Technologia ultradźwiękowa firmy Hielscher

Ekstrakty katechinowe z ultrasoniką

Katechina, taka jak galusan epigalokatechiny (EGCG), epigalokatechina (EGC), galusan epikatechiny (ECG) i epikatechina (EC) to polifenole, które wykazują znaczne korzyści zdrowotne. Podczas gdy katechina występuje w mniejszych ilościach w zielonej herbacie, kakao, owocach i niektórych innych produktach spożywczych, w przypadku dużych dawek ekstraktów katechiny preferowane są ekstrakty z katechiny. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest delikatną i szybką zieloną techniką izolowania katechin z roślin, np. z liści zielonej herbaty, przy użyciu wody jako rozpuszczalnika. Ekstrakty katechiny produkowane ultradźwiękami są wysokiej jakości, bezrozpuszczalnikowymi związkami do stosowania w suplementach diety i farmaceutykach.

Ultradźwiękowa ekstrakcja katechinów

Liście zielonej herbaty są bogate w katechiny, takie jak galusan epigalokatechiny (EGCG), epigalokatechina (EGC), galusan epikatechiny (ECG) i epikatechina (EC), które mogą być ekstrahowane za pomocą ultrasonografii.Ekstrakcja ultradźwiękowa jest techniką nietermiczną, która opiera się na zastosowaniu czystych sił mechanicznych. Fale ultradźwiękowe o niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności są sprzężone za pomocą sondy ultradźwiękowej (sonotrode) w ciekłym medium. Intensywne siły ścinające kawitacji akustycznej przebijają i rozbijają błony komórkowe, zwiększają przenoszenie masy pomiędzy wnętrzem komórki a rozpuszczalnikiem i uwalniają związki wewnątrzkomórkowe do rozpuszczalnika.
W swoim obszernym przeglądzie metod ekstrakcji z zielonej herbaty (Camellia sinensis), Banerjee i Chatterjee (2015) stwierdzili, że ultradźwięki typu sonda są znacznie bardziej wydajne niż kąpiele ultradźwiękowe. Ponadto autorzy stwierdzili, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowanym sposobem ekstrakcji katechin herbaty ze względu na zwiększoną skuteczność procesu ekstrakcji w niższej temperaturze, który zapobiega degradacji termicznej związków wrażliwych na ciepło i zachowuje ich wartość leczniczą. Ekstrakcja wysokotemperaturowa często prowadzi do degradacji polifenoli i zwiększa uwalnianie białek i pektyn, które zakłócają jakość organoleptyczną herbaty poprzez tworzenie się kremu. Zaletą sonikacji jest jej mechanizm nietermiczny. Ekstrakcja ultradźwiękowa może zwiększyć wydajność polifenoli w herbacie w temperaturze 65°C w porównaniu z tradycyjną ekstrakcją w temperaturze 85°C.
Ekstrakcja ultradźwiękowa daje wysoką wydajność wysokiej jakości składników odżywczych. Jako proces nietermiczny, ekstrakcja ultradźwiękowa zapobiega utracie wrażliwych na ciepło składników odżywczych.
Ekstrakcja ultradźwiękowa może być również wykonywana w temperaturze pokojowej lub w chłodzonych cieczach. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultrasonograficznie zimnej herbacie!

Zalety ultradźwiękowej ekstrakcji EGCG

  • Bezrozpuszczalnikowy / na bazie wody
  • wysoka wydajność ekstrakcji
  • Ekstrakty wysokiej jakości
  • Ekstrakty pełnego spektrum
  • szybki proces
  • Zielony, przyjazny dla środowiska
  • prosta i bezpieczna praca
  • Niskie koszty utrzymania
  • szybki RoI
Procesor ultradźwiękowy UIP2000hdT (2kW) z reaktorem wsadowym mieszanym

homogenizator ultradźwiękowy UIP2000hdT (2kW) z reaktorem wsadowym z ciągłym mieszaniem

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Studium przypadku Ultrasonicznej Ekstrakcji Katechiny

