Превъзходни екстракти от катехин с ултразвук
Ултразвукова екстракция на катехини
Ултразвуковата екстракция е нетермична техника, която се основава на прилагането на чисти механични сили. Нискочестотните ултразвукови вълни с висок интензитет се свързват чрез ултразвукова сонда (сонотрод) в течна среда. Интензивните сили на срязване на акустичната кавитация перфорират и разрушават клетъчните мембрани, подобряват преноса на маса между вътрешността на клетката и разтворителя и освобождават вътреклетъчните съединения в разтворителя.
В своя обширен преглед на методите за екстракция от зелен чай (Camellia sinensis), Banerjee and Chatterjee (2015) установиха, че ултразвуковите апарати от сондов тип са значително по-ефективни от ултразвуковите вани. Освен това авторите посочват, че ултразвуковата екстракция е предпочитаният начин за екстракция на чаени катехини поради повишената ефикасност на процеса на екстракция при по-ниска температура, което предотвратява термичното разграждане на топлочувствителните съединения и запазва тяхната лечебна стойност. Високотемпературната екстракция често води до разграждане на полифенолите и увеличава отделянето на протеини и пектин, които пречат на органолептичното качество на чая чрез образуването на сметана. Предимството на ултразвука се крие в нейния нетермичен механизъм. В своето проучване изследователите демонстрират, че ултразвуковата екстракция може да увеличи добива на полифеноли на чай при 65°C, докато в сравнение с традиционната екстракция при 85°C. Ултразвуковата екстракция обаче работи и при стайна температура. Като техника за нетермична екстракция, ултразвуковите апарати прилагат механични сили, за да разбият клетките и да освободят биоактивни съединения като полифеноли и катехини с превъзходна ефективност в разтворителя.
Ултразвуковата екстракция дава висок добив на висококачествени хранителни вещества. Като нетермичен процес, ултразвуковата екстракция избягва загубата на чувствителни към топлина хранителни вещества.
Ултразвуковата екстракция може да се извърши и при стайна температура или в охладени течности. Кликнете тук, за да прочетете повече за ултразвуковия студен чай!
- Без разтворители / на водна основа
- Висок добив на екстракция
- Висококачествени екстракти
- Екстракти с пълен спектър
- бърз процес
- Зелен, екологичен
- Лесна и безопасна работа
- ниска поддръжка
- Бърза възвръщаемост на инвестициите
Ултразвуков екстрактор UIP2000hdT (2kW) с реактор с непрекъснато разбъркване
Казус от ултразвукова екстракция на катехин
Ултразвуковата екстракция може да се извърши с помощта на различни разтворители, включително вода, етанол, вода: етанолова смес, изопропанол, растително масло, глицерин и др.
В проучване от 2018 г. Ayyildiz et al. сравняват ултразвуковата екстракция с помощта на вода и етанол като разтворители с конвенционалния метод за екстракция с гореща вода. За това проучване в пилотен мащаб е използван ултразвуков уред Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) в партида и при настройка на непрекъснат поток.
Резултатите показват, че ултразвуковата екстракция с етанол е значително (p < 0.05) по-ефективно извличане на по-високи добиви на EGCG, EGC, ECG и EC в сравнение с конвенционалната екстракция с гореща вода и ултразвукова екстракция на водна основа. При оптимизирани технологични условия се получава почти 100% и 50% повече съдържание на EGCG при ултразвукова екстракция на етанол от конвенционалната екстракция с гореща вода и ултразвукова екстракция с вода, съответно. Оптималните условия за ултразвукова екстракция на EGCG с етанол са 66,53ºC, 43,75 мин и 67,81% етанол.
Ултразвуковата екстракция е предпочитаният начин на чаени катехини поради повишената ефикасност на процеса на екстракция при по-ниска температура чрез запазване на антиоксидантната им активност.
Високоефективни ултразвукови екстрактори
Системите за екстракция на Hielscher Ultrasonics се използват в цял свят в храните и фармацевтиката за търговско производство на висококачествени растителни екстракти, използвани като хранителни добавки и фармацевтични продукти. Независимо дали искате да произвеждате по-малки партиди студен чай или да обработвате големи количества висококачествени екстракти от полифенол / катехин, Hielscher Ultrasonics разполага с подходящия ултразвуков екстрактор за вас. Ултразвуковите апарати са лесни и безопасни за работа. Интуитивният софтуер и цифровото управление чрез сензорен дисплей позволяват прецизен контрол на процеса. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
Сонден ултразвуков уред UP100H за екстракция на катехин от чаени листа
Стандартизация на процеса с Hielscher Ultrasonics
Екстрактите от хранителни и фармацевтични продукти следва да се произвеждат в съответствие с добрите производствени практики (ДПП) и съгласно стандартизираните спецификации за преработка. Системите за дигитална екстракция на Hielscher Ultrasonics се предлагат с интелигентен софтуер, който улеснява прецизната настройка и контрол на процеса на ултразвукова обработка. Автоматичният запис на данни записва всички ултразвукови параметри на процеса като ултразвукова енергия (обща и нетна енергия), амплитуда, температура, налягане (когато са монтирани сензори за температура и налягане) с печат за дата и час на вградената SD-карта. Това ви позволява да преразгледате всяка ултразвуково обработена партида. В същото време се осигурява възпроизводимост и непрекъснато високо качество на продукта.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
| Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Високомощни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да летец и промишлен мащаб.
