अल्ट्रासोनिक्स से उत्कृष्ट कैटेचिन अर्क

जानने योग्य तथ्य

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण – कार्य सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण, पादप कोशिकाओं जैसे कोशिकीय मैट्रिक्स से अंतःकोशिकीय यौगिकों को मुक्त करने और अलग करने की एक यांत्रिक विधि है। जब उच्च-शक्ति वाली अल्ट्रासाउंड तरंगों को किसी स्लरी (जैसे पानी या विलायक में मृदुकृत पादप कणों से बनी स्लरी) में युग्मित किया जाता है, तो अत्यधिक ऊर्जावान अल्ट्रासाउंड तरंगें कैविटेशन उत्पन्न करती हैं। कैविटेशन की घटना से माध्यम में स्थानीय स्तर पर चरम तापमान, दाब, तापन/शीतलन दरें, दाबांतर और उच्च अपरूपण बल उत्पन्न होते हैं। जब कैविटेशन बुलबुले ठोस पदार्थों (जैसे कणों, पादप कोशिकाओं, ऊतकों आदि) की सतह पर अंतःस्फोटित होते हैं, तो सूक्ष्म जेट और अंतरकणीय टक्करें सतह की परत उतरने, अपरदन और कणों के टूटने जैसे प्रभाव उत्पन्न करती हैं। इसके अतिरिक्त, तरल माध्यमों में कैविटेशन बुलबुलों का अंतःस्फोट स्थूल विक्षोभ और सूक्ष्म मिश्रण उत्पन्न करता है।
अल्ट्रासोनिक विकिरण द्रव्यमान स्थानांतरण प्रक्रियाओं को बढ़ाने का एक कुशल तरीका है, क्योंकि सोनिकेशन से कैविटेशन और उससे संबंधित तंत्र उत्पन्न होते हैं, जैसे तरल जेटों द्वारा सूक्ष्म गति, पदार्थ में संपीड़न और विसंपीड़न तथा उसके बाद कोशिका भित्तियों का विघटन, साथ ही उच्च तापन और शीतलन दरें।

पादप कोशिकाओं से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण: सूक्ष्मदर्शीय अनुप्रस्थ काट (TS) कोशिकाओं से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के दौरान होने वाली क्रियाओं का तंत्र दर्शाती है (आवर्धन 2000x) [स्रोत: Vilkhu et al. 2011]

पादप सामग्री का अल्ट्रासोनिक उपचार पादप कोशिकाओं के मैट्रिक्स को खंडित करता है और उसके जलयोजन को बढ़ाता है। Chemat et al. (2015) का निष्कर्ष है कि पादप सामग्री से जैवसक्रिय यौगिकों का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण विभिन्न स्वतंत्र या संयुक्त तंत्रों का परिणाम है, जिनमें खंडन, अपरदन, केशिकत्व, संरचना का विघटन और सोनोपोरेशन शामिल हैं। ये प्रभाव कोशिका भित्ति को विघटित करते हैं, विलायक को कोशिका के भीतर धकेलकर और पादप यौगिकों से युक्त विलायक को बाहर खींचकर द्रव्यमान स्थानांतरण में सुधार करते हैं, तथा सूक्ष्म मिश्रण द्वारा तरल की गति सुनिश्चित करते हैं।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के प्रमुख लाभ क्या हैं?

• तीव्र प्रक्रिया और उच्च उत्पादन
• कम ऊर्जा खपत
• कम प्रसंस्करण लागत
• गैर-तापीय प्रौद्योगिकी
• अधिक शुद्धता
• हरित प्रौद्योगिकी

