Kiváló minőségű katekinkivonatok ultrahanggal

Hasznos tudnivalók

Ultrahangos extrakció – Működési elv

Az ultrahangos extrakció mechanikai módszer a sejten belüli vegyületek sejtmátrixokból, például növényi sejtekből történő felszabadítására és izolálására. Amikor nagy teljesítményű ultrahanghullámokat csatolnak be egy szuszpenzióba (amely például vízben vagy oldószerben lévő, macerált növényi részecskékből áll), a nagy energiájú ultrahanghullámok kavitációt hoznak létre. A kavitáció jelensége helyileg szélsőséges hőmérsékleteket, nyomásokat, felmelegedési/lehűlési sebességeket, nyomáskülönbségeket és nagy nyíróerőket hoz létre a közegben. Amikor a kavitációs buborékok szilárd anyagok (például részecskék, növényi sejtek, szövetek stb.) felületén összeroppannak, a mikrofolyadék-sugarak és a részecskék közötti ütközések olyan hatásokat váltanak ki, mint a felületi rétegek leválása, az erózió és a részecskék szétesése. Ezenkívül a kavitációs buborékok folyékony közegekben történő összeroppanása makroturbulenciákat és mikrokeveredést hoz létre.
Az ultrahangos besugárzás hatékony módja az anyagátadási folyamatok fokozásának, mivel az ultrahangos kezelés kavitációt és az ahhoz kapcsolódó mechanizmusokat idéz elő, például folyadéksugarak által keltett mikromozgásokat, az anyag összenyomását és kitágulását, majd a sejtfalak felszakadását, valamint nagy felmelegedési és lehűlési sebességeket.

Ultrahangos extrakció növényi sejtekből: a mikroszkópos keresztmetszet (TS) a sejtekből történő ultrahangos extrakció során fellépő hatások mechanizmusát mutatja (2000x nagyítás) [forrás: Vilkhu et al. 2011]

A növényi anyag ultrahangos kezelése feldarabolja a növényi sejtek mátrixát, és fokozza annak hidratációját. Chemat és munkatársai (2015) arra a következtetésre jutottak, hogy a bioaktív vegyületek növényekből történő ultrahangos extrakciója különböző, egymástól függetlenül vagy együttesen működő mechanizmusok eredménye, amelyek közé tartozik a fragmentáció, az erózió, a kapilláris hatás, a szerkezet felbomlása és a szonoporáció. Ezek a hatások felszakítják a sejtfalat, javítják az anyagátadást azáltal, hogy az oldószert a sejtbe nyomják, a növényi vegyületekkel telített oldószert pedig kiszívják belőle, és mikrokeveredés révén biztosítják a folyadék mozgását.

Melyek az ultrahangos extrakció fő előnyei?

• Gyors folyamat és nagy termelési teljesítmény
• Alacsony energiafogyasztás
• Alacsonyabb feldolgozási költség
• Nem termikus technológia
• Nagyobb tisztaság
• Környezetbarát technológia

Az akusztikus kavitáció és hatásai

A folyadékban az ultrahanghullámok intenzív, váltakozó nagy nyomású / kis nyomású ciklusokat hoznak létre, amelyek kavitációs buborékok képződését eredményezik. Több nyomásciklus során a kavitációs buborékok addig növekednek, amíg el nem érnek egy határt, amelynél a buborék már nem tud több energiát elnyelni. Ekkor a buborék hevesen összeroppan. A buborék összeroppanása során szélsőséges körülmények alakulnak ki, például akár 5000K hőmérséklet, akár 2000atm nyomás, nagyon nagy felmelegedési/lehűlési sebességek és nyomáskülönbségek. Mivel a buborék összeomlásának dinamikája gyorsabb az anyag- és hőátadásnál, az összeomló üregben lévő energia egy nagyon kis zónára korlátozódik, amelyet „forró pontnak” is neveznek. A kavitációs buborék összeroppanása mikroturbulenciákat, akár 280m/s sebességű folyadéksugarakat és ezekből eredő nyíróerőket is létrehoz. Ezt a jelenséget ultrahangos vagy akusztikus kavitációnak nevezik.

