Extraktion av betaglukaner från svampar med hjälp av ultraljud

Att extrahera betaglukaner från svampar för laboratorietestning eller produktionsändamål innebär en kombination av hackning, malning eller krossning av svamparna, ultraljudsassisterad extraktion och utfällning av betaglukaner. Här är en förenklad översikt över extraktionsprocessen för betaglukaner, tillsammans med exempelvolymer och vikter för ett experiment i labbskala. Observera att de specifika förhållandena och måtten kan variera beroende på vilken typ av svamp och vilken renhet av betaglukan som krävs.

Material och utrustning

• Svamp (t.ex. 100 g hackad eller skivad svamp)
• Kallt destillerat vatten (t.ex. 500 ml)
• Mixer eller kvarn
• Bägare eller kolvar av glas
• Filterpapper eller en vakuumfiltreringsinstallation
• Centrifug (tillval)
• Alkohol (t.ex. etanol) för nederbörd
• Kylskåp
• Torkugn

Protokoll för extraktion av betaglukan

1. Mal eller krossa svampen (t.ex. Chaga eller Lion’ Mansvamp) till grova partiklar på ca 1 till 3 millimeter. Använd till exempel 100 g torkade svamppartiklar.
2. Tillsätt sedan svamppartiklarna i en glasbägare eller kolv.
3. Tillsätt sedan 500 ml destillerat vatten i bägaren som innehåller svamppartiklarna som ska extraheras. Förhållandet mellan vatten och svamp kan variera beroende på den specifika svamptypen och partikelstorleken.
4. Efter att du rört om uppslamningen, sonikera blandningen med hjälp av en ultraljudslaboratorium homogenisator (t.ex. UP400St med 22 mm sonotrode vid 100 % amplitud eller UP200Ht med 14 mm sonotrode vid 100 % amplitud) och håll en temperatur under 90 °C. Lägre temperaturer hjälper till att bevara värmekänsliga föreningar, såsom betaglukaner, under extraktionen. Sonicate i ca 5 till 10 minuter när du använder UP400St och i 10 till minuter när du använder UP200Ht, respektive. Observera att temperaturen och extraktionstiden kan variera beroende på vilken ultraljudseffekt som används. Självklart, större volymer kommer att kräva längre ultraljudsbehandling gånger.
5. Filtrera den sonikerade blandningen genom filterpapper eller använd en vakuumfiltreringsinställning för att separera vätskan (som innehåller de extraherade betaglukanerna) från de fasta svampresterna.
6. Fäll sedan ut betaglukanerna från vätskan genom att tillsätta alkohol (t.ex. etanol). Vanligtvis kan du använda 2-3 volymer alkohol för nederbörd.
7. Förvara sedan blandningen i kylskåp i flera timmar så att betaglukanerna kan fällas ut.
8. Efter utfällningen kan du dekantera vätskan försiktigt 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.

Svampar uppvisar variationer i sina egenskaper. Därför kan extraktionsprocessen för betaglukan skilja sig åt beroende på faktorer som den specifika svamparten, svampens tillstånd (torkat eller färskt), partikelstorlek och extraktionstemperaturen. För att optimera din extraktionsprocedur, överväg att experimentera med olika parametrar, inklusive att variera förhållandet mellan fast och vätska, justera temperaturer, utforska olika lösningsmedel och testa olika ultraljudsbehandling varaktigheter och amplitudinställningar.

Ultraljudsassisterad enzymatisk extraktion av betaglukan

Ultraljudsassisterad enzymatisk extraktion är en metod som används för att extrahera betaglukaner från svampar med hjälp av en kombination av enzymer och ultraljudsvågor. Denna process förbättrar extraktionens effektivitet genom att bryta ner svampens cellväggar och underlätta frisättningen av betaglukaner.

Uppskalning av betaglukanextraktion från svamp

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

Uppskalning av batchextrahering

Om du planerar att skala upp med hjälp av en batchextraktionsmetod rekommenderar vi att du ökar batchvolymen samtidigt som du håller förhållandet mellan fast ämne och vätska och alla andra parametrar konstanta. Om du fortsätter att använda samma ultraljud homogenisator, se till att proportionellt öka ultraljudsbehandling tid. För satser som överstiger 1 liter kan du överväga att införliva en långsam omrörare för att bibehålla partikelsuspensionen och förbättra extraktionsenhetligheten. Bilden nedan visar en 8-liters satsutvinningsinstallation med hjälp av en UP400St ultraljudshomogenisator i kombination med en laboratorieomrörare.

Inline Mushroom Extraktion

För dem som är intresserade av att kontinuerligt extrahera större mängder betaglukaner från svampar erbjuder Hielscher Ultrasonics flödescellsreaktorer designade för extraktion av botaniskt material. Om detta gäller dig uppmanar vi dig att kontakta oss direkt för mer information. Vårt tekniska team hjälper gärna till att bestämma den mest lämpliga installationen för dina specifika behov. Att genomföra experimentet i labbskala som nämndes tidigare med dina specifika svamparter kan dock vara ovärderligt för att förstå de exakta processkraven. Bilden nedan visar en stor flödescellreaktor med en UIP4000hdT ultraljudshomogenisator för att extrahera betaglukaner vid cirka 50 till 200 liter svamplösningsmedelsslam per timme.

Empirisk betaglukankoncentration av svamparter

Nedan hittar du en lista över empiriska betaglukankoncentrationer som extraherats från olika svamparter.

Svamp arter	Totalt 1,3–1,6-β-D-glukan (g/100 g torrvikt)
Boletus pinophilus	9,8%
Suillus granulatus	13,3%
Craterellus cornucopioider	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-glukaninnehåll i de analyserade vildväxande och odlade svamparna, Källa: Mirończuk-Chodakowska et al. (2017): Kvantitativ utvärdering av 1,3-1,6-β-D-glukaninnehåll i vildväxande arter av ätliga polska svampar. Rocz Panstw Zakl Hig 2017; 68(3):281-290.