Բարձրակարգ կատեխինային էքստրակտներ՝ ուլտրաձայնի միջոցով
Կատեխինների ուլտրաձայնային էքստրակցիա
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան ոչ ջերմային մեթոդ է, որը հիմնված է զուտ մեխանիկական ուժերի կիրառման վրա։ Ցածր հաճախականության, բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքները ուլտրաձայնային զոնդի (սոնոտրոդի) միջոցով փոխանցվում են հեղուկ միջավայրին։ Ակուստիկ կավիտացիայի ինտենսիվ սահքի ուժերը ծակոտկենացնում և քայքայում են բջջաթաղանթները, ուժեղացնում զանգվածափոխանակությունը բջջի ներքին տարածության և լուծիչի միջև ու ներբջջային միացություններն ազատում լուծիչի մեջ։
Կանաչ թեյից (Camellia sinensis) էքստրակցիայի մեթոդների իրենց ծավալուն ակնարկում Banerjee և Chatterjee (2015) հեղինակները պարզել են, որ զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարքերը զգալիորեն ավելի արդյունավետ են, քան ուլտրաձայնային լոգանքները։ Բացի այդ, հեղինակները նշում են, որ ուլտրաձայնային էքստրակցիան թեյի կատեխինների էքստրակցիայի նախընտրելի եղանակն է՝ ավելի ցածր ջերմաստիճանում էքստրակցիայի գործընթացի բարձր արդյունավետության շնորհիվ, ինչը կանխում է ջերմազգայուն միացությունների ջերմային քայքայումը և պահպանում դրանց բուժական արժեքը։ Բարձր ջերմաստիճանում էքստրակցիան հաճախ հանգեցնում է պոլիֆենոլների քայքայման և մեծացնում սպիտակուցների ու պեկտինի ազատումը, որոնք կրեմանման նստվածքի առաջացմամբ բացասաբար են ազդում թեյի զգայորոշման որակի վրա։ Ուլտրաձայնային մշակման առավելությունը դրա ոչ ջերմային մեխանիզմն է։ Իրենց ուսումնասիրության մեջ հետազոտողները ցույց են տվել, որ 65°C ջերմաստիճանում ուլտրաձայնային էքստրակցիան կարող է բարձրացնել թեյի պոլիֆենոլների ելքը՝ համեմատած 85°C ջերմաստիճանում ավանդական էքստրակցիայի հետ։ Սակայն ուլտրաձայնային էքստրակցիան գործում է նաև սենյակային ջերմաստիճանում։ Որպես ոչ ջերմային էքստրակցիայի մեթոդ՝ ուլտրաձայնային սարքերը կիրառում են մեխանիկական ուժեր՝ բջիջը բացելու և կենսաակտիվ միացությունները, ինչպիսիք են պոլիֆենոլներն ու կատեխինները, առավել բարձր արդյունավետությամբ լուծիչի մեջ ազատելու համար։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան ապահովում է բարձրորակ սննդանյութերի բարձր ելք։ Որպես ոչ ջերմային գործընթաց՝ ուլտրաձայնային էքստրակցիան կանխում է ջերմազգայուն սննդանյութերի կորուստը։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան կարող է իրականացվել նաև սենյակային ջերմաստիճանում կամ սառեցված հեղուկներում։ Սեղմեք այստեղ՝ ուլտրաձայնի միջոցով սառը եղանակով թրմված թեյի մասին ավելին կարդալու համար։
- Առանց լուծիչների / ջրային հիմքով
- Էքստրակցիայի բարձր ելք
- Բարձրորակ էքստրակտներ
- Ամբողջական սպեկտրով էքստրակտներ
- Արագ գործընթաց
- Կանաչ, շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ
- Պարզ և անվտանգ շահագործում
- Տեխնիկական սպասարկման ցածր պահանջ
- Ներդրումների արագ վերադարձ
Ուլտրաձայնային էքստրակտոր UIP2000hdT (2kW)՝ անընդհատ խառնմամբ պարբերական գործողության ռեակտորով
Կատեխինների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի դեպքի ուսումնասիրություն
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարելի է իրականացնել տարբեր լուծիչներով, այդ թվում՝ ջրով, էթանոլով, ջուր : էթանոլ խառնուրդով, իզոպրոպանոլով, բուսական յուղով, գլիցերինով և այլն։
2018 թվականի հետազոտության մեջ Ayyildiz-ը և համահեղինակները համեմատել են որպես լուծիչներ ջուր և էթանոլ օգտագործող ուլտրաձայնային արդյունահանումը տաք ջրով արդյունահանման ավանդական մեթոդի հետ։ Փորձնական մասշտաբով այս հետազոտության համար նրանք օգտագործել են Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) ուլտրաձայնային սարք՝ խմբաքանակային և անընդհատ հոսքային կազմաձևերով։
Արդյունքները ցույց են տվել, որ էթանոլով ուլտրաձայնային արդյունահանումը զգալիորեն (p < 0,05) ավելի արդյունավետ էր EGCG, EGC, ECG և EC ավելի բարձր ելքով ստանալու համար, քան տաք ջրով ավանդական արդյունահանումը և ջրային հիմքով ուլտրաձայնային արդյունահանումը։ Գործընթացի օպտիմալացված պայմաններում էթանոլով ուլտրաձայնային արդյունահանմամբ ստացվել է EGCG-ի գրեթե 100% և 50% ավելի մեծ պարունակություն՝ համապատասխանաբար տաք ջրով ավանդական արդյունահանման և ջրով ուլտրաձայնային արդյունահանման համեմատ։ Էթանոլով EGCG-ի ուլտրաձայնային արդյունահանման օպտիմալ պայմաններն էին 66.53ºC, 43,75 min և 67,81% էթանոլ։
