Extraits de catéchine de qualité supérieure grâce aux ultrasons
Extraction ultrasonique des catéchines
L'extraction par ultrasons est une technique non thermique basée sur l'application de forces mécaniques pures. Des ondes ultrasoniques de basse fréquence et de haute intensité sont couplées à une sonde ultrasonique (sonotrode) dans un milieu liquide. Les forces de cisaillement intenses de la cavitation acoustique perforent et perturbent les membranes cellulaires, améliorent le transfert de masse entre l'intérieur de la cellule et le solvant et libèrent les composés intracellulaires dans le solvant.
Dans leur étude approfondie des méthodes d'extraction du thé vert (Camellia sinensis), Banerjee et Chatterjee (2015) ont constaté que les appareils à ultrasons à sonde sont nettement plus efficaces que les bains à ultrasons. En outre, les auteurs affirment que l'extraction par ultrasons est le mode préféré d'extraction des catéchines du thé en raison de l'efficacité accrue du processus d'extraction à basse température, qui empêche la dégradation thermique des composés sensibles à la chaleur et préserve leur valeur médicinale. L'extraction à haute température entraîne souvent la dégradation des polyphénols et augmente la libération de protéines et de pectines, ce qui nuit à la qualité organoleptique du thé par la formation de crème. L'avantage de la sonication réside dans son mécanisme non thermique. Dans leur étude, les chercheurs ont démontré que l'extraction par ultrasons peut augmenter le rendement en polyphénols du thé à 65°C par rapport à l'extraction traditionnelle à 85°C. Toutefois, l'extraction par ultrasons fonctionne également à température ambiante. En tant que technique d'extraction non thermique, les sonicateurs appliquent des forces mécaniques pour ouvrir les cellules et libérer les composés bioactifs tels que les polyphénols et les catéchines avec une efficacité supérieure dans le solvant.
L'extraction par ultrasons permet d'obtenir un rendement élevé de nutriments de haute qualité. En tant que processus non thermique, l'extraction par ultrasons évite la perte de nutriments sensibles à la chaleur.
L'extraction par ultrasons peut également être réalisée à température ambiante ou dans des liquides refroidis. Cliquez ici pour en savoir plus sur le thé infusé à froid par ultrasons !
- Sans solvant? à base d'eau
- Rendement d'extraction élevé
- Extraits de haute qualité
- Extraits à spectre complet
- processus rapide
- Vert, respectueux de l'environnement
- fonctionnement simple et sûr
- peu d'entretien
- Un retour sur investissement rapide
Extracteur à ultrasons UIP2000hdT (2kW) avec réacteur discontinu à agitation continue
Étude de cas sur l'extraction ultrasonique de catéchine
L'extraction par ultrasons peut être réalisée à l'aide de divers solvants, notamment l'eau, l'éthanol, le mélange eau/éthanol, l'isopropanol, l'huile végétale, la glycérine, etc.
Dans une étude de 2018, Ayyildiz et al. ont comparé l'extraction par ultrasons utilisant l'eau et l'éthanol comme solvants avec la méthode conventionnelle d'extraction à l'eau chaude. Pour cette étude à l'échelle pilote, ils ont utilisé un ultrasonateur Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) en batch et en flux continu.
Les résultats ont montré que l'extraction ultrasonique avec l'éthanol était significativement (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.
Extracteurs ultrasoniques haute performance
Les systèmes d'extraction Hielscher Ultrasonics sont utilisés dans le monde entier dans l'industrie alimentaire et pharmaceutique pour la production commerciale d'extraits de plantes de haute qualité utilisés comme compléments alimentaires et produits pharmaceutiques. Que vous souhaitiez produire de petits lots de thé infusé à froid ou traiter de grandes quantités d'extraits de polyphénols? catéchines de haute qualité, Hielscher Ultrasonics a l'extracteur à ultrasons qu'il vous faut. Les extracteurs à ultrasons sont faciles et sûrs à utiliser. Un logiciel intuitif et une commande numérique via un écran tactile permettent un contrôle précis du processus. La robustesse de l'équipement ultrasonique Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des conditions difficiles.
Sonicateur à sonde UP100H pour l'extraction de catéchines à partir de feuilles de thé
Normalisation des processus avec Hielscher Ultrasonics
Les extraits de qualité alimentaire et pharmaceutique doivent être produits conformément aux bonnes pratiques de fabrication (BPF) et selon des spécifications de traitement standardisées. Échographies Hielscher’ Les systèmes d’extraction numérique sont équipés d’un logiciel intelligent, qui facilite le réglage et le contrôle précis du processus de sonication. L’enregistrement automatique des données écrit tous les paramètres du processus ultrasonore tels que l’énergie ultrasonore (énergie totale et nette), l’amplitude, la température, la pression (lorsque les capteurs de température et de pression sont montés) avec horodatage sur la carte SD intégrée. Cela vous permet de réviser chaque lot traité par ultrasons. Dans le même temps, la reproductibilité et la qualité élevée du produit sont assurées.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
| Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
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Homogénéisateurs ultrasoniques haute puissance de laboratoires à pilote et Industriel échelle.
