Tại sao máy siêu âm loại đầu dò là tốt nhất để chiết xuất nấm?
Bạn có tự hỏi tại sao khai thác nấm của bạn bằng cách sử dụng một bồn tắm siêu âm hoặc một bể làm sạch siêu âm không cung cấp cho bạn năng suất chiết xuất mong muốn? Tìm hiểu ở đây tất cả những gì bạn cần biết về thành tế bào chứa chitin cứng của nấm, kỹ thuật chiết xuất tốt nhất và dung môi phù hợp!
Tại sao tôi cần lực mạnh để chiết xuất nấm?
Tất cả các loại nấm ăn được đều có thành tế bào làm bằng chitin, cùng một vật liệu tạo nên vỏ giáp xác và côn trùng. Chitin là một vật liệu rất mạnh, mang lại cho các tế bào nấm độ dẻo dai cao. Thành tế bào tạo ra một rào cản đối với các ngăn nội bào, nơi chứa các phân tử hoạt tính sinh học của nấm. Các phân tử nấm quan trọng là ví dụ α và β-glucans, polysacarit, terpen, chất chống oxy hóa, vitamin hoặc các hợp chất gây ảo giác. Mỗi loài nấm có một loạt các hợp chất hoạt tính sinh học độc đáo. Để giải phóng các chất tăng cường sức khỏe này từ các tế bào nấm, thành tế bào phải được phá vỡ. Do hàm lượng chitin của nó, sự gián đoạn của tế bào nấm là một nhiệm vụ đầy thách thức và đòi hỏi một số kiến thức và thiết bị tinh vi.

Máy siêu âm di động UP100H để chiết xuất nấm hiệu quả.
Phá vỡ các bức tường tế bào nấm có chứa Chitin với Sonication
Trong khi chitin là một nguồn tuyệt vời của chất xơ, prebiotic và chất chống oxy hóa, vấn đề là, con người không có khả năng phá vỡ chitin. Điều này cũng có nghĩa là khi bạn tiêu thụ nấm sống chưa được xử lý, bạn sẽ không được hưởng lợi từ nhiều hợp chất hoạt tính sinh học trong nấm, bởi vì chúng bị mắc kẹt trong các tế bào, được bảo vệ bởi các thành tế bào có chứa chitin mạnh.
Khai thác siêu âm làm cho các hợp chất hoạt tính sinh học từ nấm sinh khả dụng, để cơ thể con người có thể hấp thụ chất dinh dưỡng nhanh chóng và hoàn toàn. Ngoài ra, trong chiết xuất nấm siêu âm, các chất dinh dưỡng có lợi được tập trung để ngay cả một lượng nhỏ chiết xuất nấm cũng cho kết quả tăng cường sức khỏe mong muốn.
Ultrasonication cho khai thác nấm
Ultrasonication là một quá trình trong đó sóng âm thanh tần số cao được sử dụng để tạo ra bong bóng cavitation trong một chất lỏng. Khi những bong bóng này sụp đổ, chúng tạo ra lực cắt cục bộ mạnh có thể phá vỡ các tế bào và giải phóng nội dung của các tế bào vào chất lỏng.
Trong khai thác nấm, ultrasonication có thể được sử dụng để phá vỡ các thành tế bào của nấm và giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học của chúng vào một dung môi. Có hai loại ultrasonicators: loại bồn tắm và loại đầu dò.
Tại sao bồn tắm siêu âm của tôi cho kết quả khai thác nấm kém?
Một ultrasonicator kiểu tắm là một thiết bị trong đó mẫu được đặt trong một thùng chứa đầy dung môi, và sóng siêu âm được áp dụng cho toàn bộ thùng chứa. Phương pháp này được gọi là khá không hiệu quả, vì tắm siêu âm phân phối năng lượng siêu âm không đều và với cường độ thấp. Như trong một bồn tắm siêu âm, mẫu nấm được sonicated gián tiếp, siêu âm không thể thâm nhập sâu vào mẫu. Các sóng siêu âm phải đi qua các bức tường của tàu trước khi chúng chạm vào vật liệu nấm. Qua đó, sóng siêu âm cường độ thấp của bể siêu âm thậm chí còn giảm hơn nữa.

