Extratos superiores de Catechin com ultrassom

Catequinas como epigallocatechin gallate (EGCG), epigallocatechin (EGC), epicatechin gallate (ECG) e epicatechin (CE) são polifenóis, que mostram benefícios significativos para a saúde. Enquanto a catequina é encontrada em quantidades menores em chá verde, cacau, frutas e alguns outros alimentos, para alta dose de extratos de catequina são preferidos. A extração ultrassônica é uma técnica verde fácil e rápida para isolar catequinas de plantas, por exemplo, folhas de chá verde, usando água como solvente. Extratos de catequina produzidos ultrasonicamente são compostos de alta qualidade e sem solventes para uso em suplementos nutricionais e produtos farmacêuticos.

Extração Ultrassônica de Catechins

As folhas de chá verde são ricas em catequinas como o gallate de epigallocatechin (EGCG), epigallocatechin (EGC), gallate de epicatechin (ECG) e epicatechin (CE), que podem ser extraídos por ultrassonação.Extração ultrassônica é uma técnica não térmica, que se baseia na aplicação de forças mecânicas puras. Ondas de ultrassom de baixa freqüência e alta intensidade são acopladas através de uma sonda ultrassônica (sonotrode) em um meio líquido. As intensas forças de cisalhamento da cavitação acústica perfuram e rompem as membranas celulares, aumentam a transferência de massa entre o interior celular e o solvente, e liberam os compostos intracelulares no solvente.
 

Extração botânica ultrassônica dá maiores rendimentos. O hielscher UIP2000hdT, homogeneizador de 2000 watts é poderoso o suficiente para extrair lotes de 10 litros a 120 litros facilmente.

Extração Ultrassônica de Botânicos - Lote de 30 Litros / 8 Galões

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Em sua extensa revisão dos métodos de extração do chá verde (Camellia sinensis), Banerjee e Chatterjee (2015) descobriram que os ultrasonicators do tipo sonda são significativamente mais eficientes do que os banhos ultrassônicos. Além disso, os autores afirmam que a extração ultra-sônica é o modo preferido de extração de catequinas de chá devido à maior eficácia do processo de extração em temperatura mais baixa, o que impede a degradação térmica de compostos sensíveis ao calor e preserva seu valor medicinal. A extração em alta temperatura muitas vezes leva à degradação de polifenóis e aumenta a liberação de proteínas e pectinas, que interferem na qualidade organoléptica do chá pela formação de creme. A vantagem da sonicação reside no seu mecanismo não térmico. Em seu estudo, os pesquisadores demonstraram que a extração ultra-sônica pode aumentar o rendimento de polifenóis do chá a 65°C, em comparação com a extração tradicional a 85°C. No entanto, a extração ultra-sônica funciona também à temperatura ambiente. Como uma técnica de extração não térmica, os sonicadores aplicam forças mecânicas para quebrar a célula e liberar compostos bioativos, como polifenóis e catequinas, com eficiência superior no solvente.
A extração ultrassônica dá um alto rendimento de nutrientes de alta qualidade. Como um processo não térmico, a extração ultrassônica evita a perda de nutrientes sensíveis ao calor.
A extração ultrassônica também pode ser realizada à temperatura ambiente ou em líquidos resfriados. Clique aqui, para ler mais sobre o chá ultrassonicamente frio!

Vantagens da Extração Ultrassônica de EGCG

  • Sem solventes / à base de água
  • rendimento de extracção elevado
  • extratos de alta qualidade
  • Extratos de espectro completo
  • processo rápido
  • Verde, ambientalmente correto
  • operação simples e segura
  • Baixa manutenção
  • RoI rápido
Processador ultrassônico UIP2000hdT (2kW) com reator em lote agitado

Extrator ultrassônico UIP2000hdT (2kW) com reator em lote continuamente agitado

Pedido de informação





 

Nesta apresentação, apresentamos a fabricação de extratos botânicos. Explicamos os desafios de produzir extratos botânicos de alta qualidade e como um sonicator pode ajudá-lo a superar esses desafios. Esta apresentação irá mostrar-lhe como a extração ultra-sônica funciona. Você vai aprender, quais benefícios você pode esperar usando um sonicator para extração e como você pode implementar um extrator ultra-sônico em sua produção de extrato.

