два типа ультразвуковых аппаратов: ванны и аппараты зондового типа.

Почему моя ультразвуковая ванна даёт неудовлетворительные результаты экстракции грибов?

Ультразвуковая ванна – это устройство, в котором образец помещают в ёмкость, заполненную растворителем, а ультразвуковые волны воздействуют на всю ёмкость. Этот метод известен как довольно неэффективный, поскольку ультразвуковая ванна распределяет ультразвуковую энергию неравномерно и с низкой интенсивностью. Поскольку в ультразвуковой ванне образец грибов обрабатывается ультразвуком косвенно, ультразвук не может проникнуть глубоко в образец. Прежде чем достичь грибного материала, ультразвуковые волны должны пройти через стенки сосуда. В результате и без того низкая интенсивность ультразвуковых волн резервуара ещё больше снижается.

Эти измерения методом УФ-видимой спектроскопии показывают существенное различие в экстракции между ультразвуковым зондом и ультразвуковой ванной. Ультразвуковой аппарат зондового типа UP100H (чёрный график) обеспечивает значительно более высокий выход экстракта чаги, чем ультразвуковая ванна (красный график).

Интенсивная ультразвуковая экстракция с использованием ультразвукового зонда

Ультразвуковой аппарат зондового типа, в свою очередь, оснащён наконечником – так называемым сонотродом, или зондом, – который можно вводить непосредственно в образец, обеспечивая более сфокусированное и локальное воздействие ультразвуковой энергии. Это приводит к значительно более эффективному разрушению клеток и экстракции биоактивных соединений, особенно в плотных или труднодоступных участках образца.
Сфокусированное и локальное воздействие ультразвуковой энергии, обеспечиваемое ультразвуковым аппаратом зондового типа, гарантирует, что хитин получает достаточно энергии для разрушения.
Кроме того, зонд можно перемещать в различные участки образца, создавая дополнительное макроперемешивание, чтобы обеспечить достаточную обработку ультразвуком всех частей гриба. Это особенно важно для грибов с толстыми клеточными стенками или плотными структурами, для которых полную экстракцию другими методами бывает трудно обеспечить.

Ультразвуковой зонд и ультразвуковая ванна для экстракции грибов

Таким образом, высокая интенсивность обработки ультразвуком с помощью зонда необходима для разрушения хитина в клеточных стенках грибов и высвобождения биоактивных соединений. Сфокусированное и локальное воздействие ультразвуковой энергии, обеспечиваемое ультразвуковым аппаратом зондового типа, гарантирует достаточную обработку хитина ультразвуком, что приводит к более эффективной и полной экстракции биоактивных соединений из грибов.
Ультразвуковой аппарат зондового типа обычно считается более эффективным для экстракции грибов, поскольку он может обеспечивать более равномерную и полную экстракцию биоактивных соединений по сравнению с ультразвуковой ванной.
Узнайте больше о различиях между ультразвуковой обработкой с помощью ультразвукового зонда и ультразвуковой ванны!
 

Какой растворитель идеально подходит для ультразвуковой экстракции грибов?

Обработка ультразвуком как метод экстракции совместима с любым растворителем. Это означает, что подходящий растворитель необходимо выбирать с учётом вида грибов и биоактивных соединений, которые требуется извлечь.
Грибы содержат разнообразные биоактивные соединения, такие как полисахариды, бета-глюканы, тритерпеноиды, фенольные соединения и эргостерол, для которых показаны различные полезные для здоровья свойства. Экстракцию этих биоактивных соединений из грибов можно проводить с использованием различных растворителей, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Ниже приведены некоторые растворители, обычно используемые для экстракции биоактивных соединений из грибов:

• Вода: Вода – распространённый растворитель для экстракции биоактивных соединений из грибов. Полисахариды и бета-глюканы растворимы в воде, что делает её идеальным растворителем для экстракции этих соединений. Вода также является безопасным и нетоксичным растворителем, что делает её идеальным растворителем для пищевых продуктов и лекарственных средств.
• Этанол: Этанол – полярный растворитель, обычно используемый для экстракции фенольных соединений и тритерпеноидов из грибов. Этанол также можно использовать для экстракции полисахаридов и бета-глюканов, но с меньшим выходом, чем при использовании воды.
• Водный раствор этанола: Водный раствор этанола представляет собой смесь воды и этанола. Соотношение воды и этанола можно регулировать в соответствии с требованиями. Использование водного раствора этанола в качестве растворителя имеет ряд преимуществ перед использованием только воды или только этанола. Во-первых, добавление этанола в воду может улучшить растворимость определённых биоактивных соединений, которые плохо растворяются в одной лишь воде, например некоторых фенольных соединений и тритерпеноидов. Во-вторых, использование водного раствора этанола может обеспечить более высокий выход экстракции по сравнению с использованием только воды или только этанола, поскольку он позволяет извлекать более широкий спектр биоактивных соединений.
  Выбор концентрации этанола в водном растворе, используемом в качестве растворителя, зависит от полярности извлекаемых биоактивных соединений. Более высокая концентрация этанола (70–100%) может использоваться для экстракции менее полярных соединений, а более низкая концентрация этанола (30–50%) может использоваться для экстракции более полярных соединений.
• Метанол: Метанол – ещё один полярный растворитель, который можно использовать для экстракции фенольных соединений из грибов. Метанол токсичен, поэтому его следует использовать с осторожностью. Для удаления метанола после экстракции требуется сложная очистка.
• Ацетон: Ацетон – неполярный растворитель, обычно используемый для экстракции эргостерола из грибов. Ацетон легковоспламеняем и токсичен, поэтому его следует использовать с осторожностью.
• Гексан: Гексан – неполярный растворитель, который можно использовать для экстракции липофильных соединений из грибов. Гексан легковоспламеняем и токсичен, поэтому его следует использовать с осторожностью.

Выбор растворителя для экстракции биоактивных соединений из грибов зависит от типа извлекаемого соединения и предполагаемого применения. Вода и водный раствор этанола обычно являются наиболее безопасными и наиболее часто используемыми растворителями для экстракции биоактивных соединений из грибов. Однако другие растворители, такие как этанол, метанол, ацетон и гексан, могут использоваться для конкретных применений или когда экстракции водой недостаточно. Важно использовать эти растворители с осторожностью и соблюдать соответствующие правила безопасности.