Littérature/références
- Ayyildiz, Sena Saklar ; Karadeniz, Bulent ; Sagcanb, Nihan ; Bahara, Banu ; Us, Ahmet Abdullah ; Alasalvar, Cesarettin (2018) : Optimisation des paramètres d'extraction de l'épigallocatéchine gallate à l'aide de méthodes conventionnelles à l'eau chaude et assistées par ultrasons à partir du thé vert. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37-44.
- Banerjee, S., Chatterjee, J. (2015) : Stratégies d'extraction efficaces des biomolécules du thé (Camellia sinensis). J. Food Sci. Technol. 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) : Optimisation de l’extraction assistée par ultrasons de proanthocyanidines à partir de cafetières’ Drêches. Antioxydants 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013) : Extraction assistée par ultrasons en discontinu et en continu de feuilles de boldo (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- K.S. Suslick, K. Othmer, “Encyclopédie de la technologie chimique”; 4e éd. J. Wiley & Sons : New York, 1998, vol. 26, pp. 517-541.
Qu'il faut savoir
extraction par ultrasons – Principe de fonctionnement
L'extraction par ultrasons est une méthode mécanique qui permet de libérer et d'isoler les composés intracellulaires des matrices cellulaires telles que les cellules végétales. Lorsque des ondes ultrasonores de forte puissance sont couplées à une boue (par exemple, des particules végétales macérées dans de l'eau ou un solvant), les ondes ultrasonores hautement énergétiques génèrent de la cavitation. Le phénomène de cavitation entraîne localement des températures, des pressions, des taux de chauffage/refroidissement extrêmes, des différences de pression et des forces de cisaillement élevées dans le milieu. Lorsque les bulles de cavitation implosent à la surface de solides (tels que des particules, des cellules végétales, des tissus, etc.), les micro-jets et les collisions interparticulaires produisent des effets tels que le décollement de la surface, l'érosion et l'éclatement des particules. En outre, l'implosion des bulles de cavitation dans les milieux liquides crée des macro-turbulences et des micro-mélanges.
L'irradiation ultrasonique représente un moyen efficace d'améliorer les processus de transfert de masse, puisque la sonication entraîne la cavitation et ses mécanismes connexes, tels que le micro-mouvement par des jets de liquide, la compression et la décompression dans le matériau avec la rupture des parois cellulaires qui s'ensuit, ainsi que des taux élevés de chauffage et de refroidissement.
Extraction ultrasonique de cellules végétales : la coupe transversale microscopique (TS) montre le mécanisme d'action lors de l'extraction ultrasonique de cellules (grossissement 2000x) [ressource : Vilkhu et al. 2011].
L'ultrasonisation du matériel végétal fragmente la matrice des cellules végétales et améliore l'hydratation de celles-ci. Chemat et al. (2015) concluent que l'extraction ultrasonique des composés bioactifs des plantes est le résultat de différents mécanismes indépendants ou combinés, notamment la fragmentation, l'érosion, la capillarité, la détexturation et la sonoporation. Ces effets perturbent la paroi cellulaire, améliorent le transfert de masse en poussant le solvant dans la cellule et en aspirant le solvant chargé de phyto-composés, et assurent le mouvement du liquide par micro-mélange.
Quels sont les principaux avantages de l'extraction par ultrasons ?
- Processus rapide et rendement élevé
- Faible consommation d'énergie
- Réduction des coûts de traitement
- Technologie non thermique
- Une plus grande pureté
- Technologie verte
Cavitation acoustique et ses effets
Dans le liquide, les ondes ultrasonores créent une haute pression alternée intense ? cycles à basse pression, qui entraînent la formation de bulles de cavitation. Sur plusieurs cycles de pression, les bulles de cavitation se développent jusqu’à ce qu’elles atteignent une limite, où la bulle ne peut pas absorber plus d’énergie. À ce moment-là, la bulle implose violemment. Lors de l’implosion de la bulle, des conditions extrêmes telles que des températures élevées allant jusqu’à 5000K, des pressions allant jusqu’à 2000atm, des taux de chauffage/refroidissement très élevés et des différences de pression se produisent. Étant donné que la dynamique de l’effondrement de la bulle est plus rapide que le transfert de masse et de chaleur, l’énergie dans la cavité d’effondrement est confinée à une très petite zone, également appelée “point chaud”. L’implosion de la bulle de cavitation entraîne également des microturbulences, des jets de liquide d’une vitesse allant jusqu’à 280 m/s et les forces de cisaillement qui en résultent. Ce phénomène est connu sous le nom de cavitation ultrasonique ou acoustique.