Extração botânica ultra-sônica - Como usar sonicators para extrair compostos botânicos

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Estudo de Caso de Extração de Catequina Ultrassônica

A extração ultra-sônica pode ser realizada usando vários solventes, incluindo água, etanol, água: mistura de etanol, isopropanol, óleo vegetal, glicerina, etc.
Em um estudo de 2018, Ayyildiz e colaboradores compararam a extração ultrassônica usando água e etanol como solventes com o método convencional de extração de água quente. Para este estudo em escala piloto, utilizou-se um ultrasonicador Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) em lote e em configuração de fluxo contínuo.
Os resultados mostraram que a extração ultrassônica com etanol foi significativamente (p < 0.05) mais eficiente para extrair maiores rendimentos de EGCG, EGC, ECG e EC do que a extração convencional de água quente e extração ultrassônica à base de água. Em condições de processo otimizadas, quase 100% e 50% mais teor de EGCG foi obtido extração de etanol ultrassônico do que extração convencional de água quente e extração ultrassônica com água, respectivamente. As condições ideais para a extração ultrassônica de EGCG com etanol foram de 66,53ºC, 43,75 min e 67,81% de etanol. A extração ultrassônica é o modo preferido das catequinas de chá devido ao aumento da eficácia do processo de extração em temperaturas mais baixas, mantendo sua atividade antioxidante.

Extratores ultra-sônicos de alto desempenho

Os sistemas de extração Hielscher Ultrasonics são usados em todo o mundo em alimentos e produtos farmacêuticos para a produção comercial de extratos vegetais de alta qualidade usados como suplementos dietéticos e farmacêuticos. Se você deseja produzir lotes menores de chá a frio ou processar grandes quantidades de extratos de polifenóis / catequinas de alta qualidade, Hielscher Ultrasonics tem o extrator ultra-sônico adequado para você. Os ultrasonicators são fáceis e seguros de operar. O software intuitivo e o controle digital via touch-display permitem um controle preciso do processo. A robustez do equipamento ultrassônico Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em serviços pesados e em ambientes exigentes.

Ultrasonicator UP100H para extração de catequina de folhas de chá verde

Sonicator tipo sonda UP100H para extração de catequina de folhas de chá

Padronização de processos com Ultrassônicos Hielscher

Os extratos de alimentos e de nível farmacêutico devem ser produzidos de acordo com as Boas Práticas de Fabricação (GMP) e especificações de processamento padronizadas. Os sistemas de extração digital da Hielscher Ultrasonics vêm com software inteligente, o que facilita a configuração e controle do processo de sonicação com precisão. O registro automático de dados grava todos os parâmetros do processo ultrassônico, como energia de ultrassom (energia total e líquida), amplitude, temperatura, pressão (quando os sensores de temperatura e pressão são montados) com carimbo de data e hora no cartão SD embutido. Isso permite que você revise cada lote processado ultrassonicamente. Ao mesmo tempo, a reprodutibilidade e a qualidade do produto continuamente elevado são assegurados.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batchQuociente de vazãoDispositivos Recomendados
1 a 500mL10 a 200 mL / minUP100H
10 a 2000 mL20 a 400 mL / minUP200Ht, UP400St
0.1 a 20L00,2 a 4 L / minUIP2000hdT
10 a 100L2 de 10L / minUIP4000hdT
n / D.10 a 100L / minUIP16000
n / D.maioraglomerado de UIP16000

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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para dispersão, emulsificação e extração celular.

Homogeneizadores ultrassônicos de alta potência de Laboratório para piloto e Industrial escala.



