超音波を含む優れたカテキン抽出物
カテキンの超音波抽出
超音波抽出は、純粋な機械的力の適用に基づく非熱的技術です。低周波、高強度の超音波は、液体媒体中の超音波プローブ(ソノトロード)を介して結合されます。音響キャビテーションの強いせん断力は、細胞膜を穿孔して破壊し、細胞内部と溶媒との間の物質移動を促進し、細胞内化合物を溶媒に放出します。
緑茶(Camellia sinensis)からの抽出方法の広範なレビューでは、BanerjeeとChatterjee(2015)は、プローブタイプの超音波装置が超音波浴よりも大幅に効率的であることを発見しました。さらに、著者らは、超音波抽出は、低温での抽出プロセスの有効性の増加により茶カテキン抽出の好ましいモードであり、熱感受性化合物の熱劣化を防ぎ、それらの薬効を維持すると述べています。高温抽出はしばしばポリフェノールの分解を招き、タンパク質とペクチンの放出を増加させ、クリーム形成によるお茶の官能的品質を妨げます。超音波処理の利点は、その非熱的メカニズムにあります。彼らの研究では、研究者たちは、超音波抽出が85°Cでの従来の抽出と比較して、65°Cで茶ポリフェノール収量を増加させることができることを実証しました。 しかしながら、超音波抽出は室温でも機能する。非熱抽出技術として、ソニケーターは機械的な力を加えて細胞を割開にし、ポリフェノールやカテキンなどの生理活性化合物を優れた効率で溶媒に放出します。
超音波抽出は、高品質の栄養素を高収率で得る。非熱的プロセスとして、超音波抽出は熱に敏感な栄養素の損失を避ける。
超音波抽出は、室温または冷却された液体中でも行うことができる。 ここをクリックして、超音波コールドブリューティーについてもっと読む!
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超音波抽出器 UIP2000hdT (2kW) 連続攪拌バッチリアクター付
超音波カテキン抽出のケーススタディ
超音波抽出は、水、エタノール、水:エタノール混合物、イソプロパノール、植物油、グリセリンなどを含む様々な溶媒を用いて行うことができる。
2018年の研究では、Ayyildizらは、水とエタノールを溶媒として使用した超音波抽出を従来の温水抽出方法と比較しました。パイロットスケールでのこの研究では、ヒールシャーUIP2000hd(2kW、20kHz)超音波装置をバッチおよび連続フローセットアップで使用しました。
その結果、エタノールによる超音波抽出が有意に(p < 0.05)従来の熱水抽出および超音波水ベースの抽出よりも、EGCG、EGC、ECG、およびECの高収率を抽出するのに効率的です。最適化されたプロセス条件下では、超音波エタノール抽出は、従来の温水抽出および水による超音波抽出よりも、それぞれほぼ100%および50%多いEGCG含有量が得られました。エタノールによるEGCGの超音波抽出のための最適条件は、66.53°C、43.75分および67.81%エタノールであった。
超音波抽出は、それらの抗酸化活性を保持することにより、低温での抽出プロセスの有効性が増加するため、茶カテキンの好ましいモードである。
高性能超音波抽出器
ヒールシャー超音波抽出システムは、栄養補助食品や医薬品として使用される高品質の植物抽出物の商業生産のために、食品や医薬品で世界中で使用されています。あなたが水出し茶の小さなバッチを生産したいのか、または高品質のポリフェノール/カテキン抽出物を大量に処理したいのかにかかわらず、ヒールシャー超音波はあなたのための適切な超音波抽出器を持っています。超音波装置は操作が簡単で安全です。直感的なソフトウェアとタッチディスプレイによるデジタル制御により、正確なプロセス制御が可能になります。ヒールシャー超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティで、要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
プローブ型ソニケーター UP100H 茶葉からのカテキン抽出用
ヒールシャー超音波によるプロセス標準化
食品および医薬品グレードの抽出物は、GMP(Good Manufacturing Practices)に準拠し、標準化された処理仕様に基づいて製造する必要があります。ヒールシャー超音波のデジタル抽出システムには、超音波処理プロセスを正確に設定および制御することが容易になるインテリジェントなソフトウェアが付属しています。自動データ記録は、超音波エネルギー(総エネルギーと正味エネルギー)、振幅、温度、圧力(温度センサーと圧力センサーが取り付けられている場合)などのすべての超音波プロセスパラメータを、内蔵SDカードに日付と時刻のスタンプで書き込みます。これにより、超音波処理された各ロットを修正することができます。同時に、再現性と継続的な高い製品品質が保証されます。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
| バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10〜200mL/分 | UP100Hの |
| 10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
| 0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
| 10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000hdTの |
| N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
| N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |
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文献/参考文献
- アイイルディズ、セナ・サクラル;カラデニズ、ブレント; サグカンブ、ニハン; バハラ、バヌ;私たち、アフメット・アブドラ。アラサルバール、セザレッティン(2018): 緑茶からの従来のお湯および超音波支援法を使用したエピガロカテキンガレートの抽出パラメータの最適化.食品およびバイオ製品加工111(2018)。37–44.
