Extraktion av betaglukaner från svamp med ultraljudsbehandling

Extraktion av betaglukaner från svamp för laboratorietester eller produktion innebär en kombination av hackning, malning eller krossning av svampen, ultraljudsassisterad extraktion och utfällning av betaglukaner. Här följer en förenklad översikt över processen för extraktion av betaglukaner, tillsammans med exempel på volymer och vikter för ett försök i laboratorieskala. Observera att de specifika förhållandena och måtten kan variera beroende på svamptyp och den renhet som krävs för betaglukanerna.

Material och utrustning

• Svamp (t.ex. 100g hackad eller skivad svamp)
• Kallt destillerat vatten (t.ex. 500mL)
• Mixer eller kvarn
• Bägare eller kolvar av glas
• Filterpapper eller utrustning för vakuumfiltrering
• Centrifug (valfritt)
• Alkohol (t.ex. etanol) för utfällning
• Kylskåp
• Torkugn

Protokoll för extraktion av betaglukaner

1. Mal eller krossa svampen (t.ex. sprängticka eller igelkottstaggsvamp) till grova partiklar på cirka 1 till 3 millimeter. Använd exempelvis 100g torkade svamppartiklar.
2. Tillsätt sedan svamppartiklarna till en bägare eller kolv av glas.
3. Tillsätt därefter 500mL destillerat vatten till bägaren med svamppartiklarna som ska extraheras. Förhållandet mellan vatten och svamp kan variera beroende på den specifika svamptypen och partikelstorleken.
4. Efter att du har rört om suspensionen behandlar du blandningen med ultraljud med hjälp av en ultraljudshomogenisator för laboratoriebruk (t.ex. UP400St med en sonotrod på 22mm vid 100% amplitud eller UP200Ht med en sonotrod på 14mm vid 100% amplitud) och håller temperaturen under 90°C. Lägre temperaturer bidrar till att bevara värmekänsliga föreningar, såsom betaglukaner, under extraktionen. Behandla med ultraljud i cirka 5 till 10 minuter vid användning av UP400St respektive i 10 till minuter vid användning av UP200Ht. Observera att temperaturen och extraktionstiden kan variera beroende på den ultraljudseffekt som används. Större volymer kräver naturligtvis längre ultraljudsbehandlingstider.
5. Filtrera den ultraljudsbehandlade blandningen genom filterpapper eller använd utrustning för vakuumfiltrering för att separera vätskan (som innehåller de extraherade betaglukanerna) från de fasta svampresterna.
6. Fäll sedan ut betaglukanerna ur vätskan genom att tillsätta alkohol (t.ex. etanol). Vanligtvis kan du använda 2–3 volymer alkohol för utfällningen.
7. Förvara därefter blandningen i kylskåp i flera timmar så att betaglukanerna kan fällas ut.
8. Efter utfällningen kan du försiktigt dekantera vätskan och samla upp betaglukanfällningen.
9. Torka slutligen betaglukanerna i en ugn vid låg temperatur (t.ex. 40–50°C) tills all alkohol har avlägsnats och du får ett torrt pulver.

Denna video demonstrerar högeffektiv extraktion av igelkottstaggsvamp med ultraljudshomogenisatorn Hielscher UP200Ht.

Svampar har varierande egenskaper. Därför kan processen för extraktion av betaglukaner skilja sig åt beroende på faktorer som den specifika svamparten, svampens tillstånd (torkad eller färsk), partikelstorleken och extraktionstemperaturen. För att optimera din extraktionsprocedur kan du överväga att experimentera med olika parametrar, bland annat genom att variera förhållandet mellan fast material och vätska, justera temperaturer, undersöka olika lösningsmedel och testa olika ultraljudsbehandlingstider och amplitudinställningar.

Ultraljudsassisterad enzymatisk extraktion av betaglukan

Ultraljudsassisterad enzymatisk extraktion är en metod för att extrahera betaglukaner från svamp med en kombination av enzymer och ultraljudsvågor. Processen ökar extraktionens effektivitet genom att bryta ned svampens cellväggar och underlätta frisättningen av betaglukaner.

Uppskalning av extraktion av betaglukaner från svamp

När du har fastställt ett protokoll för extraktion av betaglukaner som uppfyller dina krav kan det vara enkelt att skala upp extraktionsprocessen.

Uppskalning av satsvis extraktion

Om du planerar att skala upp med en satsvis extraktionsmetod rekommenderar vi att du ökar satsvolymen samtidigt som du håller förhållandet mellan fast material och vätska samt alla övriga parametrar konstanta. Om du fortsätter att använda samma ultraljudshomogenisator ska du se till att öka ultraljudsbehandlingstiden proportionellt. För satser som överstiger 1 liter kan du överväga att använda en långsam omrörare för att hålla partiklarna suspenderade och förbättra extraktionens jämnhet. Bilden nedan visar en utrustningsuppställning för satsvis extraktion på 8 liter med en UP400St ultraljudshomogenisator i kombination med en laboratorieomrörare.

Inline-extraktion av svamp

För dig som är intresserad av att kontinuerligt extrahera större mängder betaglukaner från svamp erbjuder Hielscher Ultrasonics flödescellsreaktorer utformade för extraktion av växtmaterial. Om detta är aktuellt för dig uppmuntrar vi dig att kontakta oss direkt för mer information. Vårt tekniska team hjälper gärna till att fastställa den lämpligaste utrustningsuppställningen för dina specifika behov. Att genomföra det tidigare nämnda försöket i laboratorieskala med din specifika svampart kan dock vara ovärderligt för att förstå de exakta processkraven. Bilden nedan visar en stor flödescellsreaktor med en UIP4000hdT ultraljudshomogenisator för extraktion av betaglukaner med en kapacitet på cirka 50 till 200 liter suspension av svamp och lösningsmedel per timme.

Empiriskt fastställd betaglukankoncentration hos svamparter

Nedan hittar du en lista över empiriskt fastställda koncentrationer av betaglukan som extraherats från olika svamparter.

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.