Превосходные экстракты катехинов с ультразвуком
Ультразвуковая экстракция катехинов
Ультразвуковая экстракция является нетермическим методом, который основан на приложении чисто механических сил. Низкочастотные ультразвуковые волны высокой интенсивности связываются с помощью ультразвукового зонда (сонотрода) в жидкой среде. Интенсивные поперечные силы акустической кавитации перфорируют и разрушают клеточные мембраны, усиливают массоперенос между внутренней частью клетки и растворителем и высвобождают внутриклеточные соединения в растворитель.
В своем обширном обзоре методов экстракции из зеленого чая (Camellia sinensis) Банерджи и Чаттерджи (2015) обнаружили, что ультразвуковые аппараты зондового типа значительно эффективнее ультразвуковых ванн. Кроме того, авторы утверждают, что ультразвуковая экстракция является предпочтительным методом экстракции чайных катехинов в связи с повышенной эффективностью процесса экстракции при более низкой температуре, что предотвращает термическую деградацию термочувствительных соединений и сохраняет их лекарственную ценность. Высокотемпературная экстракция часто приводит к деградации полифенолов и увеличению высвобождения белка и пектина, которые нарушают органолептические качества чая за счет образования сливок. Преимущество ультразвуковой обработки заключается в ее нетепловом механизме. В своем исследовании ученые продемонстрировали, что ультразвуковая экстракция может увеличить выход полифенолов чая при 65°C по сравнению с традиционной экстракцией при 85°C. Однако ультразвуковая экстракция работает и при комнатной температуре. В качестве метода нетермической экстракции ультразвуковые аппараты применяют механические силы для разрушения клетки и высвобождения биологически активных соединений, таких как полифенолы и катехины с превосходной эффективностью, в растворитель.
Ультразвуковая экстракция дает высокий выход высококачественных питательных веществ. Ультразвуковая экстракция, не являющаяся термическим процессом, позволяет избежать потери чувствительных к теплу питательных веществ.
Ультразвуковая экстракция также может проводиться при комнатной температуре или в охлажденных жидкостях. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о чае холодного заваривания с помощью ультразвука!
- Не содержит растворителей / на водной основе
- Высокий выход экстракции
- Высококачественные экстракты
- Экстракты полного спектра действия
- Быстрый процесс
- Зеленый, экологически чистый
- Простая и безопасная эксплуатация
- Низкие эксплуатационные расходы
- Быстрая окупаемость инвестиций
Ультразвуковой экстрактор UIP2000hdT (2 кВт) с реактором периодического действия с непрерывным перемешиванием
Практический пример ультразвуковой экстракции катехинов
Ультразвуковая экстракция может проводиться с использованием различных растворителей, в том числе воды, этанола, воды: смеси этанола, изопропанола, растительного масла, глицерина и т.д.
В исследовании, проведенном в 2018 году, Ayyildiz et al. сравнили ультразвуковую экстракцию с использованием воды и этанола в качестве растворителей с обычным методом экстракции горячей водой. Для этого исследования в пилотном масштабе использовался ультразвуковой аппарат Hielscher UIP2000hd (2 кВт, 20 кГц) в периодической и непрерывной конфигурации.
Полученные результаты показали, что ультразвуковая экстракция этанолом в достоверном значении (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.
Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы
Ультразвуковые экстракционные системы Hielscher используются во всем мире в пищевой и фармацевтической промышленности для коммерческого производства высококачественных растительных экстрактов, используемых в качестве пищевых добавок и фармацевтических препаратов. Независимо от того, хотите ли вы производить небольшие партии чая холодного заваривания или обрабатывать большое количество высококачественных экстрактов полифенолов / катехинов, у Hielscher Ultrasonics есть подходящий ультразвуковой экстрактор для вас. Ультразвуковые аппараты просты и безопасны в эксплуатации. Интуитивно понятное программное обеспечение и цифровое управление с помощью сенсорного дисплея обеспечивают точное управление процессом. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях и в сложных условиях.
