უმაღლესი ხარისხის კატეხინის ექსტრაქტები ულტრაბგერითი მეთოდით
კატეხინების ულტრაბგერითი ექსტრაქცია
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის არათერმული ტექნიკა, რომელიც ეფუძნება მხოლოდ მექანიკური ძალების გამოყენებას. დაბალი სიხშირის, მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღები გადაეცემა ულტრაბგერითი პრობის (სონოტროდის) მეშვეობით თხევად გარემოში. აკუსტიკური კავიტაციის ინტენსიური ძვრის ძალები ხვრეტს და არღვევს უჯრედის მემბრანებს, აუმჯობესებს მასათა გადატანას უჯრედის შიგთავსსა და გამხსნელს შორის და უჯრედშიდა ნაერთებს გამხსნელში გამოყოფს.
მწვანე ჩაიდან (Camellia sinensis) ექსტრაქციის მეთოდების ფართო მიმოხილვაში, ბანერჯიმ და ჩატერჯიმ (2015) აღმოაჩინეს, რომ პრობის ტიპის ულტრაბგერითი დანადგარები მნიშვნელოვნად უფრო ეფექტურია, ვიდრე ულტრაბგერითი აბაზანები. გარდა ამისა, ავტორები აცხადებენ, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის ჩაის კატეხინების ექსტრაქციის უპირატესი მეთოდი, რადგან ექსტრაქციის პროცესის ეფექტურობა იზრდება დაბალ ტემპერატურაზე, რაც ხელს უშლის თბომგრძნობიარე ნაერთების თერმულ დეგრადაციას და ინარჩუნებს მათ სამკურნალო ღირებულებას. მაღალი ტემპერატურის პირობებში ექსტრაქცია ხშირად იწვევს პოლიფენოლების დეგრადაციას და ზრდის ცილებისა და პექტინის გამოყოფას, რაც კრემის წარმოქმნის გზით უარყოფითად მოქმედებს ჩაის ორგანოლეპტიკურ ხარისხზე. ულტრაბგერითი დამუშავების უპირატესობა მის არათერმულ მექანიზმშია. თავიანთ კვლევაში, მკვლევრებმა აჩვენეს, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქციით შესაძლებელია ჩაის პოლიფენოლების გამოსავლის გაზრდა 65°C-ზე, ტრადიციულ ექსტრაქციასთან შედარებით 85°C-ზე. თუმცა, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მუშაობს ოთახის ტემპერატურაზეც. როგორც არათერმული ექსტრაქციის ტექნიკა, ულტრაბგერითი აპარატები იყენებენ მექანიკურ ძალებს უჯრედების გასახსნელად და ბიოაქტიური ნაერთების, როგორიცაა პოლიფენოლები და კატეხინები, უმაღლესი ეფექტურობით გამხსნელში გამოსაყოფად.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია იძლევა მაღალი ხარისხის საკვები ნივთიერებების მაღალ გამოსავალს. როგორც არათერმული პროცესი, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია თავიდან იცილებს თბომგრძნობიარი საკვები ნივთიერებების დაკარგვას.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია შესაძლებელია ასევე განხორციელდეს ოთახის ტემპერატურაზე ან გაცივებულ თხევად გარემოში. დააწკაპუნეთ აქ, რომ მეტი გაიგოთ ულტრაბგერითი ცივი ჩაის შესახებ!
- გამხსნელის გარეშე / წყალზე დაფუძნებული
- ექსტრაქციის მაღალი გამოსავალი
- მაღალი ხარისხის ექსტრაქტები
- სრული სპექტრის ექსტრაქტები
- სწრაფი პროცესი
- მწვანე, ეკოლოგიურად სუფთა
- მარტივი და უსაფრთხო ექსპლუატაცია
- დაბალი ტექნიკური მომსახურების ხარჯები
- სწრაფი ინვესტიციის დაბრუნება (RoI)
ულტრაბგერითი ექსტრაქტორი UIP2000hdT (2kW) უწყვეტად აღრეულ პარტიული რეაქტორით
ულტრაბგერითი კატეხინის ექსტრაქციის შემთხვევის შესწავლა
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია შესაძლებელია ჩატარდეს სხვადასხვა გამხსნელის გამოყენებით, მათ შორის წყალი, ეთანოლი, წყალი : ეთანოლის ნარევი, იზოპროპანოლი, მცენარეული ზეთი, გლიცერინი და ა.შ.
