Ylivoimaiset katekiiniuutteet ultraäänellä
Katekiinien ultraääniuutto
Ultraääniuutto on ei-terminen tekniikka, joka perustuu puhtaiden mekaanisten voimien soveltamiseen. Matalataajuiset, korkean intensiteetin ultraääniaallot kytketään ultraäänianturin (sonotrode) kautta nestemäisessä väliaineessa. Akustisen kavitaation voimakkaat leikkausvoimat rei'ittävät ja häiritsevät solukalvoja, tehostavat massansiirtoa solun sisäosan ja liuottimen välillä ja vapauttavat solunsisäiset yhdisteet liuottimeen.
Banerjee ja Chatterjee (2015) havaitsivat laajassa katsauksessaan vihreän teen (Camellia sinensis) uuttomenetelmistä, että koetintyyppiset ultraäänilaitteet ovat huomattavasti tehokkaampia kuin ultraäänihauteet. Lisäksi kirjoittajat toteavat, että ultraääniuutto on teekatekiinien uuttamisen edullinen tapa uuttoprosessin lisääntyneen tehokkuuden vuoksi alhaisemmassa lämpötilassa, mikä estää lämpöherkkien yhdisteiden lämpöhajoamisen ja säilyttää niiden lääkinnällisen arvon. Korkean lämpötilan uuttaminen johtaa usein polyfenolien hajoamiseen ja lisää proteiinien ja pektiinin vapautumista, mikä häiritsee teen aistinvaraista laatua kerman muodostumalla. Sonikoinnin etuna on sen ei-lämpömekanismi. Tutkimuksessaan tutkijat osoittivat, että ultraääniuutto voi lisätä teen polyfenolin saantoa 65 ° C: ssa verrattuna perinteiseen uuttamiseen 85 ° C: ssa. Ultraääniuutto toimii kuitenkin myös huoneenlämpötilassa. Ei-lämpöuuttotekniikkana sonikaattorit käyttävät mekaanisia voimia solujen avaamiseksi ja bioaktiivisten yhdisteiden, kuten polyfenolien ja katekiinien, vapauttamiseksi erinomaisella tehokkuudella liuottimeen.
Ultraääniuutto antaa korkean sadon korkealaatuisia ravintoaineita. Ei-lämpöprosessina ultraääniuutto välttää lämpöherkkien ravintoaineiden häviämisen.
Ultraääniuutto voidaan suorittaa myös huoneenlämpötilassa tai jäähdytetyissä nesteissä. Klikkaa tästä lukeaksesi lisää ultraäänellä kylmähaudutetusta teestä!
- Liuotinvapaa / vesipohjainen
- korkea uuttotuotto
- Laadukkaat uutteet
- Täyden spektrin uutteet
- Nopea prosessi
- Vihreä, ympäristöystävällinen
- yksinkertainen ja turvallinen käyttö
- vähän huoltoa vaativa
- Nopea sijoitetun pääoman tuotto
Ultraääniuutin UIP2000hdT (2kW) jatkuvasti sekoitetulla panosreaktorilla
Tapaustutkimus ultraäänikatekiinin uuttamisesta
Ultraääniuutto voidaan suorittaa käyttämällä erilaisia liuottimia, mukaan lukien vesi, etanoli, vesi : etanoliseos, isopropanoli, kasviöljy, glyseriini jne.
Vuonna 2018 tehdyssä tutkimuksessa Ayyildiz et ai. vertasi ultraääniuuttoa käyttämällä vettä ja etanolia liuottimina tavanomaiseen kuuman veden uuttomenetelmään. Tässä pilottimittakaavassa tehdyssä tutkimuksessa käytettiin Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) ultraäänilaitetta erässä ja jatkuvan virtauksen asennuksessa.
Tulokset osoittivat, että ultraääniuutto etanolilla oli merkittävästi (p < 0.05) more efficient to extract higher yields of EGCG, EGC, ECG, and EC than conventional hot water extraction and ultrasonic water-based extraction. Under optimised process conditions, almost 100% and 50% more EGCG content was obtained ultrasonic ethanol extraction than conventional hot water extraction and ultrasonic extraction with water, respectively. The optimal conditions for the ultrasonic extraction of EGCG with ethanol were 66.53ºC, 43.75 min and, 67.81% ethanol.