Literatura / Referências

Fatos, vale a pena conhecer

Extração ultra-sônica – princípio de trabalho

Extração ultrassônica é um método mecânico para liberar e isolar composto sorocelular de matrizes celulares, como células vegetais. Quando ondas de ultrassom de alta potência são acopladas em um chorume (por exemplo, consistindo em partículas de plantas maceradas em água ou solvente), as ondas de ultrassom altamente energéticas geram cavitação. O fenômeno da cavitação leva localmente a temperaturas extremas, pressões, taxas de aquecimento/resfriamento, diferenciais de pressão e forças de cisalhamento elevadas no meio. Quando bolhas de cavitação implodem na superfície de sólidos (como partículas, células vegetais, tecidos etc.), microjatos e colisão interparticlular geram efeitos como peeling superficial, erosão e quebra de partículas. Além disso, a implosão das bolhas de cavitação em mídia líquida cria macro-turbulências e micro-mistura.
A irradiação ultrassônica representa uma maneira eficiente de melhorar os processos de transferência de massa, uma vez que a sonagem resulta em cavitação e seus mecanismos relacionados, como micromovimentação por jatos líquidos, compressão e descompressão no material com o subsequente interrupção das paredes celulares, bem como altas taxas de aquecimento e resfriamento.

Os disruptores ultra-sônicos são usados para extrações das fontes do Phyto (por exemplo plantas, algas, fungos)

Extração ultra-sônica de células vegetais: a seção transversal microscópica (TS) mostra o mecanismo de ações durante a extração ultra-sônica de células (ampliação 2000x) [recurso: Vilkhu et al. 2011]

A ultrassonação do material vegetal fragmenta a matriz das células vegetais e aumenta a hidratação do mesmo. Chemat et al. (2015) concluem que a extração ultrassônica de compostos bioativos de botânicos é o resultado de diferentes mecanismos independentes ou combinados, incluindo fragmentação, erosão, capilaridade, detexturação e sonoporação. Esses efeitos interrompem a parede celular, melhoram a transferência de massa empurrando solvente para dentro da célula e sugando o solvente fitocomposto carregado para fora, e garantem o movimento líquido por micro-mistura.

Quais são as principais vantagens da extração ultrassônica?

  • Processo rápido e alta produção
  • Baixo consumo de energia
  • Custo de processamento reduzido
  • Tecnologia não térmica
  • Maior pureza
  • Tecnologia verde

Cavitation Acústico e seus Efeitos

No líquido, as ondas de ultrassom criam ciclos intensos alternando de alta pressão / baixa pressão, que resultam na formação de bolhas de cavitação. Ao longo de vários ciclos de pressão, as bolhas de cavitação crescem até atingirem um limite, onde a bolha não pode absorver mais energia. Neste ponto a bolha implode violentamente. Durante a implosão da bolha ocorrem condições extremas, como altas temperaturas de até 5000K, pressões de até 2000atm, taxas de aquecimento/resfriamento muito altas e diferenciais de pressão. Como a dinâmica de colapso da bolha é mais rápida que a massa e a transferência de calor, a energia na cavidade em colapso está confinada a uma zona muito pequena, também chamada de "ponto quente". A implosão da bolha de cavitação também resulta em microturbulências, jatos líquidos de até 280m/s de velocidade e forças de cisalhamento resultantes. Este fenômeno é conhecido como cavitação ultrassônica ou acústica.

Cavitação ultra-sônica/acústica cria forças altamente intensas que abre as paredes celulares conhecidas como lise (clique para ampliar!)

A extração ultra-sônica é baseada em cavitação acústica e suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas

Catequinas

O chá verde é conhecido por ser rico em polifenóis como ácido cafeína, ácido gálico, catequina, epicatechin, gallocatechin, catequina gallate, gallate gallocatechin, gallate de epicatechina, epigallocatechin e gallate de epigallocatechin (EGCG), que faz do chá verde um alimento popular da saúde consumido como bebida e extrato. EGCG é uma catequina bem conhecida, que está presente em altas quantidades nas folhas secas de chá verde (7380 mg por 100 g), chá branco (4245 mg por 100 g), e em quantidades menores em chá preto (936 mg por 100 g). Durante a produção de chá preto, as catequinas são principalmente convertidas em theaflavins e thearubigins via fulfenol oxidases.

