Високоефикасна екстракција чаге соникацијом

Печурке чаге (Inonotus obliquus) богате су веома снажним фитохемикалијама (нпр. полисахаридима, бетулинском киселином, тритерпеноидима), за које је познато да доприносе здрављу и борби против болести. Примена ултразвучне фреквенције велике снаге за екстракцију чаге представља преферирану технику за добијање врхунских екстраката чаге највишег квалитета и приноса.

Екстракти печурке чаге добијени ултразвуком

Ултразвучна екстракција је високоефикасна техника ослобађања фитохемијских једињења из природних сировина, као што су биљке и гљиве.
Печурке чаге богате су различитим једињењима, као што су полисахариди, тритерпени и полифеноли, која су одговорна за већину њених повољних дејстава на здравље и терапијских дејстава. Главна биоактивна једињења чаге су полисахариди (нпр. β-глукани, протеогликани који садрже d-галактозу, d-глукозу, d-ксилозу и d-манозу), тритерпеноиди (нпр. бетулин, бетулинска киселина), полифеноли и фитостероли (нпр. инотодиол), поред осталих једињења.

Ултразвучна екстракција ефикасно разара ћелије печурке чаге и ослобађа унутарћелијска једињења (тј. биоактивне фитохемикалије) у растварач. Ултразвучна екстракција заснива се на принципу акустичне кавитације. Ефекти ултразвучне / акустичне кавитације су велике смицајне силе, турбуленција и изражене разлике притиска. Ове сономеханичке силе разарају ћелијске структуре, као што су хитински ћелијски зидови печурака, подстичу пренос масе између материјала чаге и растварача и омогућавају веома високе приносе екстракта у брзом процесу. Поред тога, соникација подстиче стерилизацију екстраката уништавањем бактерија и микроба. Инактивација микроорганизама соникацијом резултат је разорног деловања кавитационих сила на ћелијску мембрану, стварања слободних радикала и локализованог загревања.

Зашто је ултразвучна екстракција чаге толико повољна?

Ултразвучна екстракција примењује се у многим областима производње екстраката, нпр. екстраката биљних сировина и лековитог биља за храну, додатке исхрани, фармацеутске и козметичке производе. Веома истакнут пример ултразвучне екстракције јесте екстракција канабидиола (CBD) и других једињења из биљке канабиса.
Пошто је ултразвучна екстракција нетермичка техника екстракције, биоактивна једињења благо се обрађују ултразвучним таласима, чиме се спречава термичка разградња осетљивих биљних једињења. Сви параметри ултразвучног процеса, тј. амплитуда, интензитет, температура и притисак, могу се прецизно контролисати. То омогућава прецизну контролу процеса и квалитета и олакшава понављање и репродуковање једном постигнутих резултата екстракције. Произвођачи екстраката цене ултразвучну обраду због поуздане поновљивости процеса, која помаже у стандардизацији процеса и производа на високом нивоу квалитета.

Екстракти чаге високог квалитета и високог приноса добијени соникацијом

Истраживања потврђују да екстракти печурке чаге добијени ултразвуком садрже више тритерпеноида него конвенционални екстракт добијен врелом водом. Техника ултразвучне екстракције подстиче ослобађање и изоловање свих важних једињења из печурака чаге (I. obliquus). Екстракција потпомогнута ултразвуком надмашује алтернативне методе екстракције захваљујући већој ефикасности и повећаној биорасположивости биоактивних фитохемикалија у екстракту печурке. Одломци из научних истраживања показују високу ефикасност и висок принос ултразвучне екстракције чаге.

Екстракција полисахарида из чаге

Zhang и сар. користили су екстракцију потпомогнуту ултразвуком како би утврдили оптималне услове за екстракцију полисахарида из I. obliquus, при чему су најбољи услови подразумевали употребу воде као растварача током 15 минута на 95 °C уз екстракцију на ултразвучној фреквенцији, чиме је остварена вредност екстракције од 1,82%

Екстракција бетулина / бетулинске киселине из чаге

Резултати показују да је ултразвук имао активну улогу у екстракцији бетулина и бетулинске киселине јер може да изазове отварање ћелијских зидова и поспешује пренос масе и топлоте. То, заузврат, помаже да се жељена фитохемијска једињења успешно екстрахују за кратко време уз високу ефикасност. Мало повећање приноса након додавања корака екстракције растварачем после соникације указало је на то да је већина ових једињења већ морала бити екстрахована из биомасе. Добијени резултати указују на максималну количину бетулина у биомаси која се може екстраховати. (Alhazmi, 2017) У целини, соникација је драстично повећала принос бетулина и бетулинске киселине.