Ultrasonic extraction is the preferred mode of tea catechins due to the increased efficacy of extraction process at lower temperature by retaining their antioxidant activity.
Korkean suorituskyvyn ultraääniuuttimet
Hielscher Ultrasonics uuttojärjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti elintarvikkeissa ja lääkkeissä korkealaatuisten kasviuutteiden kaupalliseen tuotantoon, joita käytetään ravintolisinä ja lääkkeinä. Jos haluat tuottaa pienempiä eriä kylmähaudutettua teetä tai käsitellä suuria määriä korkealaatuisia polyfenoli / katekiiniuutteita, Hielscher Ultrasonicsilla on sinulle sopiva ultraääniuutin. Ultraäänilaitteita on helppo ja turvallinen käyttää. Intuitiivinen ohjelmisto ja digitaalinen ohjaus kosketusnäytön kautta mahdollistavat tarkan prosessinohjauksen. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Koetintyyppinen sonikaattori UP100H katekiinin uuttamiseksi teelehdistä
Prosessin standardointi Hielscher Ultrasonicsilla
Elintarvike- ja lääkelaatuiset uutteet olisi tuotettava hyvien tuotantotapojen ja standardoitujen käsittelyeritelmien mukaisesti. Hielscher Ultrasonics' digitaalisissa uuttojärjestelmissä on älykäs ohjelmisto, jonka avulla sonikaatioprosessi on helppo asettaa ja hallita tarkasti. Automaattinen tietojen tallennus kirjoittaa kaikki ultraääniprosessiparametrit, kuten ultraäänienergian (kokonais- ja nettoenergia), amplitudin, lämpötilan, paineen (kun lämpötila- ja paineanturit on asennettu) päivämäärällä ja aikaleimalla sisäänrakennetulle SD-kortille. Näin voit tarkistaa jokaisen ultraäänellä käsitellyn erän. Samalla varmistetaan toistettavuus ja jatkuvasti korkea tuotteiden laatu.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Suuritehoiset ultraäänihomogenisaattorit alkaen laboratorio jotta lentäjä ja teollinen mittakaava.
Kirjallisuus/viitteet
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Me, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Epigallokatekiinigallaatin uuttoparametrien optimointi käyttämällä tavanomaisia kuumavesi- ja ultraääniavusteisia menetelmiä vihreästä teestä. Elintarvikkeiden ja biotuotteiden jalostus 111 (2018). 37–44.
- Banerjee, S., Chatterjee, J. (2015): Teen (Camellia sinensis) biomolekyylien tehokkaat uuttostrategiat. J. Food Sci. Teknol. 52, 2015. 3158–3168.
- Martín-García Beatriz; Pasini, Federica; Verardo, Vito; Díaz-de-Cerio, Elixabet; Tylewicz, Urszula; Gómez-Caravaca, Ana María; Caboni Maria Fiorenza (2019): Proantosyanidiinien Sonotrode-ultraääniavusteisen uuttamisen optimointi panimoiden käytetyistä jyvistä. Antioksidantit 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Boldon lehtien erä- ja jatkuva ultraääniavusteinen uutto (Peumus boldus mol.). Kansainvälinen molekyylitieteen lehti 14, 2013. 5750-5764.
- K.S. Suslick, K. Othmer, "Kemian tekniikan tietosanakirja"; 4. painos J. Wiley & Sons: New York, 1998, osa 26, s. 517-541.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
ultraääni uuttaminen – Toimintaperiaate
Ultraääniuutto on mekaaninen menetelmä solunsisäisen yhdisteen vapauttamiseksi ja eristämiseksi solumatriiseista, kuten kasvisoluista. Kun suuritehoiset ultraääniaallot kytketään lietteeseen (esim. koostuu maseroiduista kasvihiukkasista vedessä tai liuottimessa), erittäin energiset ultraääniaallot tuottavat kavitaatiota. Kavitaatioilmiö johtaa paikallisesti äärimmäisiin lämpötiloihin, paineisiin, lämmitys- / jäähdytysnopeuksiin, paine-eroihin ja suuriin leikkausvoimiin väliaineessa. Kun kavitaatiokuplat luhistuvat kiinteiden aineiden pinnalle (kuten hiukkaset, kasvisolut, kudokset jne.), Mikrosuihkut ja puolueiden väliset törmäykset aiheuttavat vaikutuksia, kuten pinnan kuoriutumista, eroosiota ja hiukkasten hajoamista. Lisäksi kavitaatiokuplien luhistuminen nestemäisissä väliaineissa aiheuttaa makroturbulensseja ja mikrosekoitusta.