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը թեյի կատեխինների արդյունահանման նախընտրելի եղանակն է՝ ավելի ցածր ջերմաստիճանում արդյունահանման գործընթացի բարձր արդյունավետության շնորհիվ՝ պահպանելով դրանց հակաօքսիդանտային ակտիվությունը։
Բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային արդյունահանիչներ
Hielscher Ultrasonics արդյունահանման համակարգերն ամբողջ աշխարհում օգտագործվում են սննդի և դեղագործական արդյունաբերության մեջ՝ որպես սննդային հավելումներ և դեղագործական պատրաստուկներ կիրառվող բարձրորակ բուսական մզվածքների առևտրային արտադրության համար։ Անկախ նրանից՝ ցանկանում եք արտադրել սառը թրմմամբ թեյի փոքր խմբաքանակներ, թե մշակել մեծ քանակությամբ բարձրորակ պոլիֆենոլային / կատեխինային մզվածքներ, Hielscher Ultrasonics ընկերությունն ունի ձեզ հարմար ուլտրաձայնային արդյունահանիչ։ Ուլտրաձայնային սարքերը հեշտ և անվտանգ են շահագործման մեջ։ Ինտուիտիվ ծրագրային ապահովումը և սենսորային էկրանի միջոցով թվային կառավարումը թույլ են տալիս ճշգրիտ վերահսկել գործընթացը։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս աշխատել 24/7 ռեժիմով՝ մեծ ծանրաբեռնվածությամբ և պահանջկոտ միջավայրերում։
Զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարք UP100H թեյի տերևներից կատեխինների արդյունահանման համար
Գործընթացի ստանդարտացում Hielscher Ultrasonics ընկերության հետ
Սննդային և դեղագործական որակի մզվածքները պետք է արտադրվեն Պատշաճ արտադրական գործունեության (GMP) պահանջներին և մշակման ստանդարտացված բնութագրերին համապատասխան։ Hielscher Ultrasonics ընկերության թվային արդյունահանման համակարգերը համալրված են խելացի ծրագրային ապահովմամբ, որը հեշտացնում է ուլտրաձայնային մշակման գործընթացի ճշգրիտ կարգավորումն ու վերահսկումը։ Տվյալների ավտոմատ գրանցման գործառույթը ներկառուցված SD քարտի վրա ամսաթվի և ժամի նշումով գրանցում է ուլտրաձայնային գործընթացի բոլոր պարամետրերը, օրինակ՝ ուլտրաձայնային էներգիան (ընդհանուր և զուտ էներգիան), ամպլիտուդը, ջերմաստիճանը, ճնշումը (երբ տեղադրված են ջերմաստիճանի և ճնշման տվիչներ)։ Սա թույլ է տալիս վերանայել ուլտրաձայնով մշակված յուրաքանչյուր խմբաքանակ։ Միաժամանակ ապահովվում են վերարտադրելիությունը և արտադրանքի մշտապես բարձր որակը։
Ստորև ներկայացված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորության մասին։
| Խմբաքանակի ծավալ | Հոսքի ծավալային արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից մինչև 500mL | 10-ից մինչև 200mL/min | UP100H |
| 10-ից մինչև 2000mL | 20-ից մինչև 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-ից մինչև 20L | 0,2-ից մինչև 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-ից մինչև 100L | 2-ից մինչև 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-ից մինչև 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | հետևյալ սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր մասշտաբից մինչև փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբ։
Գրականություն/Հղումներ
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Կանաչ թեյից էպիգալոկատեխին գալատի արդյունահանման պարամետրերի օպտիմալացում՝ տաք ջրով ավանդական և ուլտրաձայնային օժանդակությամբ մեթոդների կիրառմամբ. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- Banerjee, S., Chatterjee, J. (2015): Թեյի (Camellia sinensis) կենսամոլեկուլների արդյունահանման արդյունավետ ռազմավարություններ։ 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): Գարեջրագործության օգտագործված հացահատիկային մնացորդներից պրոանտոցիանիդինների՝ սոնոտրոդով ուլտրաձայնային օժանդակությամբ արդյունահանման օպտիմալացում. Antioxidants 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Բոլդոյի (Peumus boldus Mol.) տերևների պարբերական և շարունակական ուլտրաձայնային օժանդակությամբ էքստրակցիա։ Մոլեկուլային գիտության միջազգային հանդես 14, 2013. 5750-5764.