- Banerjee、S.、Chatterjee、J.(2015): 茶(Camellia sinensis)生体分子の効率的な抽出戦略。 J. Food Sci. Technol. 52, 2015.3158–3168.
- マルティン・ガルシア・ベアトリス;パシーニ、フェデリカ;ベラルド、ヴィト;ディアス・デ・セリオ、エリクサベット;ティレヴィッチ、ウルシュラ;ゴメス・カラバカ、アナ・マリア;カボニ・マリア・フィオレンツァ(2019): 醸造所の使用済み穀物からのプロアントシアニジンの超音波支援抽出のソノトロードの最適化.酸化防止剤2019、8、282。
- Petigny L.、Périno-Issartier S.、Wajsman J.、Chemat F.(2013): ボルドの葉(Peumus boldus Mol.)のバッチおよび連続超音波支援抽出。 分子科学の国際ジャーナル14、2013年。5750-5764.
- K.S. Suslick, K. Othmer, "Encyclopaedia of Chemical Technology";第4版J.ワイリー & Sons: New York, 1998, vol. 26, pp. 517-541.
知っておく価値のある事実
超音波抽出 – 働き主義
超音波抽出は、植物細胞などの細胞マトリックスから細胞内化合物を放出および単離する機械的方法である。高出力の超音波がスラリー(例えば、水または溶媒中の浸軟した植物粒子からなる)に結合されると、高エネルギーの超音波はキャビテーションを生成します。キャビテーションの現象は、局所的に極端な温度、圧力、加熱/冷却速度、圧力差、および媒体内の高いせん断力につながります。キャビテーション気泡が固体(粒子、植物細胞、組織など)の表面で破裂すると、マイクロジェットと特定の衝突により、表面の剥離、侵食、粒子の破壊などの効果が発生します。さらに、液体媒体中のキャビテーション気泡の爆縮は、マクロ乱流とミクロミキシングを引き起こします。
超音波照射は、キャビテーションおよび液体ジェットによる微小移動、その後の細胞壁の破壊を伴う材料中の圧縮および減圧、ならびに高い加熱および冷却速度。
植物細胞からの超音波抽出:顕微鏡横断面(TS)は、細胞からの超音波抽出中の作用機序を示しています（倍率2000倍〕 [リソース:Vilkhu et al. 2011]
植物材料の超音波処理は、植物細胞のマトリックスを断片化し、その水分補給を促進します。(2015)は、植物からの生理活性化合物の超音波抽出は、断片化、侵食、毛細管現象、脱テクスチャ化、およびソノポレーションを含む異なる独立または複合メカニズムの結果であると結論付けています。これらの効果は、細胞壁を破壊し、溶媒を細胞内に押し込み、植物化合物を充填した溶媒を吸い出すことで物質移動を改善し、マイクロミキシングによる液体の移動を確保します。
超音波抽出の主な利点は何ですか?