Các phép đo UV-Vis này cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa đầu dò siêu âm và bồn tắm siêu âm. Các đầu dò loại ultrasonicator UP100H (đồ thị màu đen) cho năng suất chiết xuất nấm chaga cao hơn đáng kể so với bồn tắm siêu âm (đồ thị màu đỏ).
Khai thác siêu âm cường độ cao bằng cách sử dụng đầu dò siêu âm
Mặt khác, một ultrasonicator loại đầu dò được trang bị một đầu – cái gọi là sonotode hoặc đầu dò – có thể được chèn trực tiếp vào mẫu, cho phép ứng dụng năng lượng siêu âm tập trung và cục bộ hơn. Điều này dẫn đến sự gián đoạn tế bào hiệu quả hơn đáng kể và chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học, đặc biệt là ở các khu vực dày đặc hoặc khó tiếp cận của mẫu.
Các ứng dụng tập trung và địa phương của năng lượng siêu âm được cung cấp bởi ultrasonicator loại thăm dò đảm bảo rằng chitin phải chịu một lượng năng lượng đủ để được phá vỡ.
Ngoài ra, đầu dò có thể được di chuyển xung quanh các khu vực khác nhau của mẫu tạo ra sự trộn macro bổ sung để đảm bảo rằng tất cả các bộ phận của nấm được âm thanh hóa đầy đủ. Điều này đặc biệt quan trọng đối với nấm có thành tế bào dày hoặc cấu trúc dày đặc, nơi có thể khó đảm bảo khai thác hoàn toàn bằng các phương pháp khác.
- Khai thác hoàn chỉnh hơn
- năng suất cao hơn
- Chiết xuất chất lượng cao
- Quy trình nhanh chóng
- Quá trình lạnh / không nhiệt
- Tương thích với mọi dung môi
- Dễ dàng và an toàn để vận hành
- bảo trì thấp

