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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.

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.

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 tais fatores de estresse com inflamação, que é caracterizado pela agregação de um grande número de células imunes nos locais inflamatórios, a liberação de citocinas pró-inflamatórias e espécies reativas de oxigênio/nitrogênio (ROS/RNS). Ros/RNS estão relacionados à ativação do fator de transcrição NF-B e da proteína ativadora-(AP-)1. Após a ativação, NF-jB e AP-1 transferem do citoplasma para o núcleo e regulam uma variedade de expressões genéticas inflamatórias, que posteriormente causam uma resposta inflamatória exacerbada e danos teciduais.
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]