ध्वनिक कैविटेशन और उसके प्रभाव

तरल में अल्ट्रासाउंड तरंगें बारी-बारी से उच्च दाब / निम्न दाब के तीव्र चक्र उत्पन्न करती हैं, जिनसे कैविटेशन बुलबुले बनते हैं। कई दाब चक्रों के दौरान कैविटेशन बुलबुले बढ़ते रहते हैं, जब तक कि वे उस सीमा तक नहीं पहुँच जाते जहाँ बुलबुला और अधिक ऊर्जा अवशोषित नहीं कर सकता। इस बिंदु पर बुलबुला तीव्रता से अंतःस्फोटित होता है। बुलबुले के अंतःस्फोट के दौरान 5000K तक के उच्च तापमान, 2000atm तक के दाब, अत्यधिक उच्च तापन/शीतलन दरें और दाबांतर जैसी चरम स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं। चूँकि बुलबुले के ध्वस्त होने की गतिकी द्रव्यमान और ऊष्मा स्थानांतरण से अधिक तेज़ होती है, इसलिए ध्वस्त हो रही गुहा में ऊर्जा एक अत्यंत छोटे क्षेत्र तक सीमित रहती है, जिसे “हॉट स्पॉट” भी कहा जाता है। कैविटेशन बुलबुले के अंतःस्फोट से सूक्ष्म विक्षोभ, 280m/s तक के वेग वाले तरल जेट और उनके परिणामस्वरूप अपरूपण बल भी उत्पन्न होते हैं। इस घटना को अल्ट्रासोनिक या ध्वनिक कैविटेशन कहा जाता है।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण ध्वनिक कैविटेशन और उसके द्रवगतिकीय अपरूपण बलों पर आधारित है

कैटेचिन

ग्रीन टी कैफिक अम्ल, गैलिक अम्ल, कैटेचिन, एपिकैटेचिन, गैलोकैटेचिन, कैटेचिन गैलेट, गैलोकैटेचिन गैलेट, एपिकैटेचिन गैलेट, एपिगैलोकैटेचिन और एपिगैलोकैटेचिन गैलेट (EGCG) जैसे पॉलीफेनॉल से भरपूर मानी जाती है, जिसके कारण ग्रीन टी पेय और अर्क के रूप में सेवन किया जाने वाला एक लोकप्रिय स्वास्थ्यवर्धक खाद्य पदार्थ है। EGCG एक प्रसिद्ध कैटेचिन है, जो ग्रीन टी की सूखी पत्तियों (प्रति 100 g में 7380 mg), सफेद चाय की सूखी पत्तियों (प्रति 100 g में 4245 mg) में अधिक मात्रा में और काली चाय में अपेक्षाकृत कम मात्रा (प्रति 100 g में 936 mg) में मौजूद होता है। काली चाय के उत्पादन के दौरान, अधिकांश कैटेचिन पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेज़ के माध्यम से थिएफ्लेविन और थिएरुबिजिन में परिवर्तित हो जाते हैं।

एपिगैलोकैटेचिन गैलेट (EGCG) के स्वास्थ्य लाभ

कैटेचिन समूह में एपिगैलोकैटेचिन गैलेट (EGCG) पर सबसे अधिक शोध हुआ है और यह सबसे अधिक संभावनाशील है। कैंसर-रोधी, एंटीऑक्सीडेंट, सूजन-रोधी, फाइब्रोसिस-रोधी और कोलेजेनेज़-रोधी प्रभावों से लेकर प्रतिरक्षा प्रणाली को सुदृढ़ करने और वृद्धावस्था-रोधी प्रभावों तक, EGCG के अनेक लाभ हैं। इसलिए इसका सेवन ग्रीन टी पेय के साथ-साथ कैप्सूल, पाउडर, टैबलेट आदि जैसे आहार पूरकों के रूप में भी किया जाता है।
शोध अध्ययनों से संकेत मिलता है कि एपिगैलोकैटेचिन गैलेट (EGCG) जैसे कैटेचिन सूजन कम कर सकते हैं और हृदय रोग, मधुमेह तथा कुछ प्रकार के कैंसर जैसी कुछ दीर्घकालिक बीमारियों को रोक सकते हैं।