Benefícios para a saúde do Gallate Epigallocatechin (EGCG)

Do grupo de catequinas, o galato de epigallocatechin (EGCG) é o mais pesquisado e mais promissor. Desde efeitos anticancerígenos, antioxidantes, anti-inflamatórios, anti-fibrose, anti-colagenase até efeitos anti-envelhecimento do sistema imunológico, o EGCG mostra muitos benefícios e, portanto, é consumido na forma de bebida de chá verde, bem como na forma de suplementos alimentares como cápsulas, pós, comprimidos etc.
Pesquisas sugerem que catequinas como o galato de epigallocatechin (EGCG) podem reduzir a inflamação e prevenir certas condições crônicas, como doenças cardíacas, diabetes e algumas formas de câncer.

EGCG e seus efeitos anticancerígenos

Uma vez que o câncer é uma doença frequentemente fatal, as propriedades anticancerígenas do EGCG estão sob forte pesquisa. Estudos sugerem que o EGCG pode inibir a tumorigênese reduzindo ou eliminando efeitos cancerígenos. Há achados sugerindo que o EGCG previne a tumorigênese hepática induzida pela dietilnitrosamina, inibindo o eixo IGF/IGF-1R, melhorando a hiperinsulinemia e atenuando a inflamação crônica. Outro mechnaismo do efeito anticâncer do EGCG é a inibição da angiogênese e, assim, conter a proliferação do tumor.

EGCG e seus Efeitos Antioxidantes

Inúmeros processos antioxidativos ocorrem no corpo humano e contribuem para a saúde, força e bem-estar. EGCG é um antioxidante. Antioxidantes podem proteger contra danos celulares limpando radicais livres e neutralizando-os. Os anéis de fenol na estrutura EGCG atuam como armadilhas eletrônicas e catadores de radicais livres, inibem a formação de espécies reativas de oxigênio e reduzem assim os danos causados pelo estresse oxidativo.

EGCG e seus Efeitos Anti-Inflamatórios

A inflamação pode ser causada por doenças, estresse crônico e poluição ambiental. O corpo reage a esses fatores de estresse com inflamação, que é caracterizada pela agregação de um grande número de células imunes nos locais inflamatórios, liberação de citocinas pró-inflamatórias e espécies reativas de oxigênio/nitrogênio (ROS/RNS). ERO/RNS estão relacionadas à ativação do fator de transcrição NF-B e da proteína ativadora (AP-)1. Após ativação, NF-jB e AP-1 são transferidos do citoplasma para o núcleo e regulam positivamente uma variedade de expressões gênicas inflamatórias, que subsequentemente causam uma resposta inflamatória exacerbada e dano tecidual.
O EGCG inibe a transmissão de NF-B e AP-1 que a expressão de iNOS e COX-2 é regulada principalmente pela limpeza de óxido nítrico, peroxinitrite e outros ROS/RNS e a produção de fatores inflamatórios é reduzida.

EGCG e seus efeitos na promoção da Osteogênese

A osteoporose é uma doença grave caracterizada pela degeneração da matriz óssea e pela perda da densidade óssea. O EGCG mostra efeitos regulatórios no metabolismo ósseo. O EGCG pode induzir a apoptose dos osteoclastos e inibir a formação de osteoclastos bloqueando a geração de NF-B e IL-1b. Além disso, pode promover a formação de nódulos ósseos mineralizados.
[cf. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi Man; Yili Qu (2017): Extrai chá verde Epigallocatechin-3-gallate para diferentes tratamentos. BioMed Research International Vol. 2017]

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