Extracte superioare de catechină cu ultrasunete
Extracția cu ultrasunete de catechine
Extracția cu ultrasunete este o tehnică non-termică, care se bazează pe aplicarea forțelor mecanice pure. Undele cu ultrasunete de joasă frecvență, de înaltă intensitate sunt cuplate printr-o sondă cu ultrasunete (sonotrode) într-un mediu lichid. Forțele intense de forfecare ale cavitației acustice perforează și perturbă membranele celulare, sporesc transferul de masă între interiorul celulei și solvent și eliberează compușii intracelulari în solvent.
În revizuirea lor extinsă a metodelor de extracție din ceai verde (Camellia sinensis), Banerjee și Chatterjee (2015) a constatat că ultrasonicators de tip sondă sunt semnificativ mai eficiente decât băile cu ultrasunete. În plus, autorii afirmă că extracția cu ultrasunete este modul preferat de extracție catechine ceai datorită eficacității crescute a procesului de extracție la temperaturi mai scăzute, care previne degradarea termică a compușilor sensibili la căldură și păstrează valoarea lor medicinală. Extracția la temperaturi ridicate duce adesea la degradarea polifenolilor și crește eliberarea de proteine și pectină, care interferează cu calitatea organoleptică a ceaiului prin formarea cremei. Avantajul sonicare constă în mecanismul său non-termic. În studiul lor, cercetătorii au demonstrat că extracția cu ultrasunete poate crește randamentul polifenolilor de ceai la 65 ° C în comparație cu extracția tradițională la 85 ° C. Cu toate acestea, extracția cu ultrasunete funcționează și la temperatura camerei. Ca o tehnică de extracție non-termică, sonicatorii aplică forțe mecanice pentru a sparge celula deschisă și pentru a elibera compuși bioactivi, cum ar fi polifenoli și catechine cu eficiență superioară în solvent.
Extracția cu ultrasunete oferă un randament ridicat de nutrienți de înaltă calitate. Ca proces non-termic, extracția cu ultrasunete evită pierderea nutrienților sensibili la căldură.
Extracția cu ultrasunete poate fi efectuată, de asemenea, la temperatura camerei sau în lichide răcite. Click aici, pentru a citi mai multe despre ultrasonically rece-brew ceai!
- Fără solvenți / pe bază de apă
- Randament ridicat de extracție
- Extracte de înaltă calitate
- Extracte cu spectru complet
- proces rapid
- Verde, ecologic
- operare simplă și sigură
- întreținere redusă
- ROI rapid
Extractor cu ultrasunete UIP2000hdT (2kW) cu reactor în lot agitat continuu
Studiu de caz de extracție cu ultrasunete catechină
Extracția cu ultrasunete poate fi efectuată folosind diferiți solvenți, inclusiv apă, etanol, apă: amestec de etanol, izopropanol, ulei vegetal, glicerină etc.
Într-un studiu din 2018, Ayyildiz et al. a comparat extracția cu ultrasunete folosind apă și etanol ca solvenți cu metoda convențională de extracție cu apă caldă. Pentru acest studiu la scară pilot, a folosit un Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) ultrasonicator în lot și în configurare flux continuu.
Rezultatele au arătat că extracția cu ultrasunete cu etanol a fost semnificativ (p < 0.05) mai eficient pentru a extrage randamente mai mari de EGCG, EGC, ECG, și EC decât extracția convențională cu apă caldă și extracția cu ultrasunete pe bază de apă. În condiții de proces optimizate, aproape 100% și 50% mai mult conținut EGCG a fost obținut extracția cu ultrasunete etanol decât extracția convențională cu apă caldă și extracția cu ultrasunete, respectiv. Condițiile optime pentru extracția cu ultrasunete a EGCG cu etanol au fost 66,53 ° C, 43,75 min și, 67,81% etanol.
Extracția cu ultrasunete este modul preferat de catechine de ceai datorită eficacității crescute a procesului de extracție la temperaturi mai scăzute prin păstrarea activității lor antioxidante.
Extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță
Hielscher Ultrasonics sisteme de extracție sunt utilizate în întreaga lume în produsele alimentare și farmaceutice pentru producția comercială de extracte de plante de înaltă calitate utilizate ca suplimente alimentare și produse farmaceutice. Wether doriți să producă loturi mai mici de ceai rece-brew sau procesa cantități mari de extracte de polifenol / catechină de înaltă calitate, Hielscher Ultrasonics are extractorul cu ultrasunete potrivit pentru tine. Ultrasonicators sunt ușor și sigur de operat. Software-ul intuitiv și controlul digital prin intermediul afișajului tactil permit un control precis al procesului. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
Sondă tip sonicator UP100H pentru extracția catechinei din frunzele de ceai
Procesul de standardizare cu Hielscher Ultrasonics
Extractele de calitate alimentară și farmaceutică ar trebui să fie produse în conformitate cu bunele practici de fabricație (BPF) și în conformitate cu specificațiile standardizate de prelucrare. Hielscher Ultrasonics' sisteme digitale de extracție vin cu software inteligent, ceea ce face ușor pentru a seta și controla procesul sonicare cu precizie. Înregistrarea automată a datelor scrie toți parametrii procesului cu ultrasunete, ar fi energia cu ultrasunete (energia totală și netă), amplitudinea, temperatura, presiunea (când senzorii de temperatură și presiune sunt montați) cu ștampila de dată și oră pe cardul SD încorporat. Acest lucru vă permite să revizuiți fiecare lot ultrasonically prelucrat. În același timp, sunt asigurate reproductibilitatea și calitatea continuă ridicată a produselor.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:
| Volumul lotului | Debitul | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 1 până la 500 ml | 10 până la 200 ml/min | UP100H |
| 10 până la 2000 ml | 20 până la 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 până la 20L | 00.2 până la 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 până la 100L / min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | grup de UIP16000 |
Contactează-ne! / Întreabă-ne!