2018 წლის კვლევაში, Ayyildiz et al. შეადარეს ეთანოლისა და წყლის გამხსნელებით ჩატარებული ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ტრადიციულ ცხელი წყლით ექსტრაქციის მეთოდს. ამ კვლევისთვის საცდელი მასშტაბით, გამოიყენეს Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) ულტრაბგერითი აპარატი პარტიულ და უწყვეტი ნაკადის რეჟიმში.
შედეგებმა აჩვენა, რომ ეთანოლით ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მნიშვნელოვნად (p < 0,05) უფრო ეფექტური იყო EGCG, EGC, ECG და EC-ის უფრო მაღალი გამოსავლიანობის მისაღებად, ვიდრე ტრადიციული ცხელი წყლით ექსტრაქცია და წყალზე დაფუძნებული ულტრაბგერითი ექსტრაქცია. ოპტიმიზებული პროცესის პირობებში, თითქმის 100%-ით და 50%-ით მეტი EGCG შემცველობა მიიღეს ეთანოლით ულტრაბგერითი ექსტრაქციისას, შესაბამისად, ტრადიციულ ცხელი წყლით ექსტრაქციასა და წყლით ულტრაბგერით ექსტრაქციასთან შედარებით. EGCG-ის ეთანოლით ულტრაბგერითი ექსტრაქციის ოპტიმალური პირობები იყო 66.53ºC, 43,75 წთ და 67,81% ეთანოლი.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის ჩაის კატეხინების ექსტრაქციის უპირატესი მეთოდი, რადგან უფრო დაბალ ტემპერატურაზე ექსტრაქციის პროცესის გაზრდილი ეფექტურობა უზრუნველყოფს მათი სამკურნალო ღირებულების შენარჩუნებას.
მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები
Hielscher Ultrasonics-ის ექსტრაქციის სისტემები მსოფლიო მასშტაბით გამოიყენება საკვებისა და ფარმაცევტულ მრეწველობაში მაღალი ხარისხის მცენარეული ექსტრაქტების კომერციული წარმოებისთვის, რომლებიც გამოიყენება დიეტური დანამატებისა და მედიკამენტების სახით. მიუხედავად იმისა, გსურთ ცივი ჩაის მცირე პარტიების წარმოება თუ მაღალი ხარისხის პოლიფენოლის / კატეხინის ექსტრაქტების დიდი რაოდენობის დამუშავება, Hielscher Ultrasonics-ს გააჩნია თქვენთვის შესაფერისი ულტრაბგერითი ექსტრაქტორი. ულტრაბგერითი აპარატები მარტივი და უსაფრთხოა გამოსაყენებლად. ინტუიციური პროგრამული უზრუნველყოფა და ციფრული კონტროლი სენსორული ეკრანის მეშვეობით საშუალებას იძლევა პროცესი ზუსტად კონტროლდებოდეს. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა საშუალებას იძლევა 24/7 მუშაობის მძიმე და მკაცრ გარემო პირობებში.
პრობის ტიპის ულტრაბგერითი აპარატი UP100H ჩაის ფოთლებიდან კატეხინების ექსტრაქციისთვის
პროცესის სტანდარტიზაცია Hielscher Ultrasonics-თან ერთად
საკვები და ფარმაცევტული ხარისხის ექსტრაქტები უნდა იყოს წარმოებული კარგი სამრეწველო პრაქტიკის (GMP) შესაბამისად და სტანდარტიზებული დამუშავების სპეციფიკაციების ფარგლებში. Hielscher Ultrasonics-ის ციფრული ექსტრაქციის სისტემები მოიცავს ინტელექტუალურ პროგრამულ უზრუნველყოფას, რაც აადვილებს ულტრაბგერითი დამუშავების პროცესის ზუსტად დაყენებას და კონტროლს. ავტომატური მონაცემთა ჩაწერა ინახავს ყველა ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრს, როგორიცაა ულტრაბგერითი ენერგია (ჯამური და წმინდა ენერგია), ამპლიტუდა, ტემპერატურა, წნევა (როდესაც ტემპერატურისა და წნევის სენსორები დამონტაჟებულია) თარიღისა და დროის აღნიშვნით ჩაშენებულ SD-ბარათზე. ეს საშუალებას გაძლევთ გადახედოთ თითოეულ ულტრაბგერითად დამუშავებულ პარტიას. ამავდროულად, უზრუნველყოფილია გამეორებადობა და პროდუქტის უწყვეტად მაღალი ხარისხი.
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების დაახლოებით დამუშავების წარმადობაზე:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500mL-მდე | 10-დან 200mL/min-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000mL-მდე | 20-დან 400mL/min-მდე | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-დან 20L-მდე | 0,2-დან 4L/min-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100L-მდე | 2-დან 10L/min-მდე | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-დან 100L/min-მდე | UIP16000 |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით!
