Dubbele extractie — Waarom water en alcohol verschillende werelden openen!
In een vruchtlichaam van een paddenstoel bevinden zich honderden verschillende moleculen. Sommige zijn goed oplosbaar in water, andere juist veel beter in alcohol of andere organische oplosmiddelen. Er zijn polysachariden, eiwitten, sterolen, terpenoïden, fenolische verbindingen en nog veel meer stoffen.
Daarmee ontstaat een interessante vraag:
Als we een paddenstoel willen onderzoeken of verwerken, krijgen we dan eigenlijk wel dezelfde paddenstoel terug?
Het antwoord is: niet noodzakelijk.
De manier waarop een paddenstoel wordt geëxtraheerd, bepaalt voor een belangrijk deel welke stoffen uiteindelijk in een extract terechtkomen. Daarom is dubbele extractie — meestal een combinatie van water en ethanol — geen simpel technisch detail. Het is een manier om verschillende chemische fracties van hetzelfde organisme te benaderen.
De paddenstoel als chemische bibliotheek
Een vruchtlichaam kan worden gezien als een bibliotheek met verschillende soorten boeken.
Water opent bepaalde boeken gemakkelijk. Alcohol andere.
Dat komt door de chemische eigenschappen van de moleculen zelf.
Polysachariden, waaronder veel bèta-glucanen, zijn over het algemeen goed verenigbaar met water. Daarom wordt voor het verkrijgen van bepaalde polysacharidefracties vaak gebruikgemaakt van warme of hete waterextractie. Onderzoek naar bijvoorbeeld Ganoderma lucidum laat zien dat extractiemethode, temperatuur en verdere zuivering invloed hebben op zowel de opbrengst als de eigenschappen van de verkregen polysachariden. (PubMed)
Andere verbindingen zijn minder polair. Bij bepaalde paddenstoelen gaat het bijvoorbeeld om triterpenoïden en sterolen. Bij Ganoderma behoren triterpenen tot een belangrijke groep secundaire metabolieten die uitgebreid chemisch zijn onderzocht. (PubMed)
Het gevolg is eenvoudig maar belangrijk:
één extractiemethode haalt niet noodzakelijk alle interessante moleculen uit een paddenstoel.
Wat doet water?
Water is een bijzonder oplosmiddel.
Bij extractie met water worden vooral wateroplosbare bestanddelen toegankelijk gemaakt. Bij paddenstoelen gaat de belangstelling daarbij onder andere uit naar polysachariden en bepaalde eiwitachtige componenten.
Bij polysachariden is echter niet alleen de hoeveelheid belangrijk.
Ook de structuur telt.
De molecuulgrootte, vertakkingen, samenstelling en ruimtelijke structuur kunnen veranderen afhankelijk van de manier waarop een polysacharide wordt geëxtraheerd en gezuiverd. Onderzoekers benadrukken daarom dat een extract met bijvoorbeeld “20% polysachariden” nog weinig zegt over de precieze aard van die polysachariden. (PubMed)
Een hoger extractierendement betekent dus niet automatisch een biologisch actiever extract.
Dat onderscheid wordt in discussies over paddenstoelenextracten nogal eens vergeten.
En wat doet alcohol?
Ethanol — de alcohol die in voedingsmiddelen en dranken voorkomt — heeft andere oploseigenschappen dan water.
Daardoor kan ethanol verbindingen uit een paddenstoel oplossen die met uitsluitend water minder goed worden geëxtraheerd.
Bij Ganoderma is dat bijvoorbeeld relevant voor bepaalde triterpenoïden. De chemische literatuur over het geslacht Ganoderma beschrijft een grote verscheidenheid aan triterpenen, sterolen en andere kleine moleculen naast de bekende polysachariden. (PubMed)
Daarmee ontstaat een belangrijk verschil.
Een heetwaterextract van een paddenstoel is chemisch niet hetzelfde als een ethanolisch extract van diezelfde paddenstoel.
En beide zijn weer anders dan de oorspronkelijke, onttrokken paddenstoel.
Waarom dan dubbele extractie?
Hier ontstaat het idee achter dubbele extractie.
Eerst wordt bijvoorbeeld met water geëxtraheerd om vooral wateroplosbare componenten beschikbaar te maken. Vervolgens kan een alcoholische extractiestap worden toegepast om een andere groep verbindingen te bereiken.
Of beide extracten kunnen afzonderlijk worden geproduceerd en later worden gecombineerd.