Omogenizatoare cu ultrasunete de mare putere de la Laborator spre pilot și industrial cântar.
Literatură/Referințe
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Noi, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cezarettin (2018): Optimizarea parametrilor de extracție a galatului epigallocatechin folosind apă caldă convențională și metode asistate cu ultrasunete din ceaiul verde. Prelucrarea alimentelor și a bioproduselor 111 (2018). 37–44.
- Banerjee, S., Chatterjee, J. (2015): Strategii eficiente de extracție a biomoleculelor de ceai (Camellia sinensis). J. Alimente 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): Optimizarea Sonotrode extracție asistată cu ultrasunete de proantocianidine din boabe uzate de bere. Antioxidanți 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Extracția asistată cu ultrasunete în lot și continuă a frunzelor de boldo (Peumus boldus mol.). Jurnalul Internațional de Științe Moleculare 14, 2013. 5750-5764.
- K.S. Suslick, K. Othmer, "Enciclopedia tehnologiei chimice"; Ediția a 4-a J. Wiley & Fiii: New York, 1998, vol. 26, pp. 517-541.
Fapte care merită știute
extracție cu ultrasunete – Principiul de funcționare
Extracția cu ultrasunete este o metodă mecanică de eliberare și izolare a compusului intracelular din matricele celulare, ar fi celulele vegetale. Atunci când undele cu ultrasunete de mare putere sunt cuplate într-o suspensie (de exemplu, constând în particule de plante macerate în apă sau solvent), undele cu ultrasunete de înaltă energie generează cavitație. Fenomenul de cavitație duce local la temperaturi extreme, presiuni, rate de încălzire / răcire, diferențe de presiune și forțe mari de forfecare în mediu. Atunci când bulele de cavitație fac implozie pe suprafața solidelor (cum ar fi particulele, celulele vegetale, țesuturile etc.), microjeturile și coliziunea interparticlulară generează efecte precum peelingul suprafeței, eroziunea și descompunerea particulelor. În plus, implozia bulelor de cavitație în medii lichide creează macro-turbulențe și micro-amestecare.
Iradierea cu ultrasunete reprezintă o modalitate eficientă de a spori procesele de transfer de masă, deoarece sonicare are ca rezultat cavitație și mecanismele sale conexe, ar fi micros-mișcare prin jeturi lichide, compresie și decompresie în material cu întreruperea ulterioară a pereților celulari, precum și rate ridicate de încălzire și răcire.
Extracția cu ultrasunete din celulele vegetale: secțiunea transversală microscopică (TS) arată mecanismul acțiunilor în timpul extracției cu ultrasunete din celule (mărire 2000x) [resursă: Vilkhu et al. 2011]
Ultrasonication de fragmente de material vegetal matricea celulelor vegetale și îmbunătățește hidratarea acelorași. Chemat et al. (2015) concluzionează că extracția cu ultrasunete a compușilor bioactivi din Botanicals este rezultatul diferitelor mecanisme independente sau combinate, inclusiv fragmentarea, eroziunea, capilaritatea, detexturarea și sonoporarea. Aceste efecte perturbă peretele celular, îmbunătățesc transferul de masă prin împingerea solventului în celulă și aspirarea solventului încărcat cu fitocompus și asigură mișcarea lichidului prin micro-amestecare.
Care sunt avantajele majore ale extracției cu ultrasunete?
- Proces rapid și randament ridicat
- Consum redus de energie
- Costuri reduse de procesare
- Tehnologie non-termică
- Puritate mai mare
- Tehnologie verde
Cavitația acustică și efectele sale
În lichid, undele cu ultrasunete creează cicluri intense alternante de înaltă presiune / joasă presiune, ceea ce duce la formarea bulelor de cavitație. De-a lungul mai multor cicluri de presiune, bulele de cavitație cresc până când ajung la o limită, unde bula nu poate absorbi mai multă energie. În acest moment, bula implodează violent. În timpul imploziei bulelor apar condiții extreme, cum ar fi temperaturi ridicate de până la 5000K, presiuni de până la 2000atm, rate foarte mari de încălzire / răcire și diferențe de presiune. Deoarece dinamica colapsului bulelor este mai rapidă decât transferul de masă și căldură, energia din cavitatea care se prăbușește este limitată la o zonă foarte mică, numită și "punct fierbinte". Implozia bulei de cavitație are ca rezultat, de asemenea, microturbulențe, jeturi lichide de până la 280 m / s viteză și forțe de forfecare rezultate. Acest fenomen este cunoscut sub numele de cavitație ultrasonică sau acustică.