Литература/Препратки
- Айълдиз, Сена Саклар; Карадениз, Бюлент; Сагканб, Нихан; Бахара, Бану; Ние, Ахмет Абдула; Аласалвар, Цезаретин (2018): Оптимизиране на параметрите за екстракция на епигалокатехин галат с помощта на конвенционална гореща вода и ултразвукови методи от зелен чай. Преработка на храни и биопродукти 111 (2018). 37–44.
- Банерджи, С., Чатерджи, Дж. (2015): Ефективни стратегии за екстракция на биомолекули на чай (Camellia sinensis). J. Food Sci. Technol. 52, 2015. 3158–3168.
- Мартин-Гарсия Беатрис; Пасини, Федерика; Верардо, Вито; Díaz-de-Cerio, Elixabet; Tylewicz, Urszula; Гомес-Каравака, Ана Мария; Caboni Maria Fiorenza (2019): Оптимизиране на ултразвуковата екстракция на проантоцианидини от варени зърна. Антиоксиданти 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Партидна и непрекъсната ултразвукова екстракция на листа от болдо (Peumus boldus mol.). Международно списание за молекулярни науки 14, 2013. 5750-5764.
- К. С. Съслик, К. Отмър, "Енциклопедия на химическата технология"; 4-то издание Дж. & Синове: Ню Йорк, 1998, том 26, стр. 517-541.
Факти, които си струва да знаете
ултразвукова екстракция – Принцип на работа
Ултразвуковата екстракция е механичен метод за освобождаване и изолиране на вътреклетъчно съединение от клетъчни матрици като растителни клетки. Когато високомощните ултразвукови вълни се съединят в суспензия (напр. състояща се от мацерирани растителни частици във вода или разтворител), високоенергийните ултразвукови вълни генерират кавитация. Явлението кавитация води локално до екстремни температури, налягания, скорости на нагряване/охлаждане, разлики в налягането и високи сили на срязване в средата. Когато кавитационните мехурчета имплодират върху повърхността на твърди вещества (като частици, растителни клетки, тъкани и т.н.), микроструите и междупартиклюларният сблъсък генерират ефекти като повърхностно отлепване, ерозия и разграждане на частиците. Освен това, имплозията на кавитационни мехурчета в течна среда създава макротурбуленции и микросмесване.
Ултразвуковото облъчване представлява ефективен начин за подобряване на процесите на пренос на маса, тъй като ултразвукът води до кавитация и свързаните с нея механизми като микродвижение от течни струи, компресия и декомпресия в материала с последващо разрушаване на клетъчните стени, както и високи скорости на нагряване и охлаждане.
Ултразвукова екстракция от растителни клетки: микроскопичното напречно сечение (TS) показва механизма на действие по време на ултразвукова екстракция от клетки (увеличение 2000x) [ресурс: Vilkhu et al. 2011]
Ултразвукът на растителен материал фрагментира матрицата на растителните клетки и подобрява хидратацията на същите. Chemat et al. (2015) заключават, че ултразвуковата екстракция на биоактивни съединения от растителни продукти е резултат от различни независими или комбинирани механизми, включително фрагментация, ерозия, капилярност, детекстуриране и сонопорация. Тези ефекти нарушават клетъчната стена, подобряват масовия трансфер чрез изтласкване на разтворителя в клетката и изсмукване на разтворителя и осигуряват движение на течността чрез микросмесване.
Какви са основните предимства на ултразвуковата екстракция?
- Бърз процес и висока производителност
- Ниска консумация на енергия
- Намалени разходи за обработка
- Нетермична технология
- По-висока чистота
- Зелена технология
Акустичната кавитация и нейните ефекти
В течността ултразвуковите вълни създават интензивни редуващи се цикли с високо / ниско налягане, които водят до образуването на кавитационни мехурчета. В продължение на няколко цикъла на налягане кавитационните мехурчета растат, докато достигнат граница, при която балонът не може да абсорбира повече енергия. В този момент балонът се взривява силно. По време на имплозията на мехурчето възникват екстремни условия като високи температури до 5000 К, налягания до 2000 атм, много високи скорости на нагряване/охлаждане и разлики в налягането. Тъй като динамиката на колапс на мехурчето е по-бърза от преноса на маса и топлина, енергията в колабиращата се кухина е ограничена до много малка зона, наричана още "гореща точка". Имплозията на кавитационния мехур също води до микротурбуленции, течни струи със скорост до 280 m/s и произтичащи от това сили на срязване. Това явление е известно като ултразвукова или акустична кавитация.