Ekstrakcja ultradźwiękowa może być wykonana przy użyciu różnych rozpuszczalników, w tym wody, etanolu, wody:mieszanka etanolowa, izopropanol, olej roślinny, gliceryna, itp.
W badaniu z 2018 r. Ayyildiz i wsp. porównali ekstrakcję ultradźwiękową z wykorzystaniem wody i etanolu jako rozpuszczalników z konwencjonalną metodą ekstrakcji gorącą wodą. Do tego badania w skali pilotażowej wykorzystano a Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) ultrasonograf w trybie wsadowym i w trybie ciągłego przepływu.
Wyniki wykazały, że ekstrakcja ultradźwiękowa z użyciem etanolu była znacząca (p < 0.05) more efficient to extract higher yields of EGCG, EGC, ECG, and EC than conventional hot water extraction and ultrasonic water-based extraction. Under optimised process conditions, almost 100% and 50% more EGCG content was obtained ultrasonic ethanol extraction than conventional hot water extraction and ultrasonic extraction with water, respectively. The optimal conditions for the ultrasonic extraction of EGCG with ethanol were 66.53ºC, 43.75 min and, 67.81% ethanol. Ultrasonic extraction is the preferred mode of tea catechins due to the increased efficacy of extraction process at lower temperature by retaining their antioxidant activity. [/two_thirds] [one_third_last] [/one_third_last] [two_thirds]

Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe o wysokiej wydajności

Systemy ekstrakcyjne firmy Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym do komercyjnej produkcji wysokiej jakości ekstraktów roślinnych stosowanych jako suplementy diety i środki farmaceutyczne. Jeśli chcecie Państwo produkować mniejsze partie herbaty parzonej na zimno lub przetwarzać duże ilości wysokiej jakości ekstraktów polifenolowych/katechinowych, firma Hielscher Ultrasonics ma dla Państwa odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy. Ultrasonografy są łatwe i bezpieczne w obsłudze. Intuicyjne oprogramowanie i cyfrowe sterowanie za pomocą wyświetlacza dotykowego pozwala na precyzyjne sterowanie procesem. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagającym otoczeniu.

Standaryzacja procesu za pomocą Hielscher Ultrasonics

Ekstrakty klasy spożywczej i farmaceutycznej powinny być produkowane zgodnie z dobrą praktyką wytwarzania (GMP) i zgodnie ze znormalizowanymi specyfikacjami przetwarzania. Cyfrowe systemy ekstrakcji firmy Hielscher Ultrasonics są wyposażone w inteligentne oprogramowanie, które ułatwia precyzyjne ustawienie i kontrolę procesu sondyzacji. Automatyczna rejestracja danych zapisuje wszystkie parametry procesu ultradźwiękowego, takie jak energia ultradźwiękowa (energia całkowita i netto), amplituda, temperatura, ciśnienie (po zamontowaniu czujników temperatury i ciśnienia) z datą i godziną na wbudowanej karcie SD. Pozwala to na korektę każdej partii przetwarzanej ultradźwiękowo. Jednocześnie zapewniona jest powtarzalność i stała wysoka jakość produktu.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do dyspersji, emulsyfikacji i ekstrakcji komórkowej.

Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do pilotażowy i Przemysł skala.

Literatura / Referencje



Fakty Warto wiedzieć

Ekstrakcja ultradźwiękowa – zasady działania

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest mechaniczną metodą uwalniania i izolowania związków wewnątrzkomórkowych z macierzy komórkowych, takich jak komórki roślinne. Gdy fale ultradźwiękowe o dużej mocy zostaną połączone w zawiesinę (np. składającą się z z zmacerowanych cząstek roślinnych w wodzie lub rozpuszczalniku), wysokoenergetyczne fale ultradźwiękowe generują kawitację. Zjawisko kawitacji prowadzi lokalnie do ekstremalnych temperatur, ciśnień, szybkości nagrzewania/chłodzenia, różnic ciśnień i dużych sił ścinających w medium. Kiedy pęcherzyki kawitacyjne implodują na powierzchni ciał stałych (takich jak cząsteczki, komórki roślinne, tkanki itp.), mikrodrugi i zderzenia międzycząsteczkowe generują efekty takie jak złuszczanie się powierzchni, erozja i rozpad cząstek. Dodatkowo, implozja pęcherzyków kawitacyjnych w mediach płynnych powoduje powstawanie makro-turbulencji i mikromieszania.
Napromieniowanie ultradźwiękowe stanowi skuteczny sposób na usprawnienie procesów przenoszenia masy, ponieważ w wyniku naświetlania ultradźwiękowego powstaje kawitacja i związane z nią mechanizmy, takie jak mikroprzesuwanie strumieniami cieczy, kompresja i dekompresja materiału z następującym po niej rozerwaniem ścianek komórek, a także wysoki stopień nagrzewania i chłodzenia.

