Overlegen katechinekstrakter med ultralyd

Fakta, der er værd at vide

ultralyd ekstraktion – Arbejdsprincip

Ultralydsekstraktion er en mekanisk metode til frigivelse og isolering af intracellulær forbindelse fra cellematricer såsom planteceller. Når ultralydsbølger med høj effekt kobles til en opslæmning (f.eks. bestående af macererede plantepartikler i vand eller opløsningsmiddel), genererer de højenergiske ultralydsbølger kavitation. Fænomenet kavitation fører lokalt til ekstreme temperaturer, tryk, opvarmnings-/kølehastigheder, trykforskelle og høje forskydningskræfter i mediet. Når kavitationsbobler imploderer på overfladen af faste stoffer (såsom partikler, planteceller, væv osv.), genererer mikrostråler og interpartiklulær kollision effekter såsom overfladeafskalning, erosion og partikelnedbrydning. Derudover skaber implosionen af kavitationsbobler i flydende medier makroturbulenser og mikroblanding.
Ultralydbestråling repræsenterer en effektiv måde at forbedre masseoverførselsprocesser på, da sonikering resulterer i kavitation og dens relaterede mekanismer, såsom mikrobevægelse af væskestråler, kompression og dekompression i materialet med den efterfølgende forstyrrelse af cellevægge samt høje opvarmnings- og kølehastigheder.

Ultralydsekstraktion fra planteceller: det mikroskopiske tværsnit (TS) viser virkningsmekanismen under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [ressource: Vilkhu et al. 2011]

Ultralydbehandling af plantemateriale fragmenterer matrixen af planteceller og forbedrer hydreringen af det samme. Chemat et al. (2015) konkluderer, at ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer er resultatet af forskellige uafhængige eller kombinerede mekanismer, herunder fragmentering, erosion, kapillaritet, deteksturering og sonoporation. Disse virkninger forstyrrer cellevæggen, forbedrer masseoverførslen ved at skubbe opløsningsmiddel ind i cellen og suge fytoforbindelsesfyldt opløsningsmiddel ud og sikre væskebevægelse ved mikroblanding.

Hvad er de største fordele ved ultralydsekstraktion?

• Hurtig proces og høj ydelse
• Lavt energiforbrug
• Reducerede behandlingsomkostninger
• Ikke-termisk teknologi
• Højere renhed
• Grøn teknologi

Akustisk kavitation og dens virkninger

I væsken skaber ultralydsbølgerne intense skiftende højtryks- / lavtrykscyklusser, som resulterer i dannelse af kavitationsbobler. Over flere trykcyklusser vokser kavitationsboblerne, indtil de når en grænse, hvor boblen ikke kan absorbere mere energi. På dette tidspunkt imploderer boblen voldsomt. Under bobleimplosionen forekommer ekstreme forhold såsom høje temperaturer på op til 5000K, tryk på op til 2000atm, meget høje opvarmnings-/kølehastigheder og trykforskelle. Da boblekollapsdynamikken er hurtigere end masse og varmeoverførsel, er energien i det kollapsende hulrum begrænset til en meget lille zone, også kaldet "hot spot". Implosionen af kavitationsboblen resulterer også i mikroturbulenser, væskestråler med en hastighed på op til 280 m/s og deraf følgende forskydningskræfter. Dette fænomen er kendt som ultralyd eller akustisk kavitation.

Ultralydsekstraktion er baseret på akustisk kavitation og dens hydrodynamiske forskydningskræfter

Katekiner

Grøn te er kendt for at være rig på polyfenoler såsom koffeinsyre, gallussyre, catechin, epicatechin, gallocatechin, catechin gallatechin, gallocatechin gallat, epicatechin gallat, epigallocatechin og epigallocatechin gallat (EGCG), hvilket gør grøn te til en populær helsekost, der indtages som drik og som ekstrakt. EGCG er en velkendt catechin, som er til stede i store mængder i de tørrede blade af grøn te (7380 mg pr. 100 g), hvid te (4245 mg pr. 100 g) og i mindre mængder i sort te (936 mg pr. 100 g). Under produktion af sort te omdannes catechinerne for det meste til theaflaviner og thearubiginer via polyphenoloxidaser.