Протокол екстракције корак по корак

Да би се из гљива чаге (Inonotus obliquus) изоловао снажан екстракт пуног спектра, примењује се протокол екстракције у два корака уз употребу ултразвука велике снаге.
Материјал: Осушена I. obliquus (100g) уситњава се на мање комаде од приближно 1,3cm² (0,5×0,5 инча). Уситњени материјал гљиве ставља се у стаклену лабораторијску чашу од 1,5L.

1. Корак: Ултразвучна хладна екстракција: Осушена, самлевена чага суспендује се у 1000 mL 60% етанола у пречишћеној или дестилованој води (v/v; 60% етанола : 40% воде) додавањем смеше растварача у стаклену лабораторијску чашу са чагом. За екстракцију се користи ултразвучни екстрактор UP400St опремљен сонотродом S24d22L2D. Ултразвучни рог (сонотрода) уређаја урања се у суспензију гљиве и растварача. Употреба мешалице је опциона, али може помоћи да се биљне честице равномерно доводе до сонотроде. Уверите се да сонотрода не додирује зидове чаше. Подесите амплитуду на 100% и соницирајте приближно 10 min. UP400St се испоручује са прикључним сензором температуре. Повежите термопар са ултразвучним уређајем и убаците сензор у суспензију. У дигиталном менију ултразвучног уређаја UP400St можете подесити горњу границу температуре. Ултразвучни уређај ће паузирати када се достигне ова максимална температура и аутоматски ће се покренути чим суспензија достигне доњу вредност подешеног ∆T. Препоручене вредности ∆T су приближно 30°C као горња и 20°C као доња вредност температуре. Употреба воденог или леденог купатила помаже да температура током соникације остане ниска. Након соникације, чврсти делови гљиве уклањају се филтрацијом и пресовањем. Растварач са екстрахованим фитохемијским једињењима подвргава се вакуумском или ротационом испаравању, тако да се на крају добија фракција чаге из етанолне екстракције. Преостали чврсти делови чаге могу се користити за опциони други корак потапања, ултразвучну топлу екстракцију.
2. Корак (опционо): Ултразвучна топла екстракција: Сировина чаге издвојена након прве екстракције користи се у другом кораку ултразвучне топле екстракције да би се изоловала фракција фитохемијских једињења која су још преостала у гљивама чаге. Материјал гљиве ставља се у стаклену лабораторијску чашу, додаје се 600mL свежег раствора растварача са 60% етанола : 40% воде и загрева на приближно 70°C. Током соникације температура може порасти до 95°C. Додатна топлота поспешује ослобађање преосталих фитохемијских једињења. Пошто су готово сва једињења осетљива на топлоту екстрахована у температурно контролисаним условима у кораку 1, овај други корак може се опционо применити како би се добио веома снажан екстракт који садржи сва фитохемијска једињења гљиве чаге. Суспензија се соницира уређајем UP400St на исти начин као што је описано изнад. Филтрирајте, пресујте и одвојите гљиве од воденог екстракта. Фитохемијски састојци из друге екстракције такође се изолују испаравањем.

Обе фракције екстракта чаге, добијене екстракцијом водом и етанолом, мешају се како би се добио екстракт гљиве чаге пуног спектра. Овај екстракт се може формулисати у различите производе, као што су тинктуре, капсуле или јестиви производи.

Овај процес се може потпуно линеарно скалирати на било коју другу запремину. Применом истих ултразвучних параметара (ултразвучни интензитет Ws/L, притисак, температура, концентрација чврсто:течно), сви једном постигнути резултати ултразвучне екстракције чаге могу се једноставно пренети на веће (или мање) запремине, уз постизање истих резултата (тј. приноса и ефикасности процеса).

Екстракти гљива произведени ултразвуком богати су полисахаридима, који су познати по бројним благотворним ефектима на здравље. Ултразвучни уређај UP100H је ултразвучни екстрактор снаге 100 вати за ефикасну екстракцију лековитих гљива као што су чага, лавља грива, реиши или кордицепс.