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები ლაბორატორიული დან საცდელი და სამრეწველო მასშტაბის.
ლიტერატურა / წყაროები
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): ეპიგალოკატეხინ გალატის ექსტრაქციის პარამეტრების ოპტიმიზაცია ტრადიციული ცხელი წყლისა და ულტრაბგერითი დახმარებითი მეთოდების გამოყენებით მწვანე ჩაიდან. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- Banerjee, S., Chatterjee, J. (2015): ჩაის (Camellia sinensis) ბიომოლეკულების ეფექტური ექსტრაქციის სტრატეგიები. 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): სონოტროდული ულტრაბგერითი დახმარებითი ექსტრაქციის ოპტიმიზაცია პროანთოციანიდინებისთვის ლუდის დამზადების ნარჩენი მარცვლეულიდან. Antioxidants 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): ბოლდოს ფოთლების (Peumus boldus Mol.) პარტიული და უწყვეტი ულტრაბგერითი დახმარებითი ექსტრაქცია. International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- K.S. Suslick, K. Othmer, “Encyclopaedia of Chemical Technology”; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, pp. 517-541.
ფაქტები, რომლებიც საინტერესოა
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია – მუშაობის პრინციპი
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის მექანიკური მეთოდი უჯრედშიდა ნაერთების გამოყოფისა და იზოლაციისთვის უჯრედული მატრიცებიდან, როგორიცაა მცენარეული უჯრედები. როდესაც მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ტალღები გადაეცემა სუსპენზიას (მაგ., წყალში ან გამხსნელში დაფქული მცენარეული ნაწილაკებისგან შედგენილს), მაღალენერგიული ულტრაბგერითი ტალღები ქმნიან კავიტაციას. კავიტაციის ფენომენი ადგილობრივად იწვევს ექსტრემალურ ტემპერატურებს, წნევებს, გათბობის/გაცივების სიჩქარეებს, წნევის სხვაობებს და მაღალ ძვრის ძალებს გარემოში. როდესაც კავიტაციის ბუშტუკები იმპლოდირდება მყარი სხეულების ზედაპირზე (როგორიცაა ნაწილაკები, მცენარეული უჯრედები, ქსოვილები და ა.შ.), მიკროჯეტები და ნაწილაკთაშორისი შეჯახებები ქმნიან ეფექტებს, როგორიცაა ზედაპირის აცლა, ეროზია და ნაწილაკების დაშლა. გარდა ამისა, კავიტაციის ბუშტუკების იმპლოზია თხევად გარემოში ქმნის მაკროტურბულენტობას და მიკროშერევას.
ულტრაბგერითი დასხივება წარმოადგენს მასის გადატანის პროცესების გაძლიერების ეფექტურ გზას, რადგან ულტრაბგერითი დამუშავება იწვევს კავიტაციას და მის შესაბამის მექანიზმებს, როგორიცაა მიკრო-მოძრაობა თხევადი ჯეტების მეშვეობით, მასალის შეკუმშვა და გაფართოება უჯრედის კედლების შემდგომი დარღვევით, ასევე მაღალი გათბობის და გაცივების სიჩქარეები.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მცენარეული უჯრედებიდან: მიკროსკოპული განივი ჭრილი (TS) აჩვენებს მოქმედების მექანიზმებს უჯრედებიდან ულტრაბგერითი ექსტრაქციის დროს (გადიდება 2000x) [რესურსი: Vilkhu et al. 2011]
მცენარეული მასალის ულტრაბგერითი დამუშავება შლის მცენარეული უჯრედების მატრიცას და აძლიერებს მის ჰიდრატაციას. Chemat et al. (2015) დაასკვნის, რომ ბოტანიკური მასალიდან ბიოაქტიური კომპონენტების ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის სხვადასხვა დამოუკიდებელი ან კომბინირებული მექანიზმების შედეგი, მათ შორის ფრაგმენტაცია, ეროზია, კაპილარობა, დეტექსტურაცია და სონოპორაცია. ეს ეფექტები არღვევენ უჯრედის კედელს, აუმჯობესებენ მასის გადატანას გამხსნელის უჯრედში შეღწევით და ფიტო-კომპონენტებით დატვირთული გამხსნელის გამოწოვით, და უზრუნველყოფენ სითხის მოძრაობას მიკრო-შერევის მეშვეობით.
რა არის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის მთავარი უპირატესობები?
