Extraktion von Ellagitanninen aus Granatäpfeln
- Ellagitannine sind Vorläufer der alterungshemmenden Verbindung Urolithin A, die durch das Darmmikrobiom aus Ellagitanninen gebildet wird.
- Die Ultraschallextraktion fördert die Freisetzung von Ellagitanninen aus Frucht- und Pflanzenzellen zur Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln und Pharmazeutika mit einem hochkonzentrierten Ellagitanningehalt.
Ellagitannine – die Vorläufer von Urolithin A
Urolithin A hat in jüngster Zeit große Aufmerksamkeit erlangt, da Studien am Menschen seine positiven Auswirkungen auf Gesundheit und Langlebigkeit bestätigten. Urolithin A wird von der Darmmikroflora nach der Aufnahme von Verbindungen gebildet, die in Granatäpfeln vorkommen, beispielsweise Ellagitanninen und Punicalaginen. Urolithin A induziert die Mitophagie und trägt dadurch zur Wiederverwertung defekter Mitochondrien bei. Da die Gesundheit der Mitochondrien und Zellen mit zunehmendem Alter abnimmt, könnte die Verabreichung von Ellagitanninen einen möglichen neuen Therapieansatz gegen altersbedingte Erkrankungen darstellen. Die positiven Wirkungen wurden bei C. elegans, Säugetierzellen und Nagetieren beobachtet und erfolgreich in klinischen Studien am Menschen geprüft. Neben ihren alterungshemmenden Wirkungen werden Ellagitannine aufgrund ihrer entzündungshemmenden und krebshemmenden Wirkungen als gesundheitsfördernde Substanzen sehr geschätzt.
Ultraschallextraktion von Ellagitanninen
Die ultraschallunterstützte Extraktion (UAE) von Lebensmitteln hat großes Interesse geweckt, da sie vergleichsweise kostengünstig ist. Sie überwindet die Nachteile herkömmlicher Lösungsmittelextraktionen und liefert zugleich innerhalb derselben Zeitspanne größere Extraktmengen, wobei geringere Mengen lebensmitteltauglicher Lösungsmittel oder lediglich Wasser verwendet werden. Ultraschall kann Zellwände mechanisch aufbrechen und dabei die intrazellulären Flüssigkeiten extrahieren. Die leistungsstarken, niederfrequenten Ultraschallwellen wirken auf die Moleküle eines flüssigen Mediums, nämlich des Lösungsmittels, indem sie diese abwechselnd Kompressions- und Verdünnungsphasen aussetzen. Diese wiederholten Kompressions- und Expansionszyklen führen zur Bildung von Hohlräumen oder Luftblasen, die allmählich wachsen, bis sie implodieren. Dadurch entsteht das Phänomen der Kavitation. Die UAE kann in der industriellen Lebensmittelextraktion sowohl im kleinen als auch im großen Maßstab eingesetzt werden.
Granatäpfel sind reich an Ellagitanninen.
Vollspektrumextrakte
Die Ultraschallextraktion setzt das gesamte Spektrum an Nährstoffen aus Pflanzenzellen frei. Bei der Extraktion aus Granatäpfeln hilft die Beschallung, Ellagitannine, Ellagsäuren, pomegranatate, Punicanolsäure (eine Art von Triterpenen, die in ätherischen Ölen vorkommen) sowie viele weitere Antioxidantien, Vitamine und Polyphenole zu isolieren. Vollspektrumextrakte sind aufgrund des sogenannten Entourage-Effekts für ihre überlegenen Wirkungen bekannt. Der Entourage-Effekt bezeichnet das synergistische Zusammenspiel verschiedener Nährstoffe in einer Pflanze, das die Bioverfügbarkeit verbessert und den größtmöglichen gesundheitlichen Nutzen bewirkt.
Ultraschallprozessoren für die Extraktion
Hielscher Ultrasonics ist auf die Herstellung leistungsstarker Ultraschallextraktionsanlagen für Chargenprozesse und kontinuierliche Durchflussprozesse spezialisiert. Ultraschallprozessoren sind von Tischgeräten über Anlagen im Pilotmaßstab bis hin zu industriellen Anlagen verfügbar und lassen sich problemlos an die spezifischen Anforderungen Ihres Prozesses anpassen.
Ultraschall hoher Intensität ermöglicht die effiziente Extraktion und Isolierung bioaktiver Komponenten (z. B. Quercetin, Koffein, Curcumin, Terpene usw.). Alle Ultraschallgeräte von 200W bis 16.000W verfügen über ein Farbdisplay zur digitalen Steuerung, eine integrierte SD-Karte zur automatischen Datenaufzeichnung, eine Fernsteuerung über den Browser und viele weitere benutzerfreundliche Funktionen. Die Sonotroden und Durchflusszellen – die Teile, die mit dem Medium in Kontakt kommen – sind autoklavierbar und leicht zu reinigen. Alle unsere Ultraschallgeräte sind für den 24/7-Betrieb ausgelegt, wartungsarm sowie einfach und sicher zu bedienen.