Ваш избор растварача

Ултразвучна екстракција је компатибилна са било којим растварачем. То вам омогућава да користите растварач по свом избору. У горенаведеном протоколу екстракције чаге препоручујемо раствор растварача који садржи 60% етанола : 40% воде (v/v). Комбинација етанола и воде омогућава ослобађање фитохемикалија различите поларности. Алтернативно, може се применити двофазна екстракција уз употребу етанола у првом кораку екстракције и воде у другом кораку екстракције. Ултразвучна екстракција комбинацијом растварача која се састоји од алкохола и воде ослобађа фитохемикалије растворљиве у води и алкохолу из гљива као што је чага.
Стога је екстракција од суштинског значаја за добијање чистих и потентних екстраката гљива.
Други растварачи који се користе за екстракцију гљиве Inonotus obliquus укључују изопропанол, метанол, метанол који садржи 10% сирћетне киселине и етил-ацетат, између осталих. За екстракте прехрамбеног квалитета препоручује се нетоксичан растварач, јер након уклањања растварача (нпр. испаравањем) у екстракту понекад могу остати његове заостале количине у траговима.

Зашто ултразвучне каде дају недовољне резултате екстракције чаге?

Ултразвучне каде се обично користе за благо чишћење. У ултразвучној кади акустична кавитација настаје неконтролисано и неравномерно је распоређена у релативно великом резервоару. Ако стаклену чашу са мешавином гљива и растварача ставите у ултразвучну каду, већ слаби ултразвучни таласи морају да прођу кроз зидове чаше, што додатно смањује интензитет ултразвука. То значи да је интензитет ултразвука у ултразвучном резервоару за чишћење преслаб за ефикасну екстракцију гљива. Ћелијски зидови гљива садрже хитин, жилав материјал који ћелије гљива чини веома крутим и тешким за разарање. Да би се ослободила биоактивна једињења из гљива као што је чага, потребан је ултразвук високог интензитета. Ултразвучне сонде стварају много интензивнију акустичну кавитацију, силу која разара ћелијске зидове гљива.
 

Графикон UV-Vis анализе приказује поређење екстракције гљиве чаге ултразвучном сондом и ултразвучном кадом. Ултразвучни уређај са сондом UP100H (црна крива) даје значајно веће приносе биоактивних једињења чаге.

 
Прочитајте више о разликама између ултразвучних сонди и ултразвучних када и погледајте како се пореде по ефикасности екстракције!

Ултразвучни уређаји високих перформанси за екстракцију чаге

Ултразвучна екстракција је поуздана технологија обраде која олакшава и убрзава производњу висококвалитетних екстраката из различитих сировина, као што су чага и друге гљиве. Портфолио компаније Hielscher Ultrasonics обухвата читав распон од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја до индустријских система за екстракцију. Стога вам у компанији Hielscher можемо понудити најпогоднији ултразвучни уређај за ваш предвиђени капацитет обраде. Наше особље са дугогодишњим искуством пружиће вам подршку од испитивања изводљивости и оптимизације процеса до уградње вашег ултразвучног система на коначном нивоу производње.
Захваљујући малом простору који заузимају и разноврсним могућностима уградње, наши ултразвучни екстрактори могу се сместити чак и у погоне за прераду пектина са ограниченим простором. Ултразвучни процесори уграђени су широм света у погонима за производњу хране, фармацеутских производа и додатака исхрани.

Hielscher Ultrasonics – Софистицирана опрема за екстракцију

Портфолио производа компаније Hielscher Ultrasonics обухвата читав распон ултразвучних екстрактора високих перформанси за рад у малом и великом обиму. Додатна опрема омогућава лако састављање најпогодније конфигурације ултразвучног уређаја за ваш процес екстракције чаге. Оптимална поставка ултразвучног система зависи од предвиђеног капацитета, запремине, сировине, шаржног или проточног процеса и временског плана.

