Catechinekstrakter af overlegen kvalitet med ultralyd

Værd at vide

Ultralydsekstraktion – funktionsprincip

Ultralydsekstraktion er en mekanisk metode til at frigive og isolere intracellulære forbindelser fra cellematricer såsom planteceller. Når ultralydsbølger med høj effekt kobles ind i en suspension (f.eks. bestående af macererede plantepartikler i vand eller opløsningsmiddel), frembringer de energirige ultralydsbølger kavitation. Kavitationsfænomenet fører lokalt til ekstreme temperaturer, tryk, opvarmnings-/afkølingshastigheder, trykforskelle og høje forskydningskræfter i mediet. Når kavitationsbobler imploderer på overfladen af faste stoffer (såsom partikler, planteceller, væv osv.), frembringer mikrostråler og kollisioner mellem partikler virkninger såsom afskalning af overflader, erosion og partikelnedbrydning. Desuden skaber implosionen af kavitationsbobler i flydende medier makroturbulens og mikroblanding.
Ultralydsbestråling er en effektiv måde at forbedre masseoverførselsprocesser på, da sonikering resulterer i kavitation og de tilknyttede mekanismer såsom mikrobevægelser forårsaget af væskestråler, kompression og dekompression i materialet med efterfølgende nedbrydning af cellevægge samt høje opvarmnings- og afkølingshastigheder.

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

Sonikering af plantemateriale fragmenterer plantecellernes matrix og forbedrer dens hydrering. Chemat et al. (2015) konkluderer, at ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra planter er resultatet af forskellige uafhængige eller kombinerede mekanismer, herunder fragmentering, erosion, kapillaritet, nedbrydning af vævsstruktur og sonoporation. Disse virkninger nedbryder cellevæggen, forbedrer masseoverførslen ved at presse opløsningsmiddel ind i cellen og suge opløsningsmiddel med planteforbindelser ud og sikrer væskebevægelse gennem mikroblanding.

Hvad er de væsentligste fordele ved ultralydsekstraktion?

• Hurtig proces og høj produktion
• 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 dannelsen 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 boblens implosion opstår ekstreme betingelser såsom høje temperaturer på op til 5000K, tryk på op til 2000atm, meget høje opvarmnings-/afkølingshastigheder og trykforskelle. Da dynamikken i boblens kollaps er hurtigere end masse- og varmeoverførslen, er energien i det kollapsende hulrum begrænset til en meget lille zone, også kaldet et “hot spot”. Kavitationsboblens implosion resulterer også i mikroturbulens, væskestråler med en hastighed på op til 280m/s og deraf følgende forskydningskræfter. Dette fænomen er kendt som ultralydskavitation eller akustisk kavitation.

Ultralydsekstraktion bygger på akustisk kavitation og dens hydrodynamiske forskydningskræfter

Catechiner

Grøn te er kendt for at være rig på polyfenoler såsom kaffesyre, gallussyre, catechin, epicatechin, gallocatechin, catechingallat, gallocatechingallat, epicatechingallat, epigallocatechin og epigallocatechingallat (EGCG), hvilket gør grøn te til en populær sundhedsfremmende fødevare, der indtages som drik og som ekstrakt. EGCG er et velkendt catechin, som findes i store mængder i 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 fremstillingen af sort te omdannes catechinerne for det meste til theaflaviner og thearubiginer via polyfenoloxidaser.

Sundhedsmæssige fordele ved epigallocatechingallat (EGCG)

I gruppen af catechiner er epigallocatechingallat (EGCG) det mest undersøgte og mest lovende. Fra kræfthæmmende, antioxidative, antiinflammatoriske, fibrosehæmmende og kollagenasehæmmende virkninger til immunstyrkende og aldringshæmmende virkninger har EGCG mange fordele og indtages derfor både som grøn te og som kosttilskud såsom kapsler, pulvere, tabletter osv.
Forskningsundersøgelser tyder på, at catechiner som epigallocatechingallat (EGCG) muligvis kan reducere inflammation og kan forebygge visse kroniske tilstande såsom hjertesygdom, diabetes og nogle former for kræft.

EGCG og dets kræfthæmmende virkninger

Da kræft ofte er en livstruende sygdom, forskes der intensivt i EGCG’s kræfthæmmende egenskaber. Undersøgelser tyder på, at EGCG kan hæmme tumordannelse ved at reducere eller eliminere virkningerne af kræftfremkaldende stoffer. Der findes resultater, som tyder på, at EGCG forebygger diethylnitrosamininduceret, fedmerelateret levertumordannelse ved at hæmme IGF/IGF-1R-aksen, forbedre hyperinsulinæmi og dæmpe kronisk inflammation. En anden mekanisme bag EGCG’s kræfthæmmende virkning er hæmning af angiogenese, hvorved tumorproliferation begrænses.

EGCG og dets antioxidative virkninger

Utallige antioxidative processer foregår i menneskekroppen og bidrager til sundhed, styrke og velvære. EGCG er en antioxidant. Antioxidanter kan beskytte mod celleskader ved at indfange frie radikaler og neutralisere dem. Fenolringene i EGCG’s struktur fungerer som elektronfælder og indfangere af frie radikaler, hæmmer dannelsen af reaktive iltforbindelser og reducerer dermed skader forårsaget af oxidativt stress.

EGCG og dets antiinflammatoriske virkninger

Inflammation kan skyldes sygdom, kronisk stress og miljøforurening. Kroppen reagerer på sådanne stressfaktorer med inflammation, som er kendetegnet ved ophobning af et stort antal immunceller på inflammationsstederne, frigivelse af proinflammatoriske cytokiner og reaktive ilt-/kvælstofforbindelser (ROS/RNS). ROS/RNS er forbundet med aktivering af transkriptionsfaktoren NF-B og aktivatorprotein-(AP-)1. Efter aktivering flyttes NF-jB og AP-1 fra cytoplasmaet til cellekernen og opregulerer ekspressionen af en række inflammatoriske gener, hvilket efterfølgende medfører en forstærket inflammatorisk reaktion og vævsskade.
EGCG hæmmer transmissionen af NF-B og AP-1, således at ekspressionen af iNOS og COX-2 nedreguleres, hovedsageligt ved at indfange nitrogenmonoxid, peroxynitrit og andre ROS/RNS, og produktionen af inflammatoriske faktorer reduceres.

EGCG og dets virkninger på fremme af osteogenese

Osteoporose er en alvorlig sygdom, der er kendetegnet ved degeneration af knoglematrixen og tab af knogletæthed. EGCG har regulerende virkninger på knoglemetabolismen. EGCG kan inducere apoptose i 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 Man; Yili Qu (2017): Green Tea Extracts Epigallocatechin-3-gallate for Different Treatments. BioMed Research International bd. 2017]