- 迅速なプロセスと高出力
- 低エネルギー消費
- 処理コストの削減
- 非熱技術
- 高純度
- グリーンテクノロジー
アコースティックキャビテーションとその影響
液体中では、超音波が激しい高圧/低圧の交互サイクルを作り出し、その結果、キャビテーション気泡が形成されます。数回の圧力サイクルにわたって、キャビテーション気泡は限界に達するまで成長し、気泡はそれ以上のエネルギーを吸収できなくなります。この時点で、バブルは激しく爆発します。気泡の爆縮の極限状態の間に、5000Kまでの高温、2000atmまでの圧力、非常に高い加熱/冷却率および圧力差動が発生する。気泡崩壊のダイナミクスは質量や熱伝達よりも速いため、崩壊するキャビティ内のエネルギーは「ホットスポット」とも呼ばれる非常に小さなゾーンに限定されます。キャビテーション気泡の爆縮は、微小乱流、最大280m/sの速度の液体ジェット、および結果として生じるせん断力ももたらします。この現象は、超音波キャビテーションまたは音響キャビテーションとして知られています。
超音波抽出は、音響キャビテーションとその流体力学的せん断力に基づいています
カテキン
緑茶は、カフェイン酸、没食子酸、カテキン、エピカテキン、ガロカテキン、カテキンガレート、ガロカテキンガレート、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、エピガロカテキンガレート(EGCG)などのポリフェノールが豊富であることが知られており、緑茶は飲料や抽出物として消費される人気の健康食品となっています。EGCGはよく知られているカテキンであり、緑茶(100 gあたり7380 mg)、白茶(100 gあたり4245 mg)、紅茶(100 gあたり936 mg)の乾燥葉に大量に存在します。紅茶の生産中、カテキンは主にポリフェノールオキシダーゼを介してテアフラビンとテアルビジンに変換されます。
エピガロカテキンガレート(EGCG)の健康上の利点
カテキンのグループの中で、エピガロカテキンガレート(EGCG)は最も研究され、最も有望なものです。抗癌剤、抗酸化剤、抗炎症剤、抗線維症、抗コラゲナーゼから免疫システムの強化やアンチエイジング効果まで、EGCGは多くの利点を示し、したがって、緑茶飲料の形でだけでなく、カプセル、粉末、錠剤などの栄養補助食品の形で消費されます。
調査研究によると、エピガロカテキンガレート(EGCG)のようなカテキンは、炎症を軽減し、心臓病、糖尿病、ある種の癌などの特定の慢性疾患を予防できる可能性があることが示唆されています。
EGCGとその抗がん効果
がんは生命を脅かすことが多い病気であるため、EGCGの抗がん特性は研究が盛んに行われています。研究によると、EGCGは発がん性物質の影響を軽減または排除することにより、腫瘍形成を阻害できることが示唆されています。EGCGは、IGF/IGF-1R軸を阻害し、高インスリン血症を改善し、慢性炎症を弱めることにより、ジエチルニトロソアミン誘発性肥満関連肝腫瘍形成を予防することを示唆する知見があります。EGCGの抗がん効果の別のメカニズムは、血管新生の阻害であり、それによって腫瘍増殖を抑制することです。
EGCGとその抗酸化作用
人体では無数の抗酸化プロセスが発生し、健康、強さ、幸福に貢献しています。EGCGは抗酸化物質です。抗酸化物質は、フリーラジカルを除去して中和することにより、細胞の損傷から保護することができます。EGCG構造のフェノール環は、フリーラジカルの電子トラップおよび捕捉剤として作用し、活性酸素種の形成を阻害し、それによって酸化ストレスによる損傷を軽減します。
EGCGとその抗炎症効果
炎症は、病気、慢性的なストレス、環境汚染によって引き起こされる可能性があります。このようなストレス要因に対して、体は炎症を伴って反応しますが、これは炎症部位に多数の免疫細胞が集まり、炎症誘発性サイトカインが放出され、活性酸素/窒素種(ROS/RNS)が放出されることを特徴としています。ROS/RNSは、転写因子NF-Bおよび活性化因子タンパク質-(AP-)1の活性化に関連しています。活性化後、NF-jBおよびAP-1は細胞質から核に移行し、さまざまな炎症性遺伝子発現をアップレギュレートし、その後、炎症反応の悪化と組織損傷を引き起こします。
EGCGは、主に一酸化窒素、ペルオキシ亜硝酸塩、およびその他のROS/RNSを消去することにより、iNOSおよびCOX-2の発現がダウンレギュレーションされ、炎症因子の産生が減少するNF-BおよびAP-1の伝達を阻害します。
EGCGとその骨形成促進への影響
骨粗鬆症は、骨基質の変性と骨密度の低下を特徴とする重篤な疾患です。EGCGは骨代謝に対する調節効果を示します。EGCGは、破骨細胞のアポトーシスを誘導し、NF-BおよびIL-1bの生成をブロックすることにより破骨細胞の形成を阻害することができます。さらに、石灰化した骨結節の形成を促進することができます。
[cf. チェンユー・チュー;ジア・デン;イー・マン;Yili Qu(2017):緑茶は、さまざまな治療のためにエピガロカテキン-3-ガレートを抽出します。BioMed Research International Vol. 2017]