Шаржна и континуирана проточна обрада

Ултразвучни уређаји Hielscher могу се користити за шаржну и континуирану проточну обраду. Ултразвучна шаржна обрада идеална је за испитивање и оптимизацију процеса и за мали до средњи обим производње. За производњу великих количина гљиве чаге, проточна обрада могла би бити повољнија. Континуирани процес проточног мешања захтева софистицирану поставку – која се састоји од пумпе, црева или цеви и резервоара – али је веома ефикасан, брз и захтева знатно мање рада. Сви индустријски системи могу да раде при повишеним притисцима, што појачава кавитацију, а тиме и ефикасност екстракције. Hielscher Ultrasonics има најпогоднију поставку система за екстракцију за вашу запремину екстракције и циљеве процеса.

Ултразвучни екстрактори за сваки производни капацитет

Асортиман производа компаније Hielscher Ultrasonics обухвата читав спектар ултразвучних процесора, од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја, преко стоних и пилот-система, до потпуно индустријских ултразвучних процесора са капацитетом обраде камионских товара на сат. Комплетан асортиман производа омогућава нам да вам понудимо најпогоднији ултразвучни екстрактор за вашу чагу, као и друге гљиве, капацитет обраде и производне циљеве.
Стони ултразвучни системи идеални су за испитивање изводљивости и оптимизацију процеса. Линеарно повећање обима засновано на утврђеним параметрима процеса омогућава веома лако повећање капацитета обраде од мањих шаржи до производње у пуном комерцијалном обиму. Повећање обима може се постићи уградњом снажније ултразвучне екстракторске јединице или паралелним повезивањем више ултразвучних уређаја у групу. Са моделом UIP16000, Hielscher нуди најснажнији ултразвучни екстрактор на свету.

Прецизно подесиве амплитуде за оптималне резултате

Сви ултразвучни уређаји Hielscher могу се прецизно контролисати и стога су поуздане радне машине у производњи. Амплитуда је један од кључних параметара процеса који утичу на ефикасност и делотворност ултразвучне екстракције фитохемикалија из гљиве чаге (Inonotus obliquus).
Сви процесори компаније Hielscher Ultrasonics омогућавају прецизно подешавање амплитуде. Сонотроде и појачивачки рогови су додаци који омогућавају измену амплитуде у још ширем опсегу. Индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher могу да остваре веома високе амплитуде и обезбеде потребан интензитет ултразвука за захтевне примене. Амплитуде до 200µm могу се лако одржавати непрекидно током рада у режиму 24/7.
Прецизно подешавање амплитуде и стално праћење параметара ултразвучног процеса помоћу паметног софтвера омогућавају вам да сировину од гљива обрађујете у најефикаснијим ултразвучним условима. Оптимална соникација за најбоље резултате екстракције!
Робусност ултразвучне опреме компаније Hielscher омогућава рад у режиму 24/7 под великим оптерећењем и у захтевним окружењима. То ултразвучну опрему компаније Hielscher чини поузданим радним алатом који испуњава ваше захтеве за екстракцију.

Једноставно испитивање без ризика

Ултразвучни процеси могу се у потпуности линеарно скалирати. То значи да се сваки резултат који сте постигли помоћу лабораторијског или стоног ултразвучног уређаја може скалирати уз постизање потпуно истог резултата применом потпуно истих процесних параметара. То чини ултразвучну обраду идеалном за испитивање изводљивости без ризика, оптимизацију процеса и накнадно увођење у комерцијалну производњу. Контактирајте нас да бисте сазнали како соникација може повећати вашу производњу екстракта чаге.

Највиши квалитет – пројектовано и произведено у Немачкој

Као предузеће у породичном власништву којим управља породица, Hielscher даје предност највишим стандардима квалитета за своје ултразвучне процесоре. Сви ултразвучни уређаји пројектују се, производе и темељно испитују у нашем седишту у Телтову код Берлина, у Немачкој. Робусност и поузданост ултразвучне опреме компаније Hielscher чине је поузданим ослонцем у вашој производњи. Рад у режиму 24/7 под пуним оптерећењем и у захтевним окружењима природна је одлика екстрактора високих перформанси компаније Hielscher.
Можете купити ултразвучни процесор Hielscher у различитим величинама, прецизно конфигурисан према захтевима вашег процеса екстракције гљива. Од обраде гљива у малој лабораторијској чаши до мешања суспензија гљива у континуалном протоку на индустријском нивоу, Hielscher Ultrasonics нуди одговарајући ултразвучни уређај за вас! Контактирајте нас – радо ћемо вам препоручити идеалну ултразвучну конфигурацију!

Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја: