Chiết xuất nấm hầu thủ bằng siêu âm

Các dịch chiết từ loài nấm Hericium erinaceus, còn gọi là nấm hầu thủ, được sản xuất hiệu quả nhất bằng phương pháp xử lý siêu âm. Các thiết bị chiết xuất siêu âm nhanh chóng phá vỡ cấu trúc tế bào nấm và cho phép chiết xuất hoàn toàn các hợp chất có hoạt tính sinh học từ hệ sợi và quả thể nấm hầu thủ.

Chiết xuất nấm hầu thủ có hỗ trợ siêu âm

Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong nấm hầu thủ: Hericium erinaceus, còn được biết đến với các tên thông dụng như nấm bờm sư tử, yamabushitake của Nhật Bản, nấm pom pom, nấm răng có râu, nấm nhím hoặc nấm đầu khỉ, là một loài nấm đã được sử dụng làm thuốc cổ truyền và tác nhân trị liệu trong nhiều thập kỷ. Nấm hầu thủ chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học như polysaccharide, sterol, glycoprotein, terpenoid (ví dụ: erinacine), cũng như các hợp chất phenolic và hợp chất dễ bay hơi (ví dụ: hericenone). Các chất này được biết đến với tác dụng chống oxy hóa, chống đái tháo đường, chống ung thư, chống viêm, kháng vi sinh vật, chống tăng đường huyết và hạ lipid máu. Nghiên cứu khoa học đã cho thấy các hợp chất trong nấm hầu thủ có thể cải thiện sự phát triển và chức năng của tế bào thần kinh và có thể bảo vệ dây thần kinh khỏi tổn thương. Vì vậy, nấm hầu thủ hiện đang được thử nghiệm làm tác nhân trị liệu chứng sa sút trí tuệ.

Video này trình diễn quá trình chiết xuất nấm hầu thủ với hiệu suất cao bằng máy đồng nhất siêu âm Hielscher UP200Ht. Chiết xuất bằng siêu âm là kỹ thuật lý tưởng để tạo ra dịch chiết toàn phổ chất lượng cao chứa các polysaccharide như beta-glucan, cùng với hericenone và erinacine.

Chiết xuất nấm hầu thủ bằng siêu âm:
Chiết xuất nấm hầu thủ bằng siêu âm là kỹ thuật sử dụng siêu âm công suất cao để chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ quả thể hoặc hệ sợi của nấm hầu thủ (Hericium erinaceus). Nấm hầu thủ là một loại nấm dược liệu nổi tiếng, chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe như polysaccharide, beta-glucan, hericenone, erinacine và các chất chống oxy hóa.
Quá trình chiết xuất nấm bằng siêu âm sử dụng các thiết bị siêu âm dạng đầu dò tạo ra hiện tượng xâm thực mạnh trong môi trường lỏng (như nước, ethanol hoặc methanol) chứa nguyên liệu nấm. Hiện tượng xâm thực do siêu âm tạo ra làm phá vỡ thành tế bào của nguyên liệu nấm, giải phóng các hợp chất có hoạt tính sinh học vào chất lỏng / dung môi. Sóng siêu âm cũng tăng cường sự truyền khối của các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu nấm sang dung môi, nhờ đó nâng cao hiệu quả chiết xuất.
Chiết xuất nấm bằng siêu âm là kỹ thuật phân lập rất hiệu quả và nhanh chóng, không đòi hỏi nhiệt độ cao hay hóa chất có hại. Các hợp chất có hoạt tính sinh học được chiết xuất có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng như thực phẩm bổ sung, thực phẩm chức năng và các chế phẩm dinh dưỡng có tác dụng dược lý. Hơn nữa, phương pháp chiết xuất nấm hầu thủ bằng siêu âm thân thiện với môi trường và bền vững, khiến phương pháp này trở thành lựa chọn lý tưởng để chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ các nguồn tự nhiên.

Những ưu điểm này khiến xử lý siêu âm trở thành kỹ thuật chiết xuất tuyệt vời để tạo ra dịch chiết nấm chất lượng cao và là lý do các thiết bị siêu âm Hielscher được sử dụng trên toàn thế giới trong các phòng thí nghiệm và trong công nghiệp để sản xuất dịch chiết nấm.

Quy trình chiết xuất nấm hầu thủ bằng siêu âm

Valu và cộng sự (2020) đã chứng minh một quy trình chiết xuất hiệu quả cao để thu nhận và cô đặc các sản phẩm có hoạt tính sinh học từ sinh khối H. erinaceus dựa trên các nguyên lý chiết xuất bằng siêu âm. Thiết bị dùng để chiết xuất là máy xử lý siêu âm Hielscher (Hielscher UIP1000hdT, 1000 oát, 20 kHz) với đầu phát siêu âm BS4d40 (đường kính 40 mm). Trước các thí nghiệm chiết xuất, máy xử lý siêu âm được hiệu chuẩn để xác định công suất tiêu thụ thuần. Trong quá trình xử lý bằng siêu âm, giá trị này được tự động trừ khỏi tổng năng lượng tiêu thụ, nhờ đó có thể xác định công suất thuần truyền vào môi trường chiết xuất. Trong các thí nghiệm, mẫu được đặt trong túi đá và khuấy từ liên tục để duy trì nhiệt độ mẫu thấp. Sau khi hoàn tất quá trình chiết xuất, mẫu được lọc chân không rồi ly tâm (2500× g trong 5 min). Thiết bị cô quay được sử dụng để loại bỏ nước và cồn khỏi dịch nổi. Lượng nước và cồn còn sót lại trong mẫu được loại bỏ bằng phương pháp đông khô để thu được cao chiết dạng bột. Một phương án khác là loại bỏ dung môi bằng bộ lọc chân không và thiết bị cô quay chân không để thu được dịch chiết nấm cô đặc.
 

 
Các điều kiện chiết xuất bằng siêu âm đã được tối ưu hóa như sau:

• máy siêu âm UIP1000hdT với đầu phát siêu âm BS4d40: biên độ 100%, chu kỳ 100%)
• Hericium erinaceus đã sấy khô và nghiền
• dung môi: dung dịch ethanol 80% trong nước
• tỷ lệ dung môi–nguyên liệu: 1:30 (g/mL)
• thời gian chiết xuất: 45 min

Tổng hàm lượng hợp chất phenolic trong cao chiết H. erinaceus được tối ưu hóa này là 23,2 mg GAE/g DM, và trong phép thử DPPH, hoạt tính chống oxy hóa đạt IC50 là 87,2 μg/mL.
Nhóm nghiên cứu đã chứng minh thành công rằng chiết xuất bằng siêu âm thúc đẩy hiệu quả việc phân lập các chất chống oxy hóa trong Hericium erinaceus, đặc biệt là các polyphenol và flavonoid có tương quan với diterpenoid erinacine A, vốn được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa cao.
(xem Valu và cộng sự, 2020)

Trong video này, chúng tôi trình diễn cách chiết xuất nấm Chaga trong nước lạnh bằng siêu âm. Hielscher UP100H là máy đồng hóa siêu âm công suất 100 oát. Đầu dò 14mm này – MS14 – rất phù hợp để chiết xuất thực vật theo mẻ nhỏ. Có thể điều chỉnh cường độ bằng núm xoay biên độ. Chúng tôi sử dụng cường độ 100% trong phần trình diễn chiết xuất này.

Tìm máy siêu âm lý tưởng để chiết xuất nấm hầu thủ!

Nấm hầu thủ giàu chitin. Giống như tất cả các loại nấm, nấm hầu thủ có nhiều chitin trong thành tế bào. Chitin là một polyme sinh học bền chắc, giúp thành tế bào có độ cứng và độ bền cao. Do hàm lượng chitin cao, không nên ăn sống nấm hầu thủ vì chitin rất khó tiêu hóa và có thể gây khó chịu ở dạ dày.
Cần có lực mạnh để phá vỡ thành tế bào nấm hầu thủ và chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học bên trong tế bào. Vì vậy, bể siêu âm hoặc bể làm sạch không mang lại kết quả chiết xuất mong muốn.
Đọc thêm về so sánh hiệu quả giữa máy siêu âm dạng đầu dò và bể siêu âm!
Ngược lại, đầu dò siêu âm tạo ra sóng siêu âm cường độ cao và hiện tượng xâm thực tại chỗ, cung cấp năng lượng cần thiết để phá vỡ thành tế bào chứa chitin của nấm. Ngoài ra, xử lý bằng siêu âm dạng đầu dò là phương pháp chiết xuất phi nhiệt, ngăn ngừa sự phân hủy các hợp chất có hoạt tính sinh học do nhiệt. Vì vậy, máy siêu âm dạng đầu dò là kỹ thuật chiết xuất hiệu quả nhất để chiết xuất nấm dược liệu.
 
Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn máy siêu âm dạng đầu dò phù hợp cho việc chiết xuất nấm của bạn!
 
Bảng dưới đây cho biết công suất xử lý gần đúng của các máy siêu âm của chúng tôi:

Hãy liên hệ với chúng tôi ngay để biết thêm thông tin về các thiết bị siêu âm dùng để chiết xuất nấm! Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm lâu năm và được đào tạo bài bản của chúng tôi sẽ sẵn lòng tư vấn cho bạn thiết bị chiết xuất siêu âm phù hợp nhất với quy trình chiết xuất nấm của bạn!

---

---

Tài liệu / Tài liệu tham khảo

• Valu, Mihai-Vlad; Liliana Cristina Soare; Nicoleta Anca Sutan; Catalin Ducu; Sorin Moga; Lucian Hritcu; Razvan Stefan Boiangiu; Simone Carradori (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods 9, No. 12, 2020.
• Valu, M.-V.; Soare,L.C.; Ducu, C.; Moga, S.; Negrea, D.; Vamanu, E.; Balseanu, T.-A.; Carradori, S.; Hritcu, L.; Boiangiu, R.S. (2021): Hericium erinaceus (Bull.) Pers. Ethanolic Extract with Antioxidant Properties on Scopolamine-Induced Memory Deficits in a Zebrafish Model of Cognitive Impairment. Journal of Fungi 2021, 7, 477.
• Venturella, G.; Ferraro, V.; Cirlincione, F.; Gargano, M. L. (2021): Medicinal Mushrooms: Bioactive Compounds, Use, and Clinical Trials. International Journal of Molecular Sciences, 22(2), 634.
• Picture of Hericium By Jim Champion / Hericium erinaceum on an old tree in Shave Wood, New Forest / CC BY-SA 2.0

Những điều cần biết

Các hợp chất có hoạt tính sinh học của nấm từ hệ sợi nấm so với thể quả

Cả dịch chiết từ hệ sợi nấm và dịch chiết từ thể quả đều có thể được sản xuất bằng phương pháp chiết xuất siêu âm và đều có những lợi ích riêng biệt. Loại nào tốt hơn phụ thuộc vào trường hợp sử dụng cụ thể và kết quả mong muốn.
Dịch chiết từ hệ sợi nấm thường có chi phí thấp hơn và dễ sản xuất với số lượng lớn hơn so với dịch chiết từ thể quả, nhờ đó dễ tiếp cận hơn. Hệ sợi nấm cũng chứa nhiều hợp chất có lợi như polysaccharide, ergosterol và enzyme.
Mặt khác, dịch chiết từ thể quả chứa hàm lượng beta-glucan, triterpenoid và các hợp chất khác có liên quan đến lợi ích sức khỏe cao hơn. Thể quả cũng thường chứa các hợp chất đa dạng hơn và có thể có hoạt tính mạnh hơn trong một số trường hợp.
Cuối cùng, việc lựa chọn giữa dịch chiết từ hệ sợi nấm và dịch chiết từ thể quả sẽ phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể và tác dụng mong muốn. Ví dụ, nếu bạn muốn hỗ trợ miễn dịch, dịch chiết từ hệ sợi nấm có thể là một lựa chọn tốt nhờ hàm lượng polysaccharide cao. Nếu bạn muốn hỗ trợ chức năng nhận thức, dịch chiết từ thể quả có thể là lựa chọn tốt hơn nhờ hàm lượng triterpenoid cao. Cũng cần lưu ý rằng các dịch chiết chất lượng cao từ cả hệ sợi nấm lẫn thể quả đều có thể mang lại hiệu quả và lợi ích cho nhiều mục đích khác nhau.