Sundhedsmæssige fordele ved Epigallocatechin Gallate (EGCG)

Fra gruppen af katekiner er epigallocatechin gallate (EGCG) den mest undersøgte og mest lovende. Fra anti-cancer, antioxidativ, antiinflammatorisk, anti-fibrose, anti-kollagenase til immunsystemforstærkende og anti-aging effekter, viser EGCG mange fordele og indtages derfor i form af grøn te-drik såvel som i form af kosttilskud såsom kapsler, pulvere, tabletter osv.
Forskningsundersøgelser tyder på, at katekiner som epigallocatechin gallate (EGCG) kan reducere inflammation og kan forhindre visse kroniske tilstande, såsom hjertesygdomme, diabetes og nogle former for kræft.

EGCG og dets anticancer-virkninger

Da kræft ofte er en livstruende sygdom, er EGCG's kræftbekæmpende egenskaber under tung forskning. Undersøgelser tyder på, at EGCG kan hæmme tumorgenese ved at reducere eller eliminere kræftfremkaldende virkninger. Der er resultater, der tyder på, at EGCG forhindrer diethylnitrosamin-induceret fedme-relateret levertumorgenese ved at hæmme IGF/IGF-1R-aksen, forbedre hyperinsulinæmi og dæmpe kronisk inflammation. En anden mekanisme for EGCG's anticancereffekt er hæmning af angiogenese og derved begrænsning af tumorproliferation.

EGCG og dets antioxidative virkninger

Utallige antioxidative processer forekommer i den menneskelige krop og bidrager til sundhed, styrke og velvære. EGCG er en antioxidant. Antioxidanter kan beskytte mod cellulær skade ved at fjerne frie radikaler og neutralisere dem. Phenolringene i EGCG-strukturen fungerer som elektronfælder og scavengers af frie radikaler, hæmmer dannelsen af reaktive iltarter og reducerer derved skader forårsaget af oxidativt stress.

EGCG og dets antiinflammatoriske virkninger

Betændelse kan være forårsaget af sygdom, kronisk stress og miljøforurening. Kroppen reagerer på sådanne stressfaktorer med inflammation, som er karakteriseret ved aggregering af et stort antal immunceller på de inflammatoriske steder, frigivelse af proinflammatoriske cytokiner og reaktive ilt/nitrogenarter (ROS/RNS). ROS/RNS er relateret til aktivering af transkriptionsfaktor NF-B og aktivatorprotein-(AP-)1. Efter aktivering overføres NF-jB og AP-1 fra cytoplasmaet til kernen og opregulerer en række inflammatoriske genekspressioner, som efterfølgende forårsager en forværret inflammatorisk respons og vævsskade.
EGCG hæmmer overførslen af NF-B og AP-1, at ekspressionen af iNOS og COX-2 nedreguleres hovedsageligt ved at fjerne nitrogenoxid, peroxynitrit og andre ROS/RNS, og produktionen af inflammatoriske faktorer reduceres.

EGCG og dets virkninger på osteogenesefremme

Osteoporose er en alvorlig sygdom, der er karakteriseret ved degeneration af knoglematrixen og tab af knogletæthed. EGCG viser regulerende virkninger på knoglemetabolismen. EGCG kan inducere apoptose af osteoklaster og hæmme dannelsen af osteoklaster ved at blokere dannelsen af NF-B og IL-1b. Desuden kan det fremme dannelsen af mineraliserede knogleknuder.
[jf. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi mand; Yili Qu (2017): Grøn te-ekstrakter Epigallocatechin-3-gallat til forskellige behandlinger. BioMed Research International Vol. 2017]