- K.S. Suslick, K. Othmer, «Քիմիական տեխնոլոգիայի հանրագիտարան»; 4-րդ հրատ. J. Wiley & Sons: Նյու Յորք, 1998, հատ. 26, էջ 517-541.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ուլտրաձայնային էքստրակցիա – աշխատանքի սկզբունքը
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան մեխանիկական մեթոդ է՝ բջջային մատրիքսներից, օրինակ՝ բուսական բջիջներից, ներբջջային միացությունն ազատելու և առանձնացնելու համար։ Երբ բարձր հզորության ուլտրաձայնային ալիքները ներմուծվում են կախույթի մեջ (օրինակ՝ ջրում կամ լուծիչում մացերացված բուսական մասնիկներից բաղկացած), բարձր էներգիայով ուլտրաձայնային ալիքներն առաջացնում են կավիտացիա։ Կավիտացիայի երևույթը միջավայրում տեղայնորեն առաջացնում է ծայրահեղ ջերմաստիճաններ, ճնշումներ, տաքացման/սառեցման արագություններ, ճնշման տարբերություններ և սահքային մեծ ուժեր։ Երբ կավիտացիոն պղպջակները ներպայթում են պինդ մարմինների (օրինակ՝ մասնիկների, բուսական բջիջների, հյուսվածքների և այլնի) մակերևույթին, միկրոշիթերն ու միջմասնիկային բախումներն առաջացնում են այնպիսի ազդեցություններ, ինչպիսիք են մակերևույթի շերտազատումը, էրոզիան և մասնիկների քայքայումը։ Բացի այդ, հեղուկ միջավայրերում կավիտացիոն պղպջակների ներպայթումն առաջացնում է մակրոտուրբուլենտություն և միկրոխառնում։
Ուլտրաձայնային ճառագայթումը զանգվածափոխանակության գործընթացներն ուժեղացնելու արդյունավետ միջոց է, քանի որ ուլտրաձայնային մշակումը հանգեցնում է կավիտացիայի և դրա հետ կապված մեխանիզմների, ինչպիսիք են հեղուկի շիթերով առաջացող միկրոշարժումները, նյութի սեղմումն ու ապասեղմումը՝ բջջապատերի հետագա քայքայմամբ, ինչպես նաև տաքացման և սառեցման բարձր արագությունները։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիա բուսական բջիջներից. մանրադիտակային լայնական կտրվածքը (TS) ցույց է տալիս բջիջներից ուլտրաձայնային էքստրակցիայի ընթացքում տեղի ունեցող ազդեցությունների մեխանիզմը (խոշորացում՝ 2000x) [աղբյուր՝ Vilkhu et al. 2011]
Բուսական նյութի ուլտրաձայնային մշակումը մասնատում է բուսական բջիջների մատրիքսը և ուժեղացնում դրա հիդրատացումը։ Chemat et al. (2015) եզրակացնում են, որ բուսական հումքից կենսաակտիվ միացությունների ուլտրաձայնային էքստրակցիան տարբեր անկախ կամ համակցված մեխանիզմների արդյունք է, ներառյալ մասնատումը, էրոզիան, մազանոթային երևույթները, կառուցվածքի քայքայումը և սոնոպորացիան։ Այս ազդեցությունները քայքայում են բջջապատը, բարելավում զանգվածափոխանակությունը՝ լուծիչը մղելով բջջի ներս և բուսական միացություններով հագեցած լուծիչը դուրս քաշելով, և միկրոխառնման միջոցով ապահովում են հեղուկի շարժումը։
Որո՞նք են ուլտրաձայնային էքստրակցիայի հիմնական առավելությունները։
- Արագ գործընթաց և բարձր արտադրողականություն
- Էներգիայի ցածր սպառում
- Մշակման նվազեցված ծախսեր
- Ոչ ջերմային տեխնոլոգիա
- Ավելի բարձր մաքրություն
- Էկոլոգիապես մաքուր տեխնոլոգիա