L'extraction par ultrasons est basée sur la cavitation acoustique et ses forces de cisaillement hydrodynamiques.
catéchines
Le thé vert est connu pour être riche en polyphénols tels que l'acide caféique, l'acide gallique, la catéchine, l'épicatéchine, la gallocatéchine, le gallate de catéchine, le gallate de gallocatéchine, le gallate d'épicatéchine, l'épigallocatéchine et le gallate d'épigallocatéchine (EGCG), ce qui fait du thé vert un aliment de santé populaire consommé sous forme de boisson et d'extrait. L'EGCG est une catéchine bien connue, présente en grandes quantités dans les feuilles séchées du thé vert (7380 mg pour 100 g), du thé blanc (4245 mg pour 100 g), et en plus petites quantités dans le thé noir (936 mg pour 100 g). Lors de la production du thé noir, les catéchines sont principalement transformées en théaflavines et théarubigines par les polyphénols oxydases.
Les bienfaits pour la santé du gallate d'épigallocatéchine (EGCG)
Parmi les catéchines, l'épigallocatéchine gallate (EGCG) est celle qui a fait l'objet du plus grand nombre de recherches et qui est la plus prometteuse. Anti-cancer, antioxydant, anti-inflammatoire, anti-fibrose, anti-collagénase, renforcement du système immunitaire et effets anti-âge, l'EGCG présente de nombreux avantages et est donc consommé sous forme de boisson au thé vert ainsi que sous forme de compléments alimentaires tels que gélules, poudres, comprimés, etc.
Des études suggèrent que les catéchines comme l'épigallocatéchine gallate (EGCG) pourraient réduire l'inflammation et prévenir certaines maladies chroniques, telles que les maladies cardiaques, le diabète et certaines formes de cancer.
L'EGCG et ses effets anticancéreux
Étant donné que le cancer est une maladie souvent mortelle, les propriétés anticancéreuses de l’EGCG font l’objet de recherches intensives. Des études suggèrent que l’EGCG peut inhiber la tumorigenèse en réduisant ou en éliminant les effets cancérigènes. Certains résultats suggèrent que l’EGCG prévient la tumorigenèse hépatique liée à l’obésité induite par la diéthylnitrosamine en inhibant l’axe IGF/IGF-1R, en améliorant l’hyperinsulinémie et en atténuant l’inflammation chronique. Un autre mécanisme de l’effet anticancéreux de l’EGCG est l’inhibition de l’angiogenèse et donc la limitation de la prolifération tumorale.
L'EGCG et ses effets antioxydants
D'innombrables processus antioxydants se produisent dans le corps humain et contribuent à la santé, à la force et au bien-être. L'EGCG est un antioxydant. Les antioxydants peuvent protéger contre les dommages cellulaires en piégeant les radicaux libres et en les neutralisant. Les anneaux phénoliques de la structure de l'EGCG agissent comme des pièges à électrons et des piégeurs de radicaux libres, inhibent la formation d'espèces réactives de l'oxygène et réduisent ainsi les dommages causés par le stress oxydatif.
L'EGCG et ses effets anti-inflammatoires
L'inflammation peut être causée par la maladie, le stress chronique et la pollution environnementale. L'organisme réagit à ces facteurs de stress par l'inflammation, qui se caractérise par l'agrégation d'un grand nombre de cellules immunitaires sur les sites inflammatoires, la libération de cytokines pro-inflammatoires et d'espèces réactives de l'oxygène et de l'azote (ROS/RNS). Les ROS/RNS sont liés à l'activation du facteur de transcription NF-B et de la protéine activatrice (AP-)1. Après l'activation, NF-jB et AP-1 passent du cytoplasme au noyau et augmentent l'expression de divers gènes inflammatoires, ce qui entraîne une réponse inflammatoire exacerbée et des lésions tissulaires.
L'EGCG inhibe la transmission de NF-B et AP-1, l'expression de iNOS et COX-2 est régulée à la baisse, principalement en piégeant l'oxyde nitrique, le peroxynitrite et d'autres ROS/RNS, et la production de facteurs inflammatoires est réduite.
L'EGCG et ses effets sur la promotion de l'ostéogenèse
L'ostéoporose est une maladie grave caractérisée par la dégénérescence de la matrice osseuse et la perte de densité osseuse. L'EGCG a des effets régulateurs sur le métabolisme osseux. L'EGCG peut induire l'apoptose des ostéoclastes et inhiber la formation d'ostéoclastes en bloquant la génération de NF-B et d'IL-1b. En outre, il peut favoriser la formation de nodules osseux minéralisés.
[cf. Chenyu Chu ; Jia Deng ; Yi Man ; Yili Qu (2017) : Extraits de thé vert Epigallocatechin-3-gallate pour différents traitements. BioMed Research International Vol. 2017]