Ultraäänisäteilytys on tehokas tapa parantaa massansiirtoprosesseja, koska sonikaatio johtaa kavitaatioon ja siihen liittyviin mekanismeihin, kuten mikros-liikkumiseen nestesuihkuilla, puristukseen ja dekompressioon materiaalissa, minkä jälkeen soluseinät häiriintyvät sekä korkeat lämmitys- ja jäähdytysnopeudet.
Ultraääniuutto kasvisoluista: mikroskooppinen poikittainen osa (TS) osoittaa vaikutusmekanismin ultraääniuuton aikana soluista (suurennus 2000x) [resurssi: Vilkhu et ai. 2011]
Kasvimateriaalin fragmenttien ultrasonication kasvisolujen matriisi ja parantaa sen hydratoitumista. (2015) päättelee, että bioaktiivisten yhdisteiden ultraääniuutto kasvitieteellisistä aineista on seurausta erilaisista itsenäisistä tai yhdistetyistä mekanismeista, mukaan lukien pirstoutuminen, eroosio, kapillaarisuus, deteksturaatio ja sonoporaatio. Nämä vaikutukset häiritsevät soluseinää, parantavat massansiirtoa työntämällä liuotinta soluun ja imemällä fytoyhdisteellä ladattua liuotinta ulos ja varmistavat nesteen liikkumisen mikrosekoittamalla.
Mitkä ovat ultraääniuuton tärkeimmät edut?
- Nopea prosessi ja korkea tuotos
- Alhainen energiankulutus
- Pienemmät käsittelykustannukset
- Ei-lämpötekniikka
- Korkeampi puhtaus
- Vihreä teknologia
Akustinen kavitaatio ja sen vaikutukset
Nesteessä ultraääniaallot luovat voimakkaita vuorottelevia korkeapaine- / matalapainesyklejä, jotka johtavat kavitaatiokuplien muodostumiseen. Useiden painesyklien aikana kavitaatiokuplat kasvavat, kunnes ne saavuttavat rajan, jossa kupla ei pysty absorboimaan enemmän energiaa. Tässä vaiheessa kupla luhistuu rajusti. Kuplan luhistumisen aikana esiintyy äärimmäisiä olosuhteita, kuten korkeita lämpötiloja jopa 5000K, jopa 2000atm: n paineita, erittäin korkeita lämmitys- / jäähdytysnopeuksia ja paine-eroja. Koska kuplan romahtamisdynamiikka on nopeampaa kuin massan ja lämmön siirto, romahtavan ontelon energia rajoittuu hyvin pieneen vyöhykkeeseen, jota kutsutaan myös "kuumaksi pisteeksi". Kavitaatiokuplan luhistuminen johtaa myös mikroturbulensseihin, nestesuihkuihin, joiden nopeus on jopa 280 m/s, ja niistä johtuviin leikkausvoimiin. Tätä ilmiötä kutsutaan ultraääni- tai akustiseksi kavitaatioksi.
Ultraääniuutto perustuu akustiseen kavitaatioon ja sen hydrodynaamisiin leikkausvoimiin
Catechins
Vihreän teen tiedetään sisältävän runsaasti polyfenoleja, kuten kofeiinihappoa, gallushappoa, katekiinia, epikatekiinia, gallokatekiinia, katekiinigallaattia, gallokatekiinigallaattia, epikatekiinigallaattia, epigallokatekiinia ja epigallokatekiinigallaattia (EGCG), mikä tekee vihreästä teestä suositun terveysruoan, jota kulutetaan juomana ja uutteena. EGCG on tunnettu katekiini, jota esiintyy suurina määrinä vihreän teen kuivatuissa lehdissä (7380 mg / 100 g), valkoisessa teessä (4245 mg / 100 g) ja pienemmissä määrissä mustassa teessä (936 mg / 100 g). Mustan teen valmistuksen aikana katekiinit muuttuvat enimmäkseen teaflaviineiksi ja tearubigiineiksi polyfenolioksidaasien kautta.