Extracția cu ultrasunete se bazează pe cavitație acustică și forțele sale hidrodinamice de forfecare
Catechine
Ceaiul verde este cunoscut a fi bogat în polifenoli, cum ar fi acidul cafeic, acidul galic, catechina, epicatechina, gallocatechinul, galatul catechin, galatul galocatechin, galatul epicatechin, epigallocatechinul și galatul epigallocatechin (EGCG), ceea ce face ca ceaiul verde să fie un aliment popular de sănătate consumat ca băutură și ca extract. EGCG este o catechină binecunoscută, care este prezentă în cantități mari în frunzele uscate de ceai verde (7380 mg pe 100 g), ceai alb (4245 mg pe 100 g) și în cantități mai mici în ceaiul negru (936 mg pe 100 g). În timpul producției de ceai negru, catechinele sunt în cea mai mare parte transformate în theaflavine și thearubigins prin polifenol oxidaze.
Beneficiile pentru sănătate ale galatului epigallocatechin (EGCG)
Din grupul de catechine, galatul epigallocatechin (EGCG) este cel mai cercetat și cel mai promițător. De la anti-cancer, antioxidant, antiinflamator, anti-fibroză, anti-colagenază la stimularea sistemului imunitar și efecte anti-îmbătrânire, EGCG prezintă multe beneficii și, prin urmare, este consumat sub formă de băutură de ceai verde, precum și sub formă de suplimente alimentare, cum ar fi capsule, pulberi, tablete etc.
Studiile de cercetare sugerează că catechinele precum galatul epigallocatechin (EGCG) ar putea reduce inflamația și pot preveni anumite afecțiuni cronice, cum ar fi bolile de inimă, diabetul și unele forme de cancer.
EGCG și efectele sale anticanceroase
Deoarece cancerul este o boală care pune adesea viața în pericol, proprietățile anticanceroase ale EGCG sunt supuse unor cercetări grele. Studiile sugerează că EGCG poate inhiba tumorigeneza prin reducerea sau eliminarea efectelor cancerigene. Există constatări care sugerează că EGCG previne tumorigeneza hepatică legată de obezitate indusă de dietilnitrozamină prin inhibarea axei IGF / IGF-1R, îmbunătățirea hiperinsulinemiei și atenuarea inflamației cronice. Un alt mecanism al efectului anticancerigen al EGCG este inhibarea angiogenezei și, prin urmare, limitarea proliferării tumorale.
EGCG și efectele sale antioxidante
Nenumărate procese antioxidante apar în corpul uman și contribuie la sănătate, putere și bunăstare. EGCG este un antioxidant. Antioxidanții pot proteja împotriva deteriorării celulare prin curățarea radicalilor liberi și neutralizarea acestora. Inelele fenolice din structura EGCG acționează ca capcane de electroni și gunoieri de radicali liberi, inhibă formarea speciilor reactive de oxigen și reduc astfel daunele cauzate de stresul oxidativ.
EGCG și efectele sale antiinflamatorii
Inflamația poate fi cauzată de boli, stres cronic și poluarea mediului. Organismul reacționează la astfel de factori de stres cu inflamație, care se caracterizează prin agregarea unui număr mare de celule imune la locurile inflamatorii, eliberarea de citokine proinflamatorii și specii reactive de oxigen / azot (ROS / RNS). ROS/RNS sunt legate de activarea factorului de transcripție NF-B și a proteinei activatoare-(AP-)1. După activare, NF-jB și AP-1 transferă din citoplasmă în nucleu și reglează o varietate de expresii genetice inflamatorii, care provoacă ulterior un răspuns inflamator exacerbat și leziuni tisulare.
EGCG inhibă transmiterea NF-B și AP-1, astfel încât expresia iNOS și COX-2 este dereglată în principal prin curățarea oxidului nitric, a peroxinitritului și a altor ROS / RNS, iar producția de factori inflamatori este redusă.
EGCG și efectele sale asupra promovării osteogenezei
Osteoporoza este o boală severă caracterizată prin degenerarea matricei osoase și pierderea densității osoase. EGCG prezintă efecte de reglementare asupra metabolismului osos. EGCG poate induce apoptoza osteoclastelor și poate inhiba formarea osteoclastelor prin blocarea generării de NF-B și IL-1b. În plus, poate promova formarea de noduli osoși mineralizați.
[cf. Chenyu Chu; Jia Deng; Omul Yi; Yili Qu (2017): Extracte de ceai verde Epigallocatechin-3-galat pentru diferite tratamente. BioMed Research International Vol. 2017]