Az ultrahangos extrakció az akusztikus kavitáción és annak hidrodinamikai nyíróerőin alapul

Katekinek

A zöld tea köztudottan gazdag polifenolokban, például kávésavban, galluszsavban, katechinben, epikatechinben, gallokatechinben, katechin-gallátban, gallokatechin-gallátban, epikatechin-gallátban, epigallokatechinben és epigallokatechin-gallátban (EGCG), ezért a zöld tea népszerű, egészséget támogató élelmiszer, amelyet italként és kivonatként fogyasztanak. Az EGCG jól ismert katechin, amely nagy mennyiségben van jelen a zöld tea szárított leveleiben (7380 mg / 100 g), a fehér teában (4245 mg / 100 g), kisebb mennyiségben pedig a fekete teában (936 mg / 100 g). A fekete tea előállítása során a katekinek a polifenol-oxidázok révén többnyire teaflavinokká és tearubiginekké alakulnak.

Az epigallokatechin-gallát (EGCG) egészségügyi előnyei

A katekinek csoportjából az epigallokatechin-gallát (EGCG) a legtöbbet kutatott és a legígéretesebb vegyület. A rákellenes, antioxidáns, gyulladáscsökkentő, fibrózisellenes és kollagenázgátló hatásoktól az immunrendszert erősítő és öregedésgátló hatásokig az EGCG számos előnnyel rendelkezik, ezért zöldtea-italként, valamint étrend-kiegészítők, például kapszulák, porok, tabletták stb. formájában is fogyasztják.
A kutatások arra utalnak, hogy a katekinek, például az epigallokatechin-gallát (EGCG), csökkenthetik a gyulladást, és megelőzhetnek bizonyos krónikus betegségeket, például a szívbetegséget, a cukorbetegséget és a rák egyes formáit.

Az EGCG és rákellenes hatásai

Mivel a rák gyakran életveszélyes betegség, az EGCG rákellenes tulajdonságait intenzíven kutatják. A vizsgálatok arra utalnak, hogy az EGCG a rákkeltő hatások csökkentésével vagy megszüntetésével gátolhatja a daganatképződést. Egyes eredmények arra utalnak, hogy az EGCG az IGF/IGF-1R tengely gátlásával, a hiperinzulinémia enyhítésével és a krónikus gyulladás mérséklésével megelőzi a dietil-nitrózamin által kiváltott, elhízással összefüggő májdaganat-képződést. Az EGCG rákellenes hatásának egy másik mechanizmusa az angiogenezis gátlása, amely ezáltal visszafogja a daganat növekedését.

Az EGCG és antioxidáns hatásai

Az emberi szervezetben számtalan antioxidáns folyamat zajlik, amelyek hozzájárulnak az egészséghez, az erőnléthez és a jólléthez. Az EGCG antioxidáns. Az antioxidánsok a szabad gyökök megkötésével és semlegesítésével védelmet nyújthatnak a sejtkárosodás ellen. Az EGCG szerkezetében található fenolgyűrűk elektroncsapdaként és szabadgyök-fogóként működnek, gátolják a reaktív oxigénformák képződését, és ezáltal csökkentik az oxidatív stressz által okozott károsodást.

Az EGCG és gyulladáscsökkentő hatásai

Gyulladást okozhatnak betegségek, a krónikus stressz és a környezetszennyezés. A szervezet az ilyen stressztényezőkre gyulladással reagál, amelyet nagyszámú immunsejt gyulladásos helyeken történő felhalmozódása, gyulladáskeltő citokinek és reaktív oxigén-/nitrogénformák (ROS/RNS) felszabadulása jellemez. A ROS/RNS az NF-B transzkripciós faktor és az aktivátorfehérje-(AP-)1 aktiválódásával állnak kapcsolatban. Aktiválódás után az NF-jB és az AP-1 a citoplazmából a sejtmagba kerülnek, és fokozzák számos gyulladáshoz kapcsolódó gén kifejeződését, ami ezt követően fokozott gyulladásos választ és szövetkárosodást okoz.
Az EGCG gátolja az NF-B és az AP-1 átvitelét úgy, hogy az iNOS és a COX-2 expressziója főként a nitrogén-monoxid, a peroxinitrit és más ROS/RNS megkötése révén csökken, és mérséklődik a gyulladásos faktorok termelődése.

Az EGCG és a csontképződést elősegítő hatásai

A csontritkulás súlyos betegség, amelyet a csontmátrix leépülése és a csontsűrűség csökkenése jellemez. Az EGCG szabályozó hatást fejt ki a csontanyagcserére. Az EGCG kiválthatja az oszteoklasztok apoptózisát, és az NF-B és az IL-1b képződésének blokkolásával gátolhatja az oszteoklasztok kialakulását. Emellett elősegítheti a mineralizált csontcsomók képződését.
[vö. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi Man; Yili Qu (2017): Zöldtea-kivonatok: epigallokatechin-3-gallát különböző kezelésekhez. BioMed Research International, 2017. kötet]