Extratos superiores de catequinas com ultrassons

Informações úteis

Extração ultrassónica – Princípio de funcionamento

A extração ultrassónica é um método mecânico para libertar e isolar compostos intracelulares de matrizes celulares, como as células vegetais. Quando ondas ultrassónicas de elevada potência são acopladas a uma suspensão (por exemplo, constituída por partículas vegetais maceradas em água ou solvente), as ondas ultrassónicas altamente energéticas geram cavitação. O fenómeno da cavitação provoca localmente temperaturas, pressões, taxas de aquecimento/arrefecimento e diferenças de pressão extremas, bem como elevadas forças de cisalhamento no meio. Quando as bolhas de cavitação implodem na superfície de sólidos (como partículas, células vegetais, tecidos, etc.), os microjatos e as colisões entre partículas geram efeitos como descamação superficial, erosão e fragmentação de partículas. Além disso, a implosão das bolhas de cavitação em meios líquidos cria macroturbulência e micromistura.
A irradiação ultrassónica constitui uma forma eficiente de intensificar os processos de transferência de massa, uma vez que a sonicação resulta em cavitação e nos mecanismos que lhe estão associados, como micromovimentos provocados por jatos de líquido, compressão e descompressão no material com a subsequente rutura das paredes celulares, bem como elevadas taxas de aquecimento e arrefecimento.

Extração ultrassónica de células vegetais: o corte transversal (TS) observado ao microscópio mostra o mecanismo de ação durante a extração ultrassónica de células (ampliação 2000x) [fonte: Vilkhu et al. 2011]

A sonicação de material vegetal fragmenta a matriz das células vegetais e intensifica a sua hidratação. Chemat et al. (2015) concluem que a extração ultrassónica de compostos bioativos de materiais botânicos resulta de diferentes mecanismos independentes ou combinados, incluindo fragmentação, erosão, capilaridade, desestruturação e sonoporação. Estes efeitos rompem a parede celular, melhoram a transferência de massa ao forçar a entrada de solvente na célula e aspirar para o exterior o solvente carregado de fitocompostos, e asseguram o movimento do líquido através de micromistura.

Quais são as principais vantagens da extração ultrassónica?

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

Cavitação acústica e os seus efeitos

No líquido, as ondas ultrassónicas criam ciclos intensos alternados 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 em que a bolha não consegue absorver mais energia. Nesse momento, a bolha implode violentamente. Durante a implosão da bolha, ocorrem condições extremas, como temperaturas elevadas de até 5000K, pressões de até 2000atm, taxas de aquecimento/arrefecimento muito elevadas e diferenças de pressão. Como a dinâmica do colapso da bolha é mais rápida do que a transferência de massa e de calor, a energia na cavidade em colapso fica confinada a uma zona muito pequena, também denominada «ponto quente». A implosão da bolha de cavitação também resulta em microturbulência, jatos de líquido com velocidades de até 280m/s e nas forças de cisalhamento daí resultantes. Este fenómeno é conhecido como cavitação ultrassónica ou acústica.

A extração ultrassónica baseia-se na cavitação acústica e nas suas forças de cisalhamento hidrodinâmico

Catequinas

O chá verde é conhecido por ser rico em polifenóis, como ácido cafeico, ácido gálico, catequina, epicatequina, galocatequina, galato de catequina, galato de galocatequina, galato de epicatequina, epigalocatequina e galato de epigalocatequina (EGCG), o que faz do chá verde um alimento popular benéfico para a saúde, consumido como bebida e como extrato. O EGCG é uma catequina bem conhecida, presente em quantidades elevadas nas folhas secas de chá verde (7380 mg por 100 g), de chá branco (4245 mg por 100 g) e, em quantidades menores, de chá preto (936 mg por 100 g). Durante a produção de chá preto, as catequinas são maioritariamente convertidas em teaflavinas e tearubiginas por ação de polifenol oxidases.

Benefícios do galato de epigalocatequina (EGCG) para a saúde

Do grupo das catequinas, o galato de epigalocatequina (EGCG) é o mais estudado e o mais promissor. Desde efeitos anticancerígenos, antioxidantes, anti-inflamatórios, antifibróticos e anticolagenase até efeitos de reforço do sistema imunitário e antienvelhecimento, o EGCG apresenta muitos benefícios e, por isso, é consumido sob a forma de bebida de chá verde e de suplementos alimentares, como cápsulas, pós, comprimidos, etc.
Estudos de investigação sugerem que catequinas como o galato de epigalocatequina (EGCG) poderão reduzir a inflamação e podem prevenir certas doenças crónicas, como doenças cardíacas, diabetes e algumas formas de cancro.

EGCG e os seus efeitos anticancerígenos

Como o cancro é uma doença que frequentemente põe a vida em risco, as propriedades anticancerígenas do EGCG são objeto de investigação intensiva. Os estudos sugerem que o EGCG pode inibir a tumorigénese, reduzindo ou eliminando os efeitos dos agentes cancerígenos. Existem resultados que sugerem que o EGCG previne a tumorigénese hepática associada à obesidade e induzida pela dietilnitrosamina, inibindo o eixo IGF/IGF-1R, melhorando a hiperinsulinemia e atenuando a inflamação crónica. Outro mecanismo do efeito anticancerígeno do EGCG é a inibição da angiogénese, restringindo assim a proliferação tumoral.

EGCG e os seus efeitos antioxidantes

Inúmeros processos antioxidantes ocorrem no corpo humano e contribuem para a saúde, o vigor e o bem-estar. O EGCG é um antioxidante. Os antioxidantes podem proteger contra os danos celulares ao captar e neutralizar os radicais livres. Os anéis fenólicos da estrutura do EGCG atuam como armadilhas de eletrões e captadores de radicais livres, inibem a formação de espécies reativas de oxigénio e reduzem, assim, os danos causados pelo stress oxidativo.

EGCG e os seus efeitos anti-inflamatórios

A inflamação pode ser causada por doenças, stress crónico e poluição ambiental. O organismo reage a esses fatores de stress com inflamação, caracterizada pela agregação de um grande número de células imunitárias nos locais de inflamação, pela libertação de citocinas pró-inflamatórias e de espécies reativas de oxigénio/azoto (ROS/RNS). As ROS/RNS estão relacionadas com a ativação do fator de transcrição NF-B e da proteína ativadora-(AP-)1. Após a ativação, NF-jB e AP-1 passam do citoplasma para o núcleo e aumentam a expressão de diversos genes inflamatórios, o que provoca subsequentemente uma resposta inflamatória exacerbada e danos nos tecidos.
O EGCG inibe a transmissão de NF-B e AP-1, de modo que a expressão de iNOS e COX-2 é reduzida principalmente pela captação de óxido nítrico, peroxinitrito e outras ROS/RNS, e a produção de fatores inflamatórios é reduzida.

EGCG e os seus efeitos na promoção da osteogénese

A osteoporose é uma doença grave caracterizada pela degeneração da matriz óssea e pela perda de densidade óssea. O EGCG apresenta efeitos reguladores sobre o metabolismo ósseo. O EGCG pode induzir a apoptose dos osteoclastos e inibir a formação de osteoclastos, bloqueando a produção 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): Green Tea Extracts Epigallocatechin-3-gallate for Different Treatments. BioMed Research International Vol. 2017]