Zakłócacze ultradźwiękowe stosowane są do ekstrakcji ze źródeł fitosanitarnych (np. rośliny, algi, grzyby).

Ekstrakcja ultradźwiękowa z komórek roślinnych: mikroskopijny przekrój poprzeczny (TS) pokazuje mechanizm działania podczas ekstrakcji ultradźwiękowej z komórek (powiększenie 2000x) [źródło: Vilkhu et al. 2011].

Ultrasonizacja fragmentów materiału roślinnego rozbija matrycę komórek roślinnych i zwiększa ich nawilżenie. Chemat et al. (2015) stwierdzają, że ultradźwiękowa ekstrakcja związków bioaktywnych z roślin jest wynikiem różnych niezależnych lub połączonych mechanizmów, takich jak fragmentacja, erozja, kapilarność, detekcja i sonoporekcja. Efekty te zakłócają ścianę komórkową, poprawiają przenoszenie masy przez wypchnięcie rozpuszczalnika do komórki i wysysanie fitozwiązanego rozpuszczalnika, a także zapewniają ruch cieczy przez mikromiksowanie.

Jakie są główne zalety ekstrakcji ultradźwiękowej?

  • Szybki proces i wysoka wydajność
  • Niskie zużycie energii
  • Obniżone koszty przetwarzania
  • Technologia nietermiczna
  • Wyższa czystość
  • Zielona technologia

Kawitacja akustyczna i jej efekty

W cieczy fale ultradźwiękowe tworzą intensywne, naprzemienne cykle wysoko- i niskociśnieniowe, które powodują powstawanie pęcherzyków kawitacyjnych. W ciągu kilku cykli ciśnieniowych pęcherzyki kawitacyjne rosną aż do osiągnięcia granicy, w której pęcherzyk nie może wchłonąć więcej energii. W tym momencie bańka gwałtownie imploduje. Podczas implozji pęcherzyka pojawiają się ekstremalne warunki, takie jak wysokie temperatury do 5000K, ciśnienia do 2000atm, bardzo wysokie tempo nagrzewania/chłodzenia i różnice ciśnień. Ponieważ dynamika zapadania się pęcherzyków jest szybsza niż masa i wymiana ciepła, energia w zapadającej się jamie jest ograniczona do bardzo małej strefy, zwanej również "hot spotem". W wyniku implozji pęcherzyka kawitacyjnego powstają również mikroturbulencje, dysze cieczy o prędkości do 280m/s i wynikające z tego siły ścinające. Zjawisko to nazywane jest kawitacją ultradźwiękową lub akustyczną.

Kawitacja ultradźwiękowa/akustyczna tworzy wysoce intensywne siły, które otwierają ściany komórkowe zwane lizą (kliknij, aby powiększyć!).

Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na kawitacji akustycznej i jej hydrodynamicznych siłach ścinających.

Katechiny

Wiadomo, że herbata zielona jest bogata w polifenole, takie jak kwas kofeinowy, kwas galusowy, katechina, epikatechina, galusan katechiny, galusan galokatechiny, galusan epikatechiny, epigalokatechina i galusan epigalokatechiny (EGCG), co sprawia, że herbata zielona jest popularną, zdrową żywnością spożywaną jako napój i ekstrakt. EGCG to znana katechina, która jest obecna w dużych ilościach w suszonych liściach zielonej herbaty (7380 mg na 100 g), białej herbaty (4245 mg na 100 g), a w mniejszych ilościach w herbacie czarnej (936 mg na 100 g). Podczas produkcji herbaty czarnej katechiny są przeważnie przetwarzane przez polifenolowe oksydazy na teaflawiny i tearubiginy.

Korzyści zdrowotne płynące z zastosowania galaretki epigalokatechiny (EGCG)

Z grupy katechin, galusan epigalokatechiny (EGCG) jest najbardziej badany i najbardziej obiecujący. Od właściwości antynowotworowych, przeciwutleniających, przeciwzapalnych, przeciwzwłóknieniowych, przeciw kolagenazie po działanie wzmacniające układ odpornościowy i przeciwstarzeniowe, EGCG wykazuje wiele korzyści i dlatego jest spożywany w postaci napoju z zielonej herbaty, jak również w postaci suplementów diety takich jak kapsułki, proszki, tabletki itp.
Badania sugerują, że takie katechiny jak galusan epigalokatechiny (EGCG) mogą zmniejszać stan zapalny i mogą zapobiegać niektórym przewlekłym stanom, takim jak choroby serca, cukrzyca i niektóre formy raka.

EGCG i jego działanie przeciwnowotworowe (Anticancer Effects)

Ponieważ rak jest często chorobą zagrażającą życiu, właściwości antynowotworowe EGCG są przedmiotem intensywnych badań. Badania sugerują, że EGCG może hamować rozwój nowotworów poprzez redukcję lub eliminację efektów rakotwórczych. Istnieją wyniki sugerujące, że EGCG zapobiega diethylnitrosamine-induced liver tumorigenesis związanej z otyłością poprzez hamowanie osi IGF/IGF-1R, poprawę hiperinsulinemii i tłumienie przewlekłego zapalenia. Innym mechnizmem działania antynowotworowego EGCG jest hamowanie angiogenezy i tym samym hamowanie proliferacji guza.

EGCG i jego działanie przeciwutleniające

Niezliczone procesy antyoksydacyjne zachodzą w organizmie człowieka i przyczyniają się do jego zdrowia, siły i dobrego samopoczucia. EGCG jest antyoksydantem. Przeciwutleniacze mogą chronić przed uszkodzeniem komórek, usuwając wolne rodniki i neutralizując je. Pierścienie fenolowe w strukturze EGCG działają jak pułapki elektronowe i pochłaniacze wolnych rodników, hamują powstawanie reaktywnych form tlenu, a tym samym zmniejszają uszkodzenia spowodowane stresem oksydacyjnym.

EGCG i jego efekty przeciwzapalne

Zapalenie może być spowodowane przez choroby, chroniczny stres i zanieczyszczenie środowiska. Organizm reaguje na takie czynniki stresowe zapaleniem, które charakteryzuje się agregacją dużej liczby komórek odpornościowych w miejscach zapalnych, uwalnianiem cytokin prozapalnych oraz reaktywnych form tlenu/azotoru (ROS/RNS). ROS/RNS są związane z aktywacją czynnika transkrypcyjnego NF-B i białka aktywatora-(AP-)1. Po aktywacji NF-jB i AP-1 przenoszą się z cytoplazmy do jądra i regulują różne ekspresje genów zapalnych, które następnie powodują nasilenie reakcji zapalnej i uszkodzenie tkanek.
EGCG hamuje transmisję NF-B i AP-1, że ekspresja iNOS i COX-2 jest regulowana głównie poprzez usuwanie tlenku azotu, nadtlenoazotynu i innych ROS/RNS, a produkcja czynników zapalnych jest ograniczona.

EGCG i jego wpływ na promocję osteogenezy

Osteoporoza jest ciężką chorobą charakteryzującą się zwyrodnieniem macierzy kostnej i utratą gęstości kości. EGCG wykazuje wpływ regulacyjny na metabolizm kostny. EGCG może indukować apoptozę osteoklastów i hamować powstawanie osteoklastów poprzez blokowanie generacji NF-B i IL-1b. Ponadto może sprzyjać powstawaniu zmineralizowanych guzków kostnych.
[por. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi Man; Yili Qu (2017): Ekstrakty zielonej herbaty. Epigalokatechina-3-galkata do różnych zabiegów. BioMed Research International Vol. 2017]: Green Tea Extracts.