- სწრაფი პროცესი და მაღალი გამომავალი
- ენერგიის დაბალი ხარჯვა
- დამუშავების შემცირებული ღირებულება
- არათერმული ტექნოლოგია
- უფრო მაღალი სიწმინდე
- მწვანე ტექნოლოგია
აკუსტიკური კავიტაცია და მისი ეფექტები
სითხეში ულტრაბგერითი ტალღები ქმნის მაღალი და დაბალი წნევის ინტენსიურ მონაცვლე ციკლებს, რაც იწვევს კავიტაციის ბუშტუკების წარმოქმნას. წნევის რამდენიმე ციკლის განმავლობაში კავიტაციის ბუშტუკები იზრდება, სანამ არ მიაღწევს ზღვარს, რომლის შემდეგაც ბუშტუკს მეტი ენერგიის შთანთქმა აღარ შეუძლია. ამ მომენტში ბუშტუკი მკვეთრად ჩაინგრევა. ბუშტუკის ჩანგრევის დროს იქმნება ექსტრემალური პირობები, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურა 5000K-მდე, წნევა 2000atm-მდე, გათბობისა და გაცივების ძალიან მაღალი სიჩქარეები და წნევის სხვაობები. რადგან ბუშტუკის ჩანგრევა უფრო სწრაფად მიმდინარეობს, ვიდრე მასისა და სითბოს გადატანა, ჩანგრევად ღრუში ენერგია კონცენტრირდება ძალიან მცირე ზონაში, რომელსაც ასევე ეწოდება „ცხელი წერტილი“. კავიტაციის ბუშტუკის ჩანგრევა ასევე იწვევს მიკროტურბულენტობას, სითხის ჭავლების წარმოქმნას 280m/s-მდე სიჩქარით და შედეგად წარმოქმნილ ძვრის ძალებს. ეს ფენომენი ცნობილია როგორც ულტრაბგერითი ან აკუსტიკური კავიტაცია.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ეფუძნება აკუსტიკურ კავიტაციას და მის ჰიდროდინამიკურ ძვრის ძალებს
კატეხინები
მწვანე ჩაი ცნობილია პოლიფენოლების მაღალი შემცველობით, მათ შორისაა კოფეინის მჟავა, გალუსის მჟავა, კატეხინი, ეპიკატეხინი, გალოკატეხინი, კატეხინის გალატი, გალოკატეხინის გალატი, ეპიკატეხინის გალატი, ეპიგალოკატეხინი და ეპიგალოკატეხინის გალატი (EGCG). ამის გამო მწვანე ჩაი ჯანმრთელობისთვის სასარგებლო პოპულარული პროდუქტია, რომელსაც სასმელისა და ექსტრაქტის სახით მოიხმარენ. EGCG არის კარგად ცნობილი კატეხინი, რომელიც დიდი რაოდენობითაა წარმოდგენილი მწვანე ჩაის გამხმარ ფოთლებში (7380 mg 100 გ-ში), თეთრ ჩაიში (4245 mg 100 გ-ში) და უფრო მცირე რაოდენობით შავ ჩაიში (936 mg 100 გ-ში). შავი ჩაის წარმოების პროცესში კატეხინები ძირითადად გარდაიქმნება თეაფლავინებად და თეარუბიგინებად პოლიფენოლოქსიდაზების მეშვეობით.
ეპიგალოკატეხინის გალატის (EGCG) ჯანმრთელობის სარგებელი
კატეხინების ჯგუფიდან, ეპიგალოკატეხინის გალატი (EGCG) არის ყველაზე მეტად შესწავლილი და ყველაზე პერსპექტიული. ანტიკანცეროგენული, ანტიოქსიდანტური, ანთების საწინააღმდეგო, ანტიფიბროზული, ანტიკოლაგენაზური და იმუნური სისტემის გაძლიერებისა და დაბერების საწინააღმდეგო ეფექტების ჩათვლით, EGCG ბევრ სარგებელს აჩვენებს და ამიტომ მოიხმარება როგორც მწვანე ჩაის სასმელის, ისე დიეტური დამატებების სახით, როგორიცაა კაფსულები, ფხვნილები, ტაბლეტები და ა.შ.
სამეცნიერო კვლევები მიუთითებს, რომ კატეხინებმა, როგორიცაა ეპიგალოკატეხინის გალატი (EGCG), შესაძლოა შეამციროს ანთება და თავიდან აიცილოს ზოგიერთი ქრონიკული დაავადება, როგორიცაა გულის დაავადება, დიაბეტი და კიბოს ზოგიერთი ფორმა.
EGCG და მისი ანტიკანცეროგენული ეფექტები
რადგან კიბო ხშირად სიცოცხლისთვის საშიში დაავადებაა, EGCG-ის კიბოს საწინააღმდეგო თვისებები ინტენსიურად შეისწავლება. კვლევები მიუთითებს, რომ EGCG-ს შეუძლია შეაფერხოს სიმსივნის წარმოქმნა კანცეროგენების ზემოქმედების შემცირებით ან აღმოფხვრით. არსებობს მონაცემები, რომლებიც მიუთითებს, რომ EGCG ხელს უშლის დიეთილნიტროზამინით გამოწვეულ, სიმსუქნესთან დაკავშირებულ ღვიძლის სიმსივნის წარმოქმნას IGF/IGF-1R ღერძის ინჰიბირებით, ჰიპერინსულინემიის შემცირებით და ქრონიკული ანთების შესუსტებით. EGCG-ის კიბოს საწინააღმდეგო ეფექტის კიდევ ერთი მექანიზმია ანგიოგენეზის ინჰიბირება და ამით სიმსივნის პროლიფერაციის შეზღუდვა.
EGCG და მისი ანტიოქსიდანტური ეფექტები
ადამიანის სხეულში მიმდინარეობს ურიცხვი ანტიოქსიდანტური პროცესი, რომელიც ხელს უწყობს ჯანმრთელობას, ძალასა და კეთილდღეობას. EGCG არის ანტიოქსიდანტი. ანტიოქსიდანტებს შეუძლიათ დაიცვან უჯრედები დაზიანებისგან თავისუფალი რადიკალების დაჭერითა და ნეიტრალიზაციით. EGCG-ის სტრუქტურაში ფენოლის რგოლები მოქმედებს როგორც ელექტრონების დამჭერები და თავისუფალი რადიკალების შემბოჭავები, აინჰიბირებს ჟანგბადის რეაქტიული ფორმების წარმოქმნას და ამით ამცირებს ოქსიდაციური სტრესით გამოწვეულ დაზიანებებს.
EGCG და მისი ანთების საწინააღმდეგო ეფექტები
ანთება შეიძლება გამოიწვიოს დაავადებამ, ქრონიკულმა სტრესმა და გარემოს დაბინძურებამ. სხეული ასეთ სტრესფაქტორებს პასუხობს ანთებით, რომელიც ხასიათდება ანთების კერებში იმუნური უჯრედების დიდი რაოდენობით თავმოყრით, პროანთებითი ციტოკინებისა და ჟანგბადის/აზოტის რეაქტიული ფორმების (ROS/RNS) გამოყოფით. ROS/RNS დაკავშირებულია ტრანსკრიფციის ფაქტორ NF-B-ისა და აქტივატორი ცილის (AP-)1-ის აქტივაციასთან. აქტივაციის შემდეგ NF-jB და AP-1 ციტოპლაზმიდან ბირთვში გადაინაცვლებს და აძლიერებს ანთებასთან დაკავშირებული სხვადასხვა გენის ექსპრესიას, რაც შემდგომში იწვევს გაძლიერებულ ანთებით პასუხს და ქსოვილის დაზიანებას.
EGCG აინჰიბირებს NF-B-ისა და AP-1-ის გადაცემას, რის შედეგადაც iNOS-ისა და COX-2-ის ექსპრესია მცირდება ძირითადად აზოტის ოქსიდის, პეროქსინიტრიტისა და სხვა ROS/RNS-ის შებოჭვის გზით და მცირდება ანთებითი ფაქტორების წარმოქმნა.
EGCG და მისი ეფექტები ოსტეოგენეზის სტიმულირებაზე
ოსტეოპოროზი არის მძიმე დაავადება, რომელიც ხასიათდება ძვლის მატრიცის დეგენერაციით და ძვლის სიმკვრივის კლებით. EGCG ავლენს მარეგულირებელ ეფექტებს ძვლის მეტაბოლიზმზე. EGCG-ს შეუძლია გამოიწვიოს ოსტეოკლასტების აპოპტოზი და შეაფერხოს ოსტეოკლასტების წარმოქმნა NF-B-ისა და IL-1b-ის წარმოქმნის ბლოკირებით. გარდა ამისა, მას შეუძლია ხელი შეუწყოს მინერალიზებული ძვლოვანი კვანძების წარმოქმნას.
[cf. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi Man; Yili Qu (2017): Green Tea Extracts Epigallocatechin-3-gallate for Different Treatments. BioMed Research International Vol. 2017]