Het doel is dan niet om één “magisch” oplosmiddel te vinden, maar om verschillende delen van de chemische samenstelling te benaderen.
Het klinkt logisch.
Maar er zit een belangrijke nuance aan.
Meer verschillende stoffen betekent niet automatisch een beter extract.
Een extract kan namelijk ook ongewenste bestanddelen bevatten. Bovendien kunnen bepaalde moleculen tijdens het proces veranderen of afbreken. De uiteindelijke samenstelling hangt onder andere af van de gebruikte paddenstoel, het deel van de paddenstoel, de deeltjesgrootte, het oplosmiddel, de temperatuur, de extractieduur, de pH en de manier waarop het extract daarna wordt geconcentreerd en gedroogd.
Extractie is daarom geen knop met twee standen — water of alcohol.
Het is een proces.
De temperatuur maakt verschil
Een veelgehoorde voorstelling is:
water haalt polysachariden eruit en alcohol haalt triterpenen eruit.
Als algemene illustratie is dat bruikbaar, maar wetenschappelijk is het te simpel.
De werkelijkheid is genuanceerder.
Temperatuur beïnvloedt bijvoorbeeld de oplosbaarheid en stabiliteit van verschillende verbindingen. Langdurige verhitting kan de structuur van bepaalde moleculen veranderen. Tegelijkertijd kan verhitting juist noodzakelijk zijn om bepaalde celwandgebonden componenten beter beschikbaar te maken.
Bij polysacharideonderzoek naar Ganoderma worden verschillende extractietechnieken beschreven, waaronder warme waterextractie, ultrasoon ondersteunde extractie, microgolfextractie en enzymatische methoden. De gekozen methode kan invloed hebben op opbrengst en structurele eigenschappen. (PubMed)
Daarom is “hoeveel extract” uiteindelijk maar één meetpunt.
De interessantere vraag is:
Wat zit er precies in dat extract?
Extractierendement is niet hetzelfde als werkzaamheid
Dit is misschien wel het belangrijkste punt bij het begrijpen van extracten.
Stel dat methode A een extract oplevert van 10 gram en methode B slechts 5 gram.
Dan betekent dat niet automatisch dat A de betere methode is.
Die 10 gram kan namelijk voor een groot deel uit andere bestanddelen bestaan dan de 5 gram.
Daarom kijken onderzoekers niet alleen naar het gewicht van een extract, maar ook naar chemische karakterisering.
Welke verbindingen zijn aanwezig?
In welke concentratie?
Welke molecuulstructuren hebben ze?
Zijn ze reproduceerbaar tussen productiebatches?
En — nog belangrijker — is er onderzoek dat laat zien dat juist die gestandaardiseerde samenstelling een relevant biologisch effect heeft?
Bij Ganoderma wordt juist het gebrek aan volledige standaardisatie en de variatie tussen soorten, grondstoffen en extractiemethoden genoemd als een belangrijke uitdaging bij het vertalen van laboratoriumonderzoek naar toepassingen bij mensen. (PubMed)
Fruiting body of mycelium?
Er is nog een variabele die gemakkelijk over het hoofd wordt gezien: wat is er eigenlijk geëxtraheerd?
Een paddenstoel bestaat niet alleen uit het zichtbare vruchtlichaam.
Er is ook het mycelium: het netwerk van schimmeldraden waaruit onder geschikte omstandigheden een vruchtlichaam kan ontstaan.
De chemische samenstelling van vruchtlichaam en mycelium kan verschillen. Daardoor is een onderzoek met een extract van een bepaald mycelium niet automatisch toepasbaar op een extract van het vruchtlichaam van dezelfde soort.
Ook de groeimethode, het substraat en de omstandigheden waaronder de schimmel groeit kunnen de chemische samenstelling beïnvloeden.
Daarmee wordt een ogenschijnlijk simpele zin als:
“Onderzoek toont aan dat deze paddenstoel…”
al snel te algemeen.
Eigenlijk zou je moeten vragen:
Welke soort? Welk deel? Welke grondstof? Welke extractiemethode? Welke concentratie?
Pas dan wordt duidelijk wat het onderzoek werkelijk heeft onderzocht.
Laboratorium
In laboratoriumonderzoek worden paddenstoelenextracten vaak getest op afzonderlijke biologische processen.
