Prečo je ultrazvuk sondového typu najlepší na extrakciu húb?

Pýtate sa, prečo vám extrakcia húb pomocou ultrazvukového kúpeľa alebo ultrazvukovej čistiacej nádrže neposkytne požadovaný výťažok extraktu? Tu sa dozviete všetko, čo potrebujete vedieť o tuhých bunkových stenách húb obsahujúcich chitín, najlepšej technike extrakcie a vhodných rozpúšťadlách!

Prečo potrebujem intenzívne sily na extrakciu húb?

Všetky jedlé huby majú bunkové steny vyrobené z chitínu, rovnakého materiálu, z ktorého sa tvoria kôrovce a škrupiny hmyzu. Chitín je veľmi silný materiál, ktorý dodáva hubovým bunkám vysokú húževnatosť. Bunková stena vytvára bariéru pre intracelulárne kompartmenty, ktoré obsahujú bioaktívne molekuly húb. Dôležitými molekulami húb sú napríklad α- a β-glukány, polysacharidy, terpény, antioxidanty, vitamíny alebo halucinogénne zlúčeniny. Každý druh huby obsahuje jedinečnú škálu bioaktívnych zlúčenín. Aby sa tieto zdraviu prospešné látky uvoľnili z buniek húb, musia sa bunkové steny rozložiť. Vzhľadom na obsah chitínu je narušenie hubovej bunky náročnou úlohou a vyžaduje si určité znalosti a sofistikované vybavenie.

Rozbitie bunkových stien húb obsahujúcich chitín pomocou sonikácie

Whilst chitin is a great source of fiber, prebiotics and antioxidants, the problem is, that humans do not have the ability to break down chitin. This means also, that when you consume raw untreated mushrooms, you won’t benefit from many of the bioactive compounds in mushroom, because they are entrapped within cells, which are protected by strong chitin-containing cell walls.
Ultrazvuková extrakcia robí bioaktívne zlúčeniny z húb biologicky dostupnými, takže ľudské telo môže živinu rýchlo a úplne absorbovať. Okrem toho sú v ultrazvukových hubových extraktoch koncentrované prospešné živiny, takže aj malé množstvo hubového extraktu poskytuje požadované zdraviu prospešné výsledky.

Ultrazvuk na extrakciu húb

Ultrazvuk je proces, pri ktorom sa vysokofrekvenčné zvukové vlny používajú na vytváranie kavitačných bublín v kvapaline. Keď sa tieto bubliny zrútia, vytvárajú intenzívne lokalizované šmykové sily, ktoré môžu rozložiť bunky a uvoľniť obsah buniek do kvapaliny.
Pri extrakcii húb sa ultrazvuk môže použiť na rozbitie bunkových stien húb a uvoľnenie ich bioaktívnych zlúčenín do rozpúšťadla. Existujú dva typy ultrazvukových prístrojov: kúpeľný a sondový typ.

Prečo môj ultrazvukový kúpeľ poskytuje zlé výsledky extrakcie húb?

Ultrazvukový prístroj kúpeľového typu je zariadenie, v ktorom sa vzorka umiestni do nádoby naplnenej rozpúšťadlom a ultrazvukové vlny sa aplikujú na celú nádobu. Táto metóda je známa ako pomerne neúčinná, pretože ultrazvukový kúpeľ rozdeľuje ultrazvukovú energiu nerovnomerne a s nízkou intenzitou. Keďže v ultrazvukovom kúpeli sa vzorka huby sonikuje nepriamo, ultrazvuk nemôže preniknúť hlboko do vzorky. Ultrazvukové vlny musia prejsť stenami cievy predtým, ako zasiahnu hubový materiál. Tým sa už aj tak ultrazvukové vlny ultrazvukovej nádrže s nízkou intenzitou ešte viac znížia.

Tieto UV-Vis merania ukazujú významný extrakčný rozdiel medzi ultrazvukovou sondou a ultrazvukovým kúpeľom. Ultrazvukový ultrazvuk sondy UP100H (čierny graf) poskytuje výrazne vyšší výťažok z huby chaga ako ultrazvukový kúpeľ (červený graf).

Intenzívna ultrazvuková extrakcia pomocou ultrazvukovej sondy

Na druhej strane je ultrazvukový prístroj sondového typu vybavený hrotom – takzvaná sonotóda alebo sonda – ktoré je možné vložiť priamo do vzorky, čo umožňuje sústredenejšiu a lokalizovanejšiu aplikáciu ultrazvukovej energie. Výsledkom je výrazne efektívnejšie narušenie buniek a extrakcia bioaktívnych zlúčenín, najmä v hustých alebo ťažko dostupných oblastiach vzorky.
Sústredená a lokalizovaná aplikácia ultrazvukovej energie poskytovanej ultrazvukovým ultrazvukom typu sondy zaisťuje, že chitín je vystavený dostatočnému množstvu energie na rozklad.
Okrem toho je možné sondu presúvať do rôznych oblastí vzorky, čím sa vytvára ďalšie makro miešanie, aby sa zabezpečilo, že všetky časti huby sú primerane sonikované. To je obzvlášť dôležité pre huby s hrubými bunkovými stenami alebo hustými štruktúrami, kde môže byť náročné zabezpečiť úplnú extrakciu inými metódami.

