Chiết xuất beta-glucan từ nấm bằng siêu âm

Việc chiết xuất beta-glucan từ nấm để thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc phục vụ sản xuất bao gồm sự kết hợp giữa băm, nghiền hoặc đập nhỏ nấm, chiết xuất có hỗ trợ siêu âm và kết tủa beta-glucan. Dưới đây là phần trình bày khái quát quy trình chiết xuất beta-glucan, kèm theo các thể tích và khối lượng ví dụ cho một thí nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm. Xin lưu ý rằng các điều kiện và thông số đo cụ thể có thể thay đổi tùy thuộc vào loại nấm và độ tinh khiết beta-glucan cần đạt.

Vật liệu và thiết bị

• Nấm (ví dụ: 100g nấm đã băm hoặc thái lát)
• Nước cất lạnh (ví dụ: 500mL)
• Máy xay hoặc máy nghiền
• Cốc có mỏ hoặc bình thủy tinh
• Giấy lọc hoặc bộ lọc chân không
• Máy ly tâm (tùy chọn)
• Cồn (ví dụ: ethanol) để kết tủa
• Tủ lạnh
• Tủ sấy

Quy trình chiết xuất beta-glucan

1. Nghiền hoặc đập nhỏ nấm (ví dụ: nấm Chaga hoặc nấm hầu thủ) thành các hạt thô có kích thước khoảng 1 đến 3 milimét. Ví dụ, sử dụng 100g hạt nấm khô.
2. Sau đó, cho các hạt nấm vào cốc có mỏ hoặc bình thủy tinh.
3. Tiếp theo, thêm 500mL nước cất vào cốc chứa các hạt nấm cần chiết xuất. Tỷ lệ nước so với nấm có thể thay đổi tùy thuộc vào loại nấm cụ thể và kích thước hạt.
4. Sau khi khuấy huyền phù, xử lý hỗn hợp bằng máy đồng nhất siêu âm dùng trong phòng thí nghiệm (ví dụ: UP400St với đầu siêu âm 22mm ở biên độ 100% hoặc UP200Ht với đầu siêu âm 14mm ở biên độ 100%) và duy trì nhiệt độ dưới 90°C. Nhiệt độ thấp hơn giúp bảo toàn các hợp chất nhạy nhiệt, chẳng hạn như beta-glucan, trong quá trình chiết xuất. Xử lý siêu âm trong khoảng 5 đến 10 phút khi sử dụng UP400St và từ 10 đến phút khi sử dụng UP200Ht, tương ứng. Xin lưu ý rằng nhiệt độ và thời gian chiết xuất có thể thay đổi tùy thuộc vào công suất siêu âm được sử dụng. Tất nhiên, thể tích lớn hơn sẽ đòi hỏi thời gian xử lý siêu âm dài hơn.
5. Lọc hỗn hợp đã xử lý siêu âm qua giấy lọc hoặc sử dụng bộ lọc chân không để tách phần lỏng (chứa beta-glucan đã chiết xuất) khỏi bã nấm rắn.
6. Sau đó, kết tủa beta-glucan từ phần lỏng bằng cách thêm cồn (ví dụ: ethanol). Thông thường, bạn có thể sử dụng lượng cồn bằng 2–3 lần thể tích phần lỏng để kết tủa.
7. Sau đó, bảo quản hỗn hợp trong tủ lạnh trong vài giờ để beta-glucan kết tủa.
8. Sau khi kết tủa, bạn có thể cẩn thận gạn phần lỏng và thu lấy kết tủa beta-glucan.
9. Cuối cùng, sấy beta-glucan trong tủ sấy ở nhiệt độ thấp (ví dụ: 40–50°C) cho đến khi toàn bộ cồn được loại bỏ và thu được bột khô.

Video này trình diễn quá trình chiết xuất nấm hầu thủ với hiệu suất cao bằng máy đồng nhất siêu âm Hielscher UP200Ht.

Các loại nấm có đặc tính khác nhau. Do đó, quy trình chiết xuất beta-glucan có thể thay đổi tùy theo các yếu tố như loài nấm cụ thể, trạng thái của nấm (khô hoặc tươi), kích thước hạt và nhiệt độ chiết xuất. Để tối ưu hóa quy trình chiết xuất, hãy cân nhắc thử nghiệm các thông số khác nhau, bao gồm thay đổi tỷ lệ rắn so với lỏng, điều chỉnh nhiệt độ, khảo sát các dung môi khác nhau và thử nghiệm nhiều thời gian xử lý siêu âm cũng như mức cài đặt biên độ.

Chiết xuất beta-glucan bằng enzyme có hỗ trợ siêu âm

Chiết xuất bằng enzyme có hỗ trợ siêu âm là phương pháp chiết xuất beta-glucan từ nấm bằng cách kết hợp enzyme và sóng siêu âm. Quá trình này nâng cao hiệu quả chiết xuất bằng cách phá vỡ thành tế bào nấm và tạo điều kiện giải phóng beta-glucan.

Mở rộng quy mô chiết xuất beta-glucan từ nấm

Khi đã thiết lập được quy trình chiết xuất beta-glucan đáp ứng yêu cầu, việc mở rộng quy mô chiết xuất có thể khá đơn giản.

Mở rộng quy mô chiết xuất theo mẻ

Nếu bạn dự định mở rộng quy mô bằng phương pháp chiết xuất theo mẻ, chúng tôi khuyến nghị tăng thể tích mẻ đồng thời giữ nguyên tỷ lệ rắn so với lỏng và tất cả các thông số khác. Nếu tiếp tục sử dụng cùng một máy đồng nhất siêu âm, hãy bảo đảm tăng thời gian xử lý siêu âm theo tỷ lệ tương ứng. Với các mẻ lớn hơn 1 lít, bạn có thể cân nhắc bổ sung máy khuấy chậm để duy trì các hạt ở trạng thái lơ lửng và cải thiện tính đồng đều của quá trình chiết xuất. Hình bên dưới cho thấy một hệ thống chiết xuất theo mẻ 8 lít sử dụng máy đồng nhất siêu âm UP400St kết hợp với máy khuấy phòng thí nghiệm.

Chiết xuất nấm trong dòng chảy

Đối với những người quan tâm đến việc chiết xuất liên tục lượng beta-glucan lớn hơn từ nấm, Hielscher Ultrasonics cung cấp các thiết bị phản ứng dạng buồng dòng chảy được thiết kế để chiết xuất nguyên liệu thực vật. Nếu bạn có nhu cầu này, chúng tôi khuyến khích bạn liên hệ trực tiếp với chúng tôi để biết thêm thông tin. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi rất sẵn lòng hỗ trợ xác định cấu hình phù hợp nhất với nhu cầu cụ thể của bạn. Tuy nhiên, việc thực hiện thí nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm được đề cập trước đó với loài nấm cụ thể của bạn có thể vô cùng hữu ích để hiểu chính xác các yêu cầu của quá trình. Hình bên dưới cho thấy một thiết bị phản ứng dạng buồng dòng chảy cỡ lớn với máy đồng nhất siêu âm UIP4000hdT để chiết xuất beta-glucan với lượng huyền phù nấm–dung môi khoảng 50 đến 200 lít mỗi giờ.

Nồng độ beta-glucan thực nghiệm của các loài nấm

Dưới đây là danh sách các giá trị nồng độ beta-glucan thực nghiệm thu được qua chiết xuất từ nhiều loài nấm khác nhau.

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.