Phương pháp tốt nhất để chiết xuất beta-glucan từ nấm hầu thủ là gì?

Chiết xuất bằng nước lạnh có hỗ trợ siêu âm là kỹ thuật tốt nhất để giải phóng các hợp chất tan trong nước từ nấm, chẳng hạn như thể quả nấm hầu thủ. Chiết xuất bằng nước lạnh có hỗ trợ siêu âm tạo lỗ và phá vỡ thành tế bào bền chắc của nấm để giải phóng các hợp chất có hoạt tính sinh học như β-glucan khỏi ma trận tế bào. Vì xử lý siêu âm là một quá trình nhẹ nhàng nên quá trình này không làm hư hại các hợp chất hóa thực vật và ngăn ngừa sự phân hủy của tất cả các hợp chất có hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe, bao gồm cả beta-glucan.

Dịch chiết nấm có những ưu điểm gì?

Quá trình chiết xuất, ví dụ như chiết xuất siêu âm, giải phóng các hợp chất có hoạt tính sinh học như beta-glucan khỏi ma trận tế bào. Do đó, dịch chiết nấm chứa lượng hợp chất có hoạt tính sinh học cao hơn so với bột nấm nghiền. Phần lớn β-glucan, vốn là các polymer có khối lượng phân tử cao, tan trong nước. Đó là lý do tại sao chiết xuất bằng nước lạnh có hỗ trợ siêu âm không chỉ là một phương pháp chiết xuất tốt cho sức khỏe và thân thiện với môi trường mà còn giải phóng hiệu quả β-glucan từ tế bào nấm vào nước. Với dịch chiết này, có thể sản xuất các chế phẩm trị liệu và thực phẩm bổ sung chứa lượng phân tử có hoạt tính sinh học nhất quán trong mỗi liều.

Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong nấm hầu thủ

Các chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học rất quan trọng và đã được nghiên cứu kỹ còn bao gồm các erinacine (A–I), một nhóm diterpenoid thuộc nhóm cyathin được chiết xuất từ hệ sợi nấm Hericium erinaceus, còn gọi là nấm hầu thủ hoặc yamabushitake, và các hericenone (C–H), những dẫn xuất của rượu benzyl được chiết xuất từ quả thể. Cả hai nhóm hợp chất đều có thể dễ dàng đi qua hàng rào máu–não và đã cho thấy tác dụng hướng thần kinh và bảo vệ thần kinh. Theo các báo cáo, chúng kích thích tổng hợp yếu tố tăng trưởng thần kinh (NGF), cả trong điều kiện in vitro và in vivo. Tuy nhiên, loại nấm dược liệu này còn có các đặc tính chống oxy hóa, chống viêm, chống ung thư, kích thích miễn dịch, chống đái tháo đường, kháng vi sinh vật, hạ lipid máu và chống tăng đường huyết, mặc dù công dụng thường gặp nhất của nó là điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh và suy giảm nhận thức.
Erinacin A, đại diện chính của nhóm erinacine, đã được chứng minh là có tác dụng bảo vệ hiệu quả chống lại bệnh Parkinson. Trong mô hình bệnh Parkinson trên chuột nhắt sử dụng 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), erinacin A làm giảm tình trạng mất tế bào dopaminergic do MPTP gây ra, tình trạng chết tế bào theo chương trình do stress oxy hóa gây ra và nồng độ glutathione, nitrotyrosine cùng 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE); chất này cũng đảo ngược các rối loạn vận động liên quan đến MPTP và làm giảm tổn hại do độc tính tế bào thần kinh và quá trình chết tế bào theo chương trình do 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP) gây ra, thông qua sự hoạt hóa được duy trì bởi stress lưới nội chất (ER) của các con đường IRE1α/TRAF2, JNK1/2 và p38 MAPK, sự biểu hiện của protein tương đồng C/EBP (CHOP), IKB-β và NF-κB, cũng như Fas và Bax. Chất chuyển hóa này cũng được phát hiện có hiệu quả chống đột quỵ thiếu máu cục bộ, như được báo cáo trong một nghiên cứu trên chuột cống, trong đó người ta quan sát thấy sự giảm quá trình chết tế bào thần kinh theo chương trình cũng như kích thước khoang tổn thương do đột quỵ trong não bằng cách nhắm vào các con đường iNOS/các dạng nitơ phản ứng (RNS) và protein kinase hoạt hóa bởi mitogen p38 (MAPK)/protein tương đồng với protein gắn vùng tăng cường CCAAT (CHOP).
Erinacin A cũng được báo cáo là có hoạt tính chống khối u đáng kể ở tế bào ung thư dạ dày người TSGH 9201, trong đó chất này gây ra quá trình chết tế bào theo chương trình ở mức đáng kể, liên quan đến sự gia tăng phosphoryl hóa các con đường kinase bám dính khu trú/protein kinase FAK/Akt/p70S6K và kinase serine/threonine PAK-1. Chất này cũng làm tăng độc tính tế bào và sự tạo thành ROS, làm giảm khả năng xâm lấn, đồng thời dẫn đến sự hoạt hóa các caspase và sự biểu hiện của thụ thể hoại tử khối u TRAIL. Tác dụng chống khối u mạnh của chất chuyển hóa này sau đó đã được xác nhận bởi một nghiên cứu gần đây, cả trong điều kiện in vitro trên hai dòng tế bào ung thư đại tràng người (DLD-1 và HCT-116) và trong điều kiện in vivo trên mô hình chuột nhắt; nghiên cứu này đã làm rõ thêm các cơ chế tác động của chất đó. Các tác dụng điều trị bao gồm kích thích các con đường hoạt hóa quá trình chết tế bào theo chương trình ngoại sinh (TNFR, Fas, FasL, caspase), ức chế sự biểu hiện của các phân tử chống chết tế bào theo chương trình Bcl-2 và Bcl-XL, cùng sự phosphoryl hóa kinase đầu N của Jun JNK1/2 đáp ứng với các kích thích gây stress, NF-κB p50 và p330. Người ta cũng chứng minh rằng sự tăng biểu hiện các phân tử thụ thể gây chết tế bào thông qua con đường JNK MAPK/p300/NF-κB được trung gian bởi sự biến đổi histone H3K9K14ac; thực tế, kết quả của thử nghiệm in vivo cho thấy mức histone H3K9K14ac tăng lên, cũng như sự acetyl hóa histone tại các vùng khởi động của Fas, FasL và TNFR.
Một erinacin khác, erinacin C, được biết đến với các tác dụng chống viêm thần kinh và bảo vệ thần kinh; các tác dụng này có thể đạt được thông qua cơ chế ức chế sự biểu hiện của các protein IκB, p-IκBα (tham gia vào chuỗi truyền tín hiệu NF-κB ở thượng nguồn) và nitric oxide synthase cảm ứng (iNOS), cùng sự hoạt hóa con đường Nrf2/HO-1 bảo vệ chống stress. Việc xử lý các tế bào vi thần kinh đệm BV2 của người bị viêm do LPS gây ra dẫn đến sự giảm nồng độ nitric oxide (NO), IL-6, TNF-α và iNOS, sự ức chế biểu hiện NF-κB và sự phosphoryl hóa các protein IκBα (p-IκBα), cũng như sự ức chế protein 1 liên kết với ECH dạng Kelch (Keap1), đồng thời làm tăng yếu tố phiên mã nhân liên quan đến yếu tố erythroid 2 (Nrf2) và sự biểu hiện của protein heme oxygenase-1 (HO-1).
(trích từ Venturella và cộng sự, 2021)