Máy vắt siêu âm UP400St để sản xuất chiết xuất nấm hữu cơ.
Đầu dò siêu âm vs Tắm siêu âm để khai thác nấm
Tóm lại, cường độ cao của sonication loại đầu dò là cần thiết để phá vỡ chitin trong thành tế bào nấm và giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học. Các ứng dụng tập trung và địa phương của năng lượng siêu âm được cung cấp bởi ultrasonicator loại thăm dò đảm bảo rằng chitin được sonicated đầy đủ, dẫn đến khai thác hiệu quả hơn và triệt để các hợp chất hoạt tính sinh học từ nấm.
Một ultrasonicator loại thăm dò thường được coi là hiệu quả hơn cho việc khai thác nấm, vì nó có thể cung cấp khai thác đồng đều và triệt để hơn các hợp chất hoạt tính sinh học so với một ultrasonicator kiểu tắm.
Đọc thêm về sự khác biệt trong xử lý siêu âm bằng cách sử dụng đầu dò siêu âm so với tắm siêu âm!
Dung môi lý tưởng để khai thác nấm siêu âm là gì?
Ultrasonication như phương pháp khai thác là tương thích với bất kỳ dung môi. Điều này có nghĩa là việc lựa chọn dung môi phù hợp phải được thực hiện xem xét các loài nấm và các hợp chất hoạt tính sinh học, cần được chiết xuất.
Nấm chứa nhiều hợp chất hoạt tính sinh học như polysacarit, beta-glucans, triterpenoids, hợp chất phenolic và ergosterol, đã được chứng minh là có nhiều lợi ích sức khỏe khác nhau. Việc chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học này từ nấm có thể đạt được bằng cách sử dụng các dung môi khác nhau, mỗi dung môi đều có ưu điểm và nhược điểm. Dưới đây là một số dung môi thường được sử dụng để chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học từ nấm:
- Nước: Nước là một dung môi phổ biến để chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học từ nấm. Polysacarit và beta-glucans hòa tan trong nước, làm cho nó trở thành một dung môi lý tưởng để chiết xuất các hợp chất này. Nước cũng là một dung môi an toàn và không độc hại, làm cho nó trở thành một dung môi lý tưởng cho thực phẩm và các sản phẩm thuốc.
- Êtanol: Ethanol là một dung môi phân cực thường được sử dụng để chiết xuất các hợp chất phenolic và triterpenoids từ nấm. Ethanol cũng có thể được sử dụng để chiết xuất polysacarit và beta-glucans, nhưng với năng suất thấp hơn nước.
- Ethanol nước: Ethanol nước có nghĩa là hỗn hợp của nước và etanol. Tỷ lệ nước và etanol có thể được điều chỉnh theo yêu cầu. Việc sử dụng ethanol nước làm dung môi có một số ưu điểm so với việc sử dụng nước hoặc ethanol đơn thuần. Đầu tiên, việc bổ sung ethanol vào nước có thể cải thiện khả năng hòa tan của một số hợp chất hoạt tính sinh học không hòa tan nhiều trong nước, chẳng hạn như một số hợp chất phenolic và triterpenoid. Thứ hai, việc sử dụng ethanol trong nước có thể dẫn đến năng suất chiết xuất cao hơn so với nước hoặc ethanol đơn thuần, vì nó có thể chiết xuất nhiều hợp chất hoạt tính sinh học hơn.
Việc lựa chọn nồng độ ethanol trong dung môi ethanol nước phụ thuộc vào cực tính của các hợp chất hoạt tính sinh học được chiết xuất. Nồng độ ethanol cao hơn (70-100%) có thể được sử dụng để chiết xuất các hợp chất ít phân cực hơn, trong khi nồng độ ethanol thấp hơn (30-50%) có thể được sử dụng để chiết xuất các hợp chất phân cực hơn. - Methanol: Methanol là một dung môi phân cực khác có thể được sử dụng để chiết xuất các hợp chất phenolic từ nấm. Methanol là độc hại, vì vậy nó nên được sử dụng thận trọng. Một tinh chế tinh vi là cần thiết để loại bỏ metanol sau khi chiết xuất.
- Axeton: Acetone là một dung môi không phân cực thường được sử dụng để chiết xuất ergosterol từ nấm. Acetone dễ cháy và độc hại, vì vậy nó nên được sử dụng thận trọng.
- Hexane: Hexane là một dung môi không phân cực có thể được sử dụng để chiết xuất các hợp chất lipophilic từ nấm. Hexane dễ cháy và độc hại, vì vậy nó nên được sử dụng thận trọng.
Việc lựa chọn dung môi để chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học từ nấm phụ thuộc vào loại hợp chất được chiết xuất và ứng dụng dự định. Nước và nước ethanol nói chung là dung môi an toàn nhất và được sử dụng phổ biến nhất để chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học từ nấm. Tuy nhiên, các dung môi khác như ethanol, metanol, acetone và hexane có thể được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể hoặc khi khai thác nước không đủ. Điều quan trọng là phải sử dụng các dung môi này một cách thận trọng và tuân theo các quy trình an toàn thích hợp.
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Văn học / 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.
- Asadi, Amin; Pourfattah, Farzad; Miklós Szilágyi, Imre; Afrand, Masoud; Zyla, Gawel; Seon Ahn, Ho; Wongwises, Somchai; Minh Nguyen, Hoang; Arabkoohsar, Ahmad; Mahian, Omid (2019): Effect of sonication characteristics on stability, thermophysical properties, and heat transfer of nanofluids: A comprehensive review. Ultrasonics Sonochemistry 2019.
Sự thật đáng biết
Chitin như khối xây dựng của thành tế bào nấm
Chitin là một vật liệu đa polyme được tìm thấy rộng rãi trong nhiều loại nấm bao gồm Ascomycetes, Basidiomycetes và Phycomycetes. Chitin là một phân tử cứng có thể hình thành thành chuỗi dài và lưới, cung cấp bộ xương 3D xung quanh các tế bào nấm. Chitin nấm có mặt trong màng cấu trúc và thành tế bào của sợi nấm, thân và bào tử và làm cho cấu trúc tế bào của nấm có độ bền và độ cứng cao. Chitin polyme sinh học là một polysacarit biến đổi có chứa nitơ; nó được tổng hợp từ các đơn vị N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) và được đặc trưng bởi trọng lượng phân tử cao.

Phân tử chitin có mặt trong thành tế bào nấm. Do tính chất cao, độ cứng và độ cứng của chitin, các tế bào nấm đòi hỏi lực mạnh để phá vỡ thành tế bào mở và giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học. Ultrasonicators loại thăm dò tạo ra cavitation dữ dội và lực cắt, có hiệu quả chiết xuất các phân tử hoạt tính sinh học từ nấm.

Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.