Unsere Kunden schätzen die Robustheit und Zuverlässigkeit unserer Ultraschallsysteme. Die automatische Datenaufzeichnung auf der integrierten SD-Karte ermöglicht eine präzise Prozesskontrolle, Wiederholbarkeit und die Sicherstellung eines gleichbleibend hohen Produktstandards gemäß der Guten Herstellungspraxis.
Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte:
| Chargenvolumen | Volumenstrom | Empfohlene Geräte |
|---|---|---|
| 1 bis 500 mL | 10 bis 200 mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000 mL | 20 bis 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20 L | 0,2 bis 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 L | 2 bis 10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 bis 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | höher | Verbund aus UIP16000 |
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Literatur/Quellen
- Andreux, P.A.; Blanco-Bose, W.; Ryu, D.; Burdet, F.; Ibberson, M.; Aebischer, P.; Auwerx, J.; Singh, A.; Rinsch, C. (2019): Der Mitophagie-Aktivator Urolithin A ist sicher und induziert beim Menschen eine molekulare Signatur verbesserter mitochondrialer und zellulärer Gesundheit. Nature Metabolism 1, 2019. 595–603.
- Boggia, R.; Turrini, F.; Villa, C.; Lacapra, C.; Zunin, P.; Parodi, B. (2016): Umweltfreundliche Extraktion aus Granatapfeltrester zur Herstellung funktioneller Lebensmittel und Kosmetika. Pharmaceuticals 9 / 63, 2016.
- Wu S.; Tian L. (2017): Diverse Phytochemicals and Bioactivities in the Ancient Fruit and Modern Functional Food Pomegranate (Punica granatum). Molecules 22(10), 2017. 1606.
Wissenswertes
Ellagitannine
Ellagitannine sind eine vielfältige Klasse hydrolysierbarer Tannine, einer Art von Polyphenolen, die hauptsächlich durch die oxidative Verknüpfung von Galloylgruppen in 1,2,3,4,6-Pentagalloylglucose entstehen. Ellagitannine und Ellagsäure sind Polyphenole, die in einigen Früchten, Nüssen und Samen vorkommen, beispielsweise in Granatäpfeln, schwarzen Himbeeren, Brombeeren, Himbeeren, Erdbeeren, Walnüssen und Mandeln. Ellagsäuren sind verwandte Polyphenole, die in Walnüssen, Pekannüssen, Cranberrys, Himbeeren, Erdbeeren, Weintrauben, Pfirsichen und Granatäpfeln sowie in Eichenarten wie der nordamerikanischen Weißeiche (Quercus alba), der europäischen Roteiche (Quercus robur) und im Heilpilz Phellinus linteus vorkommen.
Urolithine sind mikrobielle Metaboliten, die im Darm aus Ellagitanninen entstehen. Urolithin A hat in jüngster Zeit große Aufmerksamkeit erlangt, da Forschende seine außergewöhnlichen positiven Auswirkungen auf die Gesundheit der Mitochondrien nachgewiesen haben.
Antiproliferative und apoptoseinduzierende Aktivitäten von Ellagsäure und Urolithinen wurden anhand der Hemmung des Wachstums von Krebszellen nachgewiesen.
Ellagitannine und ihre Quellen: Castalagin (Eiche, Kastanienholz), Castalin (Eichenholz, Blätter des „punk tree“), Casuarictin (Casuarina- und Stachyurus-Arten), Crandinin (Blätter des „punk tree“), Peduncalagin (Walnüsse), Punicalagin (Granatapfel), Punicalin (Granatapfel), Roburin A (Eichenholz), Tellimagrandin II (Gewürznelke, asiatische Nelkenwurz), Terflavin B („black chebulic“, indische Mandeln), Vescalagin (Eiche, Kastanienholz).
Aus Granatapfel-Ellagitanninen gebildete Metaboliten. (A) Punicalagin (ein Ellagitannin des Granatapfels) wird zu Hexahydroxydiphensäure hydrolysiert, die durch Lactonisierung Ellagsäure ergibt; (B) chemische Strukturen repräsentativer Urolithine, der durch die Mikroflora gebildeten Umwandlungsprodukte der Ellagsäure. [Wu; Tian: 2017]
Mitochondrien
Das Mitochondrium (Plural: Mitochondrien) ist ein von einer Doppelmembran umschlossenes Organell, das in den meisten eukaryotischen Organismen vorkommt. Mitochondrien sind die sogenannten Kraftwerke der Zellen und erfüllen eine Reihe lebenswichtiger Funktionen, indem sie den Großteil des Adenosintriphosphats (ATP) für die Zelle erzeugen, das als chemische Energie genutzt wird. Die mitochondriale Atmung umfasst die sauerstoffabhängigen Stoffwechselreaktionen und Prozesse, die in den Mitochondrien ablaufen, um die in Makronährstoffen gespeicherte Energie in Adenosintriphosphat (ATP), den universellen Energielieferanten der Zelle, umzuwandeln. Die Makromoleküle des Mitochondriums, einschließlich der Atmungskettenkomplexe, sind anfällig für oxidative Schäden, die mit Entzündungen einhergehen. Es wurde gezeigt, dass Ellagitannine und Urolithine aus Granatäpfeln die Mitophagie (Apoptose) induzieren, um geschädigte Mitochondrien zu entfernen, sodass diese durch gesunde Organellen ersetzt werden können.