Ултразвуковата екстракция се основава на акустична кавитация и нейните хидродинамични сили на срязване
Катехини
Известно е, че зеленият чай е богат на полифеноли като кофеинова киселина, галова киселина, катехин, епикатехин, галокатехин, катехин галат, галокатехин галат, епикатехин галат, епигалокатехин галат и епигалокатехин галат (EGCG), което прави зеления чай популярна здравословна храна, консумирана като напитка и като екстракт. EGCG е добре познат катехин, който присъства във големи количества в изсушените листа на зеления чай (7380 mg на 100 g), белия чай (4245 mg на 100 g) и в по-малки количества в черния чай (936 mg на 100 g). По време на производството на черен чай, катехините се превръщат предимно в теафлавини и теарубигини чрез полифенолоксидази.
Ползи за здравето от епигалокатехин галат (EGCG)
От групата на катехините епигалокатехин галат (EGCG) е най-изследваният и най-обещаващият. От противоракови, антиоксидантни, противовъзпалителни, антифиброзни, антиколагеназни до стимулиращи имунната система и антиейдж ефекти, EGCG показва много ползи и затова се консумира под формата на напитка от зелен чай, както и под формата на хранителни добавки като капсули, прахове, таблетки и др.
Изследванията показват, че катехините като епигалокатехин галат (EGCG) могат да намалят възпалението и да предотвратят някои хронични състояния, като сърдечни заболявания, диабет и някои форми на рак.
EGCG и неговите противоракови ефекти
Тъй като ракът често е животозастрашаващо заболяване, противораковите свойства на EGCG са подложени на сериозни изследвания. Проучванията показват, че EGCG може да инхибира туморогенезата чрез намаляване или елиминиране на канцерогенните ефекти. Има констатации, които предполагат, че EGCG предотвратява индуцираната от диетилнитрозамин туморогенезата на черния дроб, свързана със затлъстяването, чрез инхибиране на оста IGF/IGF-1R, подобряване на хиперинсулинемията и отслабване на хроничното възпаление. Друг механизъм на противораковия ефект на EGCG е инхибирането на ангиогенезата и по този начин ограничаване на туморната пролиферация.
EGCG и неговите антиоксидантни ефекти
Безброй антиоксидантни процеси протичат в човешкото тяло и допринасят за здравето, силата и благосъстоянието. EGCG е антиоксидант. Антиоксидантите могат да предпазят от клетъчно увреждане, като изчистват свободните радикали и ги неутрализират. Фенолните пръстени в структурата на EGCG действат като електронни капани и чистачи на свободните радикали, инхибират образуването на реактивни кислородни видове и по този начин намаляват щетите, причинени от оксидативен стрес.
EGCG и неговите противовъзпалителни ефекти
Възпалението може да бъде причинено от болести, хроничен стрес и замърсяване на околната среда. Организмът реагира на такива стресови фактори с възпаление, което се характеризира с агрегация на голям брой имунни клетки на възпалителните места, освобождаване на провъзпалителни цитокини и реактивни кислородно-азотни видове (ROS/RNS). ROS/RNS са свързани с активирането на транскрипционния фактор NF-B и активаторния протеин-(AP-)1. След активиране, NF-jB и AP-1 се прехвърлят от цитоплазмата към ядрото и регулират различни възпалителни генни експресии, които впоследствие причиняват изострена възпалителна реакция и увреждане на тъканите.
EGCG инхибира предаването на NF-B и AP-1, като експресията на iNOS и COX-2 се регулира главно чрез изчистване на азотен оксид, пероксинитрит и други ROS/RNS и производството на възпалителни фактори се намалява.
EGCG и неговите ефекти върху насърчаването на остеогенезата
Остеопорозата е тежко заболяване, характеризиращо се с дегенерация на костния матрикс и загуба на костна плътност. EGCG показва регулаторни ефекти върху костния метаболизъм. EGCG може да индуцира апоптозата на остеокласти и да инхибира образуването на остеокласти чрез блокиране на генерирането на NF-B и IL-1b. Освен това може да насърчи образуването на минерализирани костни възли.
[срв. Ченю Чу; Дзя Денг; И Ман; Yili Qu (2017): Екстракти от зелен чай епигалокатехин-3-галат за различни лечения. BioMed Research International Vol. 2017]