Ultrazvuková sonda vs ultrazvukový kúpeľ na extrakciu húb

Stručne povedané, vysoká intenzita sondového typu je potrebná na rozklad chitínu v bunkových stenách húb a uvoľnenie bioaktívnych zlúčenín. Sústredená a lokalizovaná aplikácia ultrazvukovej energie poskytovanej ultrazvukovým ultrazvukom typu sondy zaisťuje, že chitín je primerane sonikovaný, čo vedie k efektívnejšej a dôkladnejšej extrakcii bioaktívnych zlúčenín z húb.
Ultrazvuk typu sondy sa vo všeobecnosti považuje za účinnejší na extrakciu húb, pretože môže poskytnúť rovnomernejšiu a dôkladnejšiu extrakciu bioaktívnych zlúčenín v porovnaní s ultrazvukom kúpeľového typu.
Prečítajte si viac o rozdieloch v ultrazvukovom spracovaní pomocou ultrazvukovej sondy a ultrazvukového kúpeľa!
 

Aké je ideálne rozpúšťadlo na ultrazvukovú extrakciu húb?

Ultrazvuk ako extrakčná metóda je kompatibilný s akýmkoľvek rozpúšťadlom. To znamená, že výber správneho rozpúšťadla sa musí vykonať s prihliadnutím na druhy húb a bioaktívne zlúčeniny, ktoré by sa mali extrahovať.
Huby obsahujú rôzne bioaktívne zlúčeniny, ako sú polysacharidy, beta-glukány, triterpenoidy, fenolové zlúčeniny a ergosterol, u ktorých sa preukázalo, že majú rôzne zdravotné výhody. Extrakciu týchto bioaktívnych zlúčenín z húb je možné dosiahnuť pomocou rôznych rozpúšťadiel, z ktorých každé má svoje výhody a nevýhody. Tu sú niektoré z bežne používaných rozpúšťadiel na extrakciu bioaktívnych zlúčenín z húb:

• Voda: Voda je bežným rozpúšťadlom na extrakciu bioaktívnych zlúčenín z húb. Polysacharidy a beta-glukány sú rozpustné vo vode, čo z nich robí ideálne rozpúšťadlo na extrakciu týchto zlúčenín. Voda je tiež bezpečné a netoxické rozpúšťadlo, vďaka čomu je ideálnym rozpúšťadlom pre potraviny a lieky.
• Etanol: Etanol je polárne rozpúšťadlo, ktoré sa bežne používa na extrakciu fenolových zlúčenín a triterpenoidov z húb. Etanol sa môže použiť aj na extrakciu polysacharidov a beta-glukánov, ale s nižším výťažkom ako voda.
• Vodný etanol: Vodný etanol znamená zmes vody a etanolu. Pomer vody k etanolu je možné prispôsobiť požiadavkám. Použitie vodného etanolu ako rozpúšťadla má oproti použitiu vody alebo samotného etanolu niekoľko výhod. Po prvé, pridanie etanolu do vody môže zlepšiť rozpustnosť určitých bioaktívnych zlúčenín, ktoré nie sú veľmi rozpustné len vo vode, ako sú niektoré fenolové zlúčeniny a triterpenoidy. Po druhé, použitie vodného etanolu môže viesť k vyšším výťažkom extrakcie v porovnaní s vodou alebo samotným etanolom, pretože dokáže extrahovať širšiu škálu bioaktívnych zlúčenín.
  Voľba koncentrácie etanolu vo vodnom etanolovom rozpúšťadle závisí od polarity extrahovaných bioaktívnych zlúčenín. Vyššia koncentrácia etanolu (70-100%) sa môže použiť na extrakciu menej polárnych zlúčenín, zatiaľ čo nižšia koncentrácia etanolu (30-50%) sa môže použiť na extrakciu viac polárnych zlúčenín.
• Metanol: Metanol je ďalšie polárne rozpúšťadlo, ktoré možno použiť na extrakciu fenolových zlúčenín z húb. Metanol je toxický, preto by sa mal používať opatrne. Na odstránenie metanolu po extrakcii je potrebné sofistikované čistenie.
• Acetón: Acetón je nepolárne rozpúšťadlo, ktoré sa bežne používa na extrakciu ergosterolu z húb. Acetón je horľavý a toxický, preto by sa mal používať opatrne.
• Hexán: Hexán je nepolárne rozpúšťadlo, ktoré možno použiť na extrakciu lipofilných zlúčenín z húb. Hexán je horľavý a toxický, preto by sa mal používať opatrne.

Výber rozpúšťadla na extrakciu bioaktívnych zlúčenín z húb závisí od typu extrahovanej zlúčeniny a zamýšľanej aplikácie. Voda a vodný etanol sú vo všeobecnosti najbezpečnejšie a najčastejšie používané rozpúšťadlá na extrakciu bioaktívnych zlúčenín z húb. Iné rozpúšťadlá, ako je etanol, metanol, acetón a hexán, sa však môžu použiť na špecifické aplikácie alebo keď nie je dostatočná extrakcia vodou. Je dôležité používať tieto rozpúšťadlá opatrne a dodržiavať príslušné bezpečnostné postupy.