EGCG और इसके कैंसर-रोधी प्रभाव

चूँकि कैंसर अक्सर जानलेवा बीमारी होती है, इसलिए EGCG के कैंसर-रोधी गुणों पर व्यापक शोध हो रहा है। अध्ययनों से संकेत मिलता है कि EGCG कैंसरकारी पदार्थों के प्रभावों को कम करके या समाप्त करके ट्यूमर के निर्माण को रोक सकता है। कुछ निष्कर्ष संकेत देते हैं कि EGCG, IGF/IGF-1R अक्ष को अवरुद्ध करके, हाइपरइंसुलिनेमिया की स्थिति में सुधार करके और दीर्घकालिक सूजन को कम करके डाइएथिलनाइट्रोसामीन से प्रेरित, मोटापे से संबंधित यकृत ट्यूमर के निर्माण को रोकता है। EGCG के कैंसर-रोधी प्रभाव की एक अन्य क्रियाविधि नई रक्त वाहिकाओं के निर्माण को रोकना और इस प्रकार ट्यूमर के प्रसार को सीमित करना है।

EGCG और इसके एंटीऑक्सीडेंट प्रभाव

मानव शरीर में असंख्य एंटीऑक्सीडेंट प्रक्रियाएँ होती हैं और वे स्वास्थ्य, शक्ति तथा तंदुरुस्ती में योगदान देती हैं। EGCG एक एंटीऑक्सीडेंट है। एंटीऑक्सीडेंट मुक्त मूलकों को पकड़कर और उन्हें निष्प्रभावी करके कोशिकाओं को क्षति से बचा सकते हैं। EGCG की संरचना में मौजूद फीनॉल वलय इलेक्ट्रॉनों को फँसाने और मुक्त मूलकों को पकड़ने का कार्य करते हैं, प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के निर्माण को रोकते हैं और इस प्रकार ऑक्सीडेटिव तनाव से होने वाली क्षति को कम करते हैं।

EGCG और इसके सूजन-रोधी प्रभाव

सूजन बीमारी, दीर्घकालिक तनाव और पर्यावरण प्रदूषण के कारण हो सकती है। शरीर ऐसे तनाव कारकों के प्रति सूजन के रूप में प्रतिक्रिया करता है, जिसकी विशेषताओं में सूजन वाले स्थानों पर बड़ी संख्या में प्रतिरक्षा कोशिकाओं का एकत्र होना, सूजन को बढ़ावा देने वाले साइटोकाइन तथा प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन/नाइट्रोजन प्रजातियों (ROS/RNS) का मुक्त होना शामिल है। ROS/RNS का संबंध प्रतिलेखन कारक NF-B और सक्रियक प्रोटीन-(AP-)1 के सक्रियण से है। सक्रियण के बाद, NF-jB और AP-1 कोशिकाद्रव्य से केंद्रक में स्थानांतरित होते हैं और सूजन से संबंधित विभिन्न जीनों की अभिव्यक्ति बढ़ाते हैं, जिससे बाद में सूजन की प्रतिक्रिया तीव्र हो जाती है और ऊतकों को क्षति पहुँचती है।
EGCG, NF-B और AP-1 के संचरण को रोकता है, जिससे मुख्यतः नाइट्रिक ऑक्साइड, पेरॉक्सीनाइट्राइट और अन्य ROS/RNS को पकड़ने के माध्यम से iNOS और COX-2 की अभिव्यक्ति कम होती है और सूजन उत्पन्न करने वाले कारकों का उत्पादन घटता है।

EGCG और अस्थि निर्माण को बढ़ावा देने पर इसके प्रभाव

ऑस्टियोपोरोसिस एक गंभीर बीमारी है, जिसकी विशेषताएँ अस्थि मैट्रिक्स का अपक्षय और अस्थि घनत्व में कमी हैं। EGCG अस्थि चयापचय पर नियामक प्रभाव दिखाता है। EGCG ऑस्टियोक्लास्ट कोशिकाओं में एपोप्टोसिस प्रेरित कर सकता है और NF-B तथा IL-1b के उत्पादन को अवरुद्ध करके ऑस्टियोक्लास्ट के निर्माण को रोक सकता है। इसके अलावा, यह खनिजीकृत अस्थि पिंडिकाओं के निर्माण को बढ़ावा दे सकता है।
[cf. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi Man; Yili Qu (2017): Green Tea Extracts Epigallocatechin-3-gallate for Different Treatments. BioMed Research International Vol. 2017]