Epigallokatekiinigallaatin (EGCG) terveyshyödyt
Katekiinien ryhmästä epigallokatekiinigallaatti (EGCG) on tutkituin ja lupaavin. Syöpälääkkeistä, antioksidatiivisista, anti-inflammatorisista, antifibroosista, anti-kollagenaasista immuunijärjestelmää vahvistaviin ja ikääntymistä estäviin vaikutuksiin, EGCG: llä on monia etuja, ja siksi sitä kulutetaan vihreän teen juoman muodossa sekä ravintolisien, kuten kapseleiden, jauheiden, tablettien jne. muodossa.
Tutkimukset viittaavat siihen, että katekiinit, kuten epigallokatekiinigallaatti (EGCG), saattavat vähentää tulehdusta ja voivat estää tiettyjä kroonisia sairauksia, kuten sydänsairauksia, diabetesta ja joitain syöpämuotoja.
EGCG ja sen syöpää ehkäisevät vaikutukset
Koska syöpä on usein hengenvaarallinen sairaus, EGCG:n syöpää ehkäiseviä ominaisuuksia tutkitaan voimakkaasti. Tutkimukset viittaavat siihen, että EGCG voi estää tuumorigeneesiä vähentämällä tai poistamalla karsinogeenisia vaikutuksia. On havaintoja, jotka viittaavat siihen, että EGCG estää dietyylinitrosamiinin aiheuttamaa liikalihavuuteen liittyvää maksakasvainten syntyä estämällä IGF/IGF-1R-akselia, parantamalla hyperinsulinemiaa ja lieventämällä kroonista tulehdusta. Toinen EGCG: n syöpää ehkäisevän vaikutuksen meknaismi on angiogeneesin estäminen ja siten kasvaimen lisääntymisen rajoittaminen.
EGCG ja sen antioksidatiiviset vaikutukset
Ihmiskehossa esiintyy lukemattomia antioksidatiivisia prosesseja, jotka edistävät terveyttä, voimaa ja hyvinvointia. EGCG on antioksidantti. Antioksidantit voivat suojata soluvaurioilta poistamalla vapaita radikaaleja ja neutraloimalla niitä. EGCG-rakenteessa olevat fenolirenkaat toimivat elektroniansoina ja vapaiden radikaalien raadonsyöjinä, estävät reaktiivisten happilajien muodostumista ja vähentävät siten oksidatiivisen stressin aiheuttamia vaurioita.
EGCG ja sen anti-inflammatoriset vaikutukset
Tulehdus voi johtua sairaudesta, kroonisesta stressistä ja ympäristön saastumisesta. Keho reagoi tällaisiin stressitekijöihin tulehduksella, jolle on ominaista suuren määrän immuunisolujen aggregaatio tulehduskohtiin, proinflammatoristen sytokiinien vapautuminen ja reaktiiviset happi/typpilajit (ROS/RNS). ROS/RNS liittyvät transkriptiotekijä NF-B:n ja aktivaattoriproteiini-(AP-)1:n aktivoitumiseen. Aktivoinnin jälkeen NF-jB ja AP-1 siirtyvät sytoplasmasta tumaan ja säätelevät erilaisia tulehduksellisia geeniekspressioita, jotka myöhemmin aiheuttavat pahenevan tulehdusvasteen ja kudosvaurion.
EGCG estää NF-B:n ja AP-1:n siirtymisen, että iNOS:n ja COX-2:n ilmentymistä alennetaan pääasiassa poistamalla typpioksidia, peroksinitriittiä ja muita ROS/RNS:ää ja tulehdustekijöiden tuotanto vähenee.
EGCG ja sen vaikutukset osteogeneesin edistämiseen
Osteoporoosi on vakava sairaus, jolle on tunnusomaista luumatriisin rappeutuminen ja luun tiheyden menetys. EGCG:llä on säätelyvaikutuksia luun aineenvaihduntaan. EGCG voi indusoida osteoklastien apoptoosia ja estää osteoklastien muodostumista estämällä NF-B: n ja IL-1b: n muodostumisen. Lisäksi se voi edistää mineralisoituneiden luukyhmyjen muodostumista.
[vrt. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi mies; Yili Qu (2017): Vihreä tee uuttaa epigallokatekiini-3-gallaattia erilaisiin hoitoihin. BioMed Research International vol. 2017]