Ekstrak Katekin Unggul dengan Ultrasonik

Fakta yang Perlu Diketahui

Ekstraksi Ultrasonik – Prinsip Kerja

Ekstraksi ultrasonik merupakan metode mekanis untuk melepaskan dan mengisolasi senyawa intraseluler dari matriks sel, seperti sel tumbuhan. Ketika gelombang ultrasonik berdaya tinggi dikopel ke dalam suspensi pekat (misalnya yang terdiri atas partikel tumbuhan yang dimaserasi dalam air atau pelarut), gelombang ultrasonik berenergi tinggi tersebut menghasilkan kavitasi. Fenomena kavitasi secara lokal menimbulkan suhu, tekanan, laju pemanasan/pendinginan, dan perbedaan tekanan yang ekstrem serta gaya geser tinggi dalam medium. Ketika gelembung kavitasi mengalami implosi pada permukaan padatan (seperti partikel, sel tumbuhan, jaringan, dll.), semburan mikro dan tumbukan antarpartikel menghasilkan efek seperti pengelupasan permukaan, erosi, dan pemecahan partikel. Selain itu, implosi gelembung kavitasi dalam medium cair menghasilkan turbulensi makro dan pencampuran mikro.
Iradiasi ultrasonik merupakan cara yang efisien untuk meningkatkan proses perpindahan massa, karena sonikasi menghasilkan kavitasi beserta mekanisme terkaitnya, seperti gerakan mikro akibat semburan cairan, kompresi dan dekompresi dalam bahan yang diikuti disrupsi dinding sel, serta laju pemanasan dan pendinginan yang tinggi.

Ekstraksi ultrasonik dari sel tumbuhan: penampang melintang (TS) mikroskopis menunjukkan mekanisme kerja selama ekstraksi ultrasonik dari sel (perbesaran 2000x) [sumber: Vilkhu et al. 2011]

Ultrasonikasi bahan tumbuhan memfragmentasi matriks sel tumbuhan dan meningkatkan hidrasinya. Chemat et al. (2015) menyimpulkan bahwa ekstraksi ultrasonik senyawa bioaktif dari bahan tumbuhan merupakan hasil berbagai mekanisme yang bekerja secara mandiri atau gabungan, termasuk fragmentasi, erosi, kapilaritas, deteksturasi, dan sonoporasi. Efek-efek ini mendisrupsi dinding sel, meningkatkan perpindahan massa dengan mendorong pelarut ke dalam sel dan mengisap keluar pelarut yang mengandung senyawa tumbuhan, serta memastikan pergerakan cairan melalui pencampuran mikro.

Apa Saja Keunggulan Utama Ekstraksi Ultrasonik?

• Proses cepat dan hasil produksi tinggi
• Konsumsi energi rendah
• Biaya pemrosesan lebih rendah
• Teknologi nontermal
• Kemurnian lebih tinggi
• Teknologi ramah lingkungan

Kavitasi Akustik dan Efeknya

Di dalam cairan, gelombang ultrasonik menciptakan siklus tekanan tinggi / tekanan rendah yang kuat secara bergantian, yang menghasilkan pembentukan gelembung kavitasi. Selama beberapa siklus tekanan, gelembung kavitasi membesar hingga mencapai batas saat gelembung tidak dapat menyerap energi lagi. Pada titik ini, gelembung mengalami implosi dahsyat. Selama implosi gelembung, terjadi kondisi ekstrem seperti suhu tinggi hingga 5000K, tekanan hingga 2000atm, laju pemanasan/pendinginan yang sangat tinggi, serta perbedaan tekanan. Karena dinamika keruntuhan gelembung lebih cepat daripada perpindahan massa dan panas, energi di dalam rongga yang runtuh terkungkung dalam zona yang sangat kecil, yang juga disebut “titik panas”. Implosi gelembung kavitasi juga menghasilkan turbulensi mikro, semburan cairan dengan kecepatan hingga 280m/s, dan gaya geser yang ditimbulkannya. Fenomena ini dikenal sebagai kavitasi ultrasonik atau akustik.

Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamisnya

Katekin

Teh hijau dikenal kaya akan polifenol seperti asam kafeat, asam galat, katekin, epikatekin, galokatekin, katekin galat, galokatekin galat, epikatekin galat, epigalokatekin, dan epigalokatekin galat (EGCG), yang menjadikan teh hijau pangan kesehatan populer yang dikonsumsi sebagai minuman dan ekstrak. EGCG merupakan katekin yang dikenal luas dan terdapat dalam jumlah tinggi pada daun kering teh hijau (7380 mg per 100 g), teh putih (4245 mg per 100 g), serta dalam jumlah yang lebih kecil pada teh hitam (936 mg per 100 g). Selama produksi teh hitam, sebagian besar katekin diubah menjadi teaflavin dan tearubigin melalui enzim polifenol oksidase.

Manfaat Epigalokatekin Galat (EGCG) bagi Kesehatan

Di antara kelompok katekin, epigalokatekin galat (EGCG) merupakan senyawa yang paling banyak diteliti dan paling menjanjikan. Mulai dari efek antikanker, antioksidatif, antiinflamasi, antifibrosis, antikolagenase hingga peningkatan sistem imun dan antipenuaan, EGCG menunjukkan banyak manfaat sehingga dikonsumsi dalam bentuk minuman teh hijau maupun suplemen makanan seperti kapsul, bubuk, tablet, dll.
Studi penelitian mengindikasikan bahwa katekin seperti epigalokatekin galat (EGCG) mungkin mengurangi peradangan dan dapat mencegah kondisi kronis tertentu, seperti penyakit jantung, diabetes, dan beberapa jenis kanker.

EGCG dan Efek Antikankernya

Karena kanker merupakan penyakit yang sering mengancam jiwa, sifat antikanker EGCG sedang diteliti secara intensif. Berbagai studi mengindikasikan bahwa EGCG dapat menghambat tumorigenesis dengan mengurangi atau menghilangkan efek karsinogen. Terdapat temuan yang mengindikasikan bahwa EGCG mencegah tumorigenesis hati terkait obesitas yang diinduksi dietilnitrosamin dengan menghambat sumbu IGF/IGF-1R, memperbaiki kondisi hiperinsulinemia, dan meredakan peradangan kronis. Mekanisme lain dari efek antikanker EGCG adalah penghambatan angiogenesis sehingga membatasi proliferasi tumor.

EGCG dan Efek Antioksidatifnya

Tak terhitung banyaknya proses antioksidatif terjadi dalam tubuh manusia dan berkontribusi terhadap kesehatan, kekuatan, dan kesejahteraan. EGCG merupakan antioksidan. Antioksidan dapat melindungi sel dari kerusakan dengan menangkap radikal bebas dan menetralkannya. Cincin fenol dalam struktur EGCG bertindak sebagai perangkap elektron dan penangkap radikal bebas, menghambat pembentukan spesies oksigen reaktif, sehingga mengurangi kerusakan akibat stres oksidatif.

EGCG dan Efek Antiinflamasinya

Peradangan dapat disebabkan oleh penyakit, stres kronis, dan pencemaran lingkungan. Tubuh bereaksi terhadap faktor stres tersebut dengan peradangan, yang ditandai oleh berkumpulnya sejumlah besar sel imun di lokasi peradangan, pelepasan sitokin proinflamasi, serta spesies oksigen/nitrogen reaktif (ROS/RNS). ROS/RNS berkaitan dengan aktivasi faktor transkripsi NF-B dan protein aktivator-(AP-)1. Setelah aktivasi, NF-jB dan AP-1 berpindah dari sitoplasma ke nukleus dan meningkatkan ekspresi berbagai gen inflamasi, yang selanjutnya menyebabkan respons peradangan yang memburuk dan kerusakan jaringan.
EGCG menghambat transmisi NF-B dan AP-1 sehingga ekspresi iNOS dan COX-2 diturunkan terutama melalui penangkapan nitrogen monoksida, peroksinitrit, serta ROS/RNS lainnya, dan produksi faktor inflamasi berkurang.

EGCG dan Efeknya dalam Mendorong Osteogenesis

Osteoporosis merupakan penyakit berat yang ditandai oleh degenerasi matriks tulang dan hilangnya kepadatan tulang. EGCG menunjukkan efek pengaturan pada metabolisme tulang. EGCG dapat menginduksi apoptosis osteoklas dan menghambat pembentukan osteoklas dengan memblokir pembentukan NF-B dan IL-1b. Selain itu, EGCG dapat mendorong pembentukan nodul tulang termineralisasi.
[bdk. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi Man; Yili Qu (2017): Green Tea Extracts Epigallocatechin-3-gallate for Different Treatments. BioMed Research International Vol. 2017]