Ակուստիկ կավիտացիան և դրա ազդեցությունները
Հեղուկում ուլտրաձայնային ալիքներն առաջացնում են բարձր ճնշման / ցածր ճնշման ինտենսիվ հերթագայվող ցիկլեր, որոնք հանգեցնում են կավիտացիոն պղպջակների առաջացմանը։ Ճնշման մի քանի ցիկլերի ընթացքում կավիտացիոն պղպջակներն աճում են մինչև այն սահմանը, երբ պղպջակն այլևս չի կարող ավելի շատ էներգիա կլանել։ Այդ պահին պղպջակը ուժգին ներպայթում է։ Պղպջակի ներպայթման ընթացքում առաջանում են ծայրահեղ պայմաններ, ինչպիսիք են մինչև 5000K բարձր ջերմաստիճանները, մինչև 2000atm ճնշումները, տաքացման/սառեցման շատ բարձր արագությունները և ճնշման տարբերությունները։ Քանի որ պղպջակի փլուզման դինամիկան ավելի արագ է, քան զանգվածի և ջերմության փոխանցումը, փլուզվող խոռոչի էներգիան սահմանափակվում է շատ փոքր գոտում, որը կոչվում է նաև «թեժ կետ»։ Կավիտացիոն պղպջակի ներպայթումը նաև առաջացնում է միկրոտուրբուլենտություն, մինչև 280m/s արագությամբ հեղուկի շիթեր և դրանցից բխող սահքային ուժեր։ Այս երևույթը հայտնի է որպես ուլտրաձայնային կամ ակուստիկ կավիտացիա։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի և դրա հիդրոդինամիկական սահքային ուժերի վրա
Կատեխիններ
Հայտնի է, որ կանաչ թեյը հարուստ է պոլիֆենոլներով, ինչպիսիք են սրճաթթուն, գալաթթուն, կատեխինը, էպիկատեխինը, գալոկատեխինը, կատեխին գալատը, գալոկատեխին գալատը, էպիկատեխին գալատը, էպիգալոկատեխինը և էպիգալոկատեխին գալատը (EGCG), ինչի շնորհիվ կանաչ թեյը առողջության համար օգտակար հանրաճանաչ սննդամթերք է, որն օգտագործվում է որպես ըմպելիք և մզվածք։ EGCG-ն հայտնի կատեխին է, որը մեծ քանակությամբ առկա է կանաչ թեյի չորացրած տերևներում (7380 mg՝ յուրաքանչյուր 100 g-ում), սպիտակ թեյում (4245 mg՝ յուրաքանչյուր 100 g-ում), իսկ ավելի փոքր քանակությամբ՝ սև թեյում (936 mg՝ յուրաքանչյուր 100 g-ում)։ Սև թեյի արտադրության ընթացքում կատեխինները պոլիֆենոլօքսիդազների միջոցով հիմնականում փոխակերպվում են թեաֆլավինների և թեառուբիգինների։
Էպիգալոկատեխին գալատի (EGCG) օգտակար ազդեցությունները առողջության վրա
Կատեխինների խմբում էպիգալոկատեխին գալատը (EGCG) ամենաշատ ուսումնասիրված և ամենահեռանկարային միացությունն է։ Հակաքաղցկեղային, հակաօքսիդիչ, հակաբորբոքային, հակաֆիբրոզային, հակակոլագենազային ազդեցություններից մինչև իմունային համակարգի խթանումն ու հակածերացման ազդեցությունները՝ EGCG-ն ցուցաբերում է բազմաթիվ օգտակար հատկություններ և այդ պատճառով օգտագործվում է ինչպես կանաչ թեյի ըմպելիքի, այնպես էլ սննդային հավելումների՝ պատիճների, փոշիների, հաբերի և այլ ձևերով։
Հետազոտությունները վկայում են, որ այնպիսի կատեխիններ, ինչպիսին է էպիգալոկատեխին գալատը (EGCG), կարող են նվազեցնել բորբոքումը և կանխարգելել որոշ քրոնիկ հիվանդություններ, ինչպիսիք են սրտային հիվանդությունները, շաքարային դիաբետը և քաղցկեղի որոշ ձևեր։
EGCG-ն և դրա հակաքաղցկեղային ազդեցությունները
