Екстракція бета-глюканів із грибів за допомогою ультразвукової обробки

Екстракція бета-глюканів із грибів для лабораторних випробувань або виробничих цілей включає поєднання нарізання, подрібнення або розмелювання грибів, екстракцію за допомогою ультразвуку та осадження бета-глюканів. Нижче наведено спрощений опис процесу екстракції бета-глюканів, а також приклади об’ємів і мас для лабораторного експерименту. Зверніть увагу, що конкретні умови та вимірювання можуть змінюватися залежно від виду гриба та необхідної чистоти бета-глюканів.

Матеріали та обладнання

• Гриби (наприклад, 100g нарізаних або подрібнених грибів)
• Холодна дистильована вода (наприклад, 500mL)
• Блендер або подрібнювач
• Скляні хімічні стакани або колби
• Фільтрувальний папір або установка для вакуумної фільтрації
• Центрифуга (необов’язково)
• Спирт (наприклад, етанол) для осадження
• Холодильник
• Сушарна шафа

Протокол екстракції бета-глюканів

1. Подрібніть або розмеліть гриби (наприклад, чагу або гриб лев’яча грива) до грубих частинок розміром приблизно 1–3 millimeters. Наприклад, використайте 100g сухих частинок грибів.
2. Потім додайте частинки грибів до скляного хімічного стакана або колби.
3. Далі додайте 500mL дистильованої води до стакана з частинками грибів, які підлягають екстракції. Співвідношення води до грибів може змінюватися залежно від конкретного виду гриба та розміру частинок.
4. Після перемішування суспензії піддайте суміш ультразвуковій обробці за допомогою лабораторного ультразвукового гомогенізатора (наприклад, UP400St із сонотродом 22mm при амплітуді 100% або UP200Ht із сонотродом 14mm при амплітуді 100%) і підтримуйте температуру нижче 90°C. Нижчі температури допомагають зберегти термочутливі сполуки, такі як бета-глюкани, під час екстракції. Проводьте ультразвукову обробку протягом приблизно 5–10 хвилин, використовуючи UP400St, і протягом 10–… хвилин, використовуючи UP200Ht, відповідно. Зверніть увагу, що температура та час екстракції можуть змінюватися залежно від використовуваної ультразвукової потужності. Звісно, більші об’єми вимагатимуть довшого часу ультразвукової обробки.
5. Відфільтруйте суміш після ультразвукової обробки через фільтрувальний папір або скористайтеся установкою для вакуумної фільтрації, щоб відокремити рідку фазу (що містить екстраговані бета-глюкани) від твердого залишку грибів.
6. Потім осадіть бета-глюкани з рідини, додавши спирт (наприклад, етанол). Зазвичай можна використовувати 2–3 об’єми спирту для осадження.
7. Після цього зберігайте суміш у холодильнику протягом кількох годин, щоб бета-глюкани осіли.
8. Після осадження можна обережно злити рідину та зібрати осад бета-глюканів.
9. Нарешті, висушіть бета-глюкани в печі за низької температури (наприклад, 40–50°C), доки весь спирт не буде видалено, і ви отримаєте сухий порошок.

У цьому відео продемонстровано високоефективну екстракцію їжовика гребінчастого за допомогою ультразвукового гомогенізатора Hielscher UP200Ht.

Гриби мають різні характеристики. Тому процес екстракції бета-глюканів може відрізнятися залежно від таких факторів, як конкретний вид гриба, стан грибів (сухі або свіжі), розмір частинок та температура екстракції. Щоб оптимізувати процедуру екстракції, спробуйте експериментувати з різними параметрами, зокрема змінювати співвідношення твердого речовини до рідкої фази, регулювати температури, досліджувати різні розчинники та тестувати різну тривалість ультразвукової обробки та налаштування амплітуди.

Ультразвукова допоміжна ферментативна екстракція бета-глюканів

Ультразвукова допоміжна ферментативна екстракція – це метод, що використовується для екстракції бета-глюканів із грибів за допомогою поєднання ферментів та ультразвукових хвиль. Цей процес підвищує ефективність екстракції, руйнуючи клітинні стінки грибів та сприяючи вивільненню бета-глюканів.

Масштабування екстракції бета-глюканів із грибів

Після встановлення протоколу екстракції бета-глюканів, який відповідає вашим вимогам, масштабування процесу екстракції може бути досить простим завданням.

Масштабування партійної екстракції

Якщо ви плануєте масштабування за допомогою методу партійної екстракції, ми рекомендуємо збільшувати об’єм партії, зберігаючи незмінними співвідношення твердого речовини до рідкої фази та всі інші параметри. Якщо ви продовжуєте використовувати той самий ультразвуковий гомогенізатор, обов’язково пропорційно збільшіть час ультразвукової обробки. Для партій, що перевищують 1 літр, варто розглянути можливість використання повільної мішалки для підтримки суспензії частинок та покращення однорідності екстракції. На зображенні нижче показано установку для партійної екстракції об’ємом 8 літрів, що використовує ультразвуковий гомогенізатор UP400St у поєднанні з лабораторною мішалкою.

Безперервна екстракція грибів

Для тих, хто зацікавлений у безперервній екстракції більших кількостей бета-глюканів із грибів, Hielscher Ultrasonics пропонує реактори з проточною коміркою, розроблені для екстракції рослинної сировини. Якщо це стосується вас, ми заохочуємо вас звертатися до нас безпосередньо для отримання додаткової інформації. Наша технічна команда буде рада допомогти визначити найбільш підходящу установку для ваших конкретних потреб. Однак проведення лабораторного експерименту, згаданого вище, з вашим конкретним видом грибів може бути неоціненним для розуміння точних вимог до процесу. На зображенні нижче показано великий реактор з проточною коміркою з ультразвуковим гомогенізатором UIP4000hdT для екстракції бета-глюканів зі швидкістю приблизно 50–200 літрів суспензії грибів і розчинника на годину.

Емпірична концентрація бета-глюканів у різних видах грибів

Нижче наведено список емпіричних концентрацій бета-глюканів, екстрагованих із різних видів грибів.

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.