Daarbij kunnen bijvoorbeeld veranderingen in cellulaire signaalroutes, oxidatieve processen, ontstekingsgerelateerde markers of immuunreacties worden onderzocht.
Maar ook hier geldt:
een effect op een celcultuur is geen bewijs van een effect bij mensen.
Bovendien kan een laboratoriumonderzoek een zeer specifieke, gezuiverde verbinding gebruiken terwijl een commercieel extract tientallen of honderden verschillende verbindingen bevat.
Dat verschil is essentieel wanneer onderzoeksresultaten worden geïnterpreteerd.
Dieronderzoek
In diermodellen kan vervolgens worden gekeken of een bepaald extract na toediening in een compleet organisme effecten vertoont.
Dat levert meer informatie op dan een geïsoleerde celcultuur, maar het blijft preklinisch onderzoek.
Ook hier moet men voorzichtig zijn met het vertalen van resultaten naar mensen.
Een muis krijgt bovendien vaak een nauwkeurig gedefinieerd extract in een gecontroleerde dosis. Dat is niet automatisch vergelijkbaar met het gebruik van een willekeurig paddenstoelenpoeder of extract.
Onderzoek bij mensen
Bij onderzoek bij mensen wordt de situatie nog complexer.
Een klinische studie moet niet alleen beschrijven welke paddenstoel is gebruikt, maar idealiter ook welk preparaat, welke extractiemethode en welke hoeveelheid.
Wanneer twee onderzoeken verschillende extracten gebruiken, kunnen ze ogenschijnlijk onderzoek doen naar “dezelfde paddenstoel”, terwijl ze chemisch gezien verschillende preparaten onderzoeken.
Dat maakt vergelijking moeilijk.
Daarom is standaardisatie zo belangrijk.
Niet alleen de naam van de paddenstoel telt.
Het preparaat is onderdeel van het onderzoek.
Wat weten we nog niet?
Er is nog veel te ontdekken.
We weten inmiddels dat extractiemethoden de chemische samenstelling van paddenstoelpreparaten sterk kunnen beïnvloeden. We weten ook dat verschillende klassen moleculen verschillende oplosbaarheidseigenschappen hebben.
Maar daarmee weten we nog niet automatisch welke combinatie van stoffen voor een bepaald biologisch effect verantwoordelijk is.
Ook is de relatie tussen moleculaire structuur en biologische activiteit bij veel paddenstoelen nog onvoldoende opgehelderd. Recente reviews over Ganoderma-polysachariden benadrukken bijvoorbeeld dat de relatie tussen extractiemethode, moleculaire structuur en biologische activiteit nog niet volledig is vastgesteld. (PubMed)
Daarom is het wetenschappelijk interessanter om te spreken over chemische karakterisering en reproduceerbaarheid dan simpelweg over “krachtigere extracten”.
Een extract is een keuze
Misschien is dat uiteindelijk de beste manier om naar dubbele extractie te kijken.
Een extract is geen exacte kopie van de paddenstoel.
Het is een selectie.
Water maakt bepaalde chemische werelden toegankelijk. Alcohol opent andere. Temperatuur, tijd en techniek bepalen vervolgens hoe ver die deuren opengaan.
Dubbele extractie probeert verschillende deuren te openen.
Maar dat betekent niet dat alles wat achter die deuren zit automatisch nuttig, veilig of werkzaam is.
Daarvoor is verder onderzoek nodig.
En precies daar wordt het interessant.
Want hoe meer we leren over paddenstoelen, hoe duidelijker wordt dat de vraag niet alleen is welke paddenstoel we gebruiken, maar ook:
welke moleculen halen we eruit — en wat weten we daar vervolgens werkelijk van?
Beyond the Mushroom
Een paddenstoel is geen capsule, poeder of tinctuur.
Het is een complex biologisch systeem met een enorme chemische diversiteit.
Wanneer we daar een extract van maken, veranderen we het uitgangsmateriaal in feite in een nieuw chemisch mengsel.
Dat maakt extractie niet minder interessant.
Integendeel.
Het laat zien waarom de wetenschap achter paddenstoelen veel verder gaat dan de vraag of een soort “goed” of “slecht” is.
De interessantere vraag is:
wat zit er precies in het preparaat — en welk bewijs hebben we voor wat die stoffen daadwerkelijk doen?
Dat is waar Beyond the Mushroom begint.
De volgende stap in de reeks is “The Wood Wide Web — Het bos onder onze voeten”.
Reacties
Een reactie posten