Քանի որ քաղցկեղը հաճախ կյանքին սպառնացող հիվանդություն է, EGCG-ի հակաքաղցկեղային հատկությունները լայնորեն ուսումնասիրվում են։ Հետազոտությունները վկայում են, որ EGCG-ն կարող է արգելակել ուռուցքագոյացումը՝ նվազեցնելով կամ վերացնելով քաղցկեղածին նյութերի ազդեցությունները։ Կան տվյալներ, որոնք վկայում են, որ EGCG-ն կանխում է դիէթիլնիտրոզամինով հարուցված՝ ճարպակալման հետ կապված լյարդի ուռուցքագոյացումը՝ արգելակելով IGF/IGF-1R առանցքը, մեղմելով հիպերինսուլինեմիան և թուլացնելով քրոնիկ բորբոքումը։ EGCG-ի հակաքաղցկեղային ազդեցության մեկ այլ մեխանիզմ է անգիոգենեզի արգելակումը և դրանով իսկ ուռուցքի աճի զսպումը։
EGCG-ն և դրա հակաօքսիդիչ ազդեցությունները
Մարդու օրգանիզմում տեղի են ունենում անհամար հակաօքսիդիչ գործընթացներ, որոնք նպաստում են առողջությանը, ուժին և բարեկեցությանը։ EGCG-ն հակաօքսիդիչ է։ Հակաօքսիդիչները կարող են պաշտպանել բջջային վնասումից՝ որսալով ազատ ռադիկալները և չեզոքացնելով դրանք։ EGCG-ի կառուցվածքում ֆենոլային օղակները գործում են որպես էլեկտրոնների թակարդներ և ազատ ռադիկալների որսիչներ, արգելակում են թթվածնի ռեակտիվ ձևերի առաջացումը և դրանով նվազեցնում օքսիդատիվ սթրեսի պատճառած վնասները։
EGCG-ն և դրա հակաբորբոքային ազդեցությունները
Բորբոքում կարող են առաջացնել հիվանդությունները, քրոնիկ սթրեսը և շրջակա միջավայրի աղտոտումը։ Օրգանիզմը նման սթրեսային գործոններին արձագանքում է բորբոքումով, որը բնութագրվում է բորբոքման օջախներում մեծ թվով իմունային բջիջների կուտակմամբ, պրոբորբոքային ցիտոկինների և թթվածնի/ազոտի ռեակտիվ ձևերի (ROS/RNS) արտազատմամբ։ ROS/RNS-ը կապված են NF-B տրանսկրիպցիոն գործոնի և ակտիվացնող սպիտակուցի՝ (AP-)1-ի ակտիվացման հետ։ Ակտիվացումից հետո NF-jB-ն և AP-1-ը բջջապլազմայից տեղափոխվում են կորիզ և բարձրացնում բորբոքման հետ կապված տարբեր գեների էքսպրեսիան, ինչն այնուհետև առաջացնում է ուժեղացած բորբոքային պատասխան և հյուսվածքների վնասում։
EGCG-ն արգելակում է NF-B-ի և AP-1-ի փոխանցումը, ինչի արդյունքում նվազում է iNOS-ի և COX-2-ի էքսպրեսիան՝ հիմնականում ազոտի մոնօքսիդի, պերօքսինիտրիտի և այլ ROS/RNS-ի որսման միջոցով, և կրճատվում է բորբոքային գործոնների արտադրությունը։
EGCG-ն և դրա ազդեցությունները ոսկրագոյացման խթանման վրա
Օստեոպորոզը ծանր հիվանդություն է, որը բնութագրվում է ոսկրային մատրիքսի քայքայմամբ և ոսկրային խտության կորստով։ EGCG-ն կարգավորող ազդեցություններ է ցուցաբերում ոսկրային նյութափոխանակության վրա։ EGCG-ն կարող է հարուցել օստեոկլաստների ապոպտոզ և արգելակել օստեոկլաստների առաջացումը՝ արգելափակելով NF-B-ի և IL-1b-ի առաջացումը։ Բացի այդ, այն կարող է խթանել հանքայնացված ոսկրային հանգույցների ձևավորումը։
[հմմտ. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi Man; Yili Qu (2017): Կանաչ թեյի մզվածքներ՝ էպիգալոկատեխին-3-գալատ՝ տարբեր բուժումների համար։ BioMed Research International հատ. 2017]