Ультразвуковая аппарат зондового типа UP100H для экстракции катехинов из чайных листьев
Стандартизация процессов с помощью Hielscher Ultrasonics
Пищевые и фармацевтические экстракты должны производиться в соответствии с надлежащей производственной практикой (GMP) и стандартизированными спецификациями обработки. Цифровые вытяжные системы Hielscher Ultrasonics поставляются с интеллектуальным программным обеспечением, которое позволяет легко настраивать и точно контролировать процесс ультразвуковой обработки. Автоматическая запись данных записывает все ультразвуковые параметры процесса, такие как энергия ультразвука (общая и полезная энергия), амплитуда, температура, давление (при установке датчиков температуры и давления) с отметкой даты и времени на встроенную SD-карту. Это позволяет пересмотреть каждую партию, прошедшую ультразвуковую обработку. В то же время обеспечивается воспроизводимость и неизменно высокое качество продукции.
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин | УП100Ч |
| от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20 л | 0от 0,2 до 4 л/мин | УИП2000HDT |
| От 10 до 100 л | От 2 до 10 л/мин | УИП4000HDT |
| н.а. | От 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| н.а. | больше | Кластер UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Мощные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому пилот и промышленный шкала.
Литература/Литература
- Айылдыз, Сена Саклар; Карадениз, Бюлент; Сагканб, Нихан; Бахара, Бану; Мы, Ахмет Абдулла; Аласальвар, Чезареттин (2018): Оптимизация параметров экстракции галлата эпигаллокатехина с использованием обычной горячей воды и ультразвуковых методов из зеленого чая. Переработка пищевых продуктов и биопродуктов No 111 (2018). 37–44.
- Банерджи, С., Чаттерджи, Д. (2015): Эффективные стратегии экстракции биомолекул чая (Camellia sinensis). J. Food Sci. Technol. 52, 2015. 3158–3168.
- Мартин-Гарсия Беатрис; Пазини, Федерика; Верардо, Вито; Диас-де-Серио, Эликсабет; Tylewicz, Urszula; Гомес-Каравака, Ана Мария; Кабони Мария Фьоренца (2019): Оптимизация ультразвуковой экстракции проантоцианидинов с помощью сонотрода из пивной дробины. Антиоксиданты 2019, 8, 282.
- Петиньи Л., Перино-Иссартье С., Вайсман Ж., Чемат Ф. (2013): Периодическая и непрерывная ультразвуковая экстракция листьев Болдо (Peumus boldus mol.). Международный журнал молекулярных наук 14, 2013. 5750-5764.
- К.С. Суслик, К. Отмер, "Энциклопедия химической технологии"; 4-е изд. Д. Уайли & Сыновья: Нью-Йорк, 1998, том 26, стр. 517-541.
Факты, которые стоит знать
ультразвуковая экстракция – Принцип работы
Ультразвуковая экстракция — это механический метод высвобождения и выделения внутриклеточного соединения из клеточных матриц, таких как растительные клетки. Когда мощные ультразвуковые волны соединяются в суспензию (например, состоят из мацерированных растительных частиц в воде или растворителе), высокоэнергетические ультразвуковые волны генерируют кавитацию. Явление кавитации локально приводит к экстремальным температурам, давлениям, скоростям нагрева/охлаждения, перепадам давления и высоким поперечным силам в среде. Когда кавитационные пузырьки схлопываются на поверхности твердых тел (таких как частицы, растительные клетки, ткани и т. д.), микроструи и межчастичные столкновения вызывают такие эффекты, как отслаивание поверхности, эрозия и разрушение частиц. Кроме того, схлопывание кавитационных пузырьков в жидких средах создает макротурбулентность и микроперемешивание.
Ультразвуковое облучение представляет собой эффективный способ интенсификации процессов массообмена, так как ультразвук приводит к кавитации и связанным с ней механизмам, таким как микродвижение струй жидкости, сжатие и декомпрессия в материале с последующим разрушением клеточных стенок, а также высокие скорости нагрева и охлаждения.
Ультразвуковая экстракция из растительных клеток: микроскопический поперечный срез (ТС) показывает механизм действий при ультразвуковой экстракции из клеток (увеличение 2000x) [источник: Vilkhu et al. 2011]
Ультразвуковое исследование фрагментов растительного материала разрушает матрицу растительных клеток и усиливает их гидратацию. Chemat et al. (2015) пришли к выводу, что ультразвуковая экстракция биологически активных соединений из растительных компонентов является результатом различных независимых или комбинированных механизмов, включая фрагментацию, эрозию, капиллярность, детекстурацию и сонопорацию. Эти эффекты разрушают клеточную стенку, улучшают массоперенос за счет проталкивания растворителя в клетку и высасывания растворителя, наполненного фитосоединением, а также обеспечивают движение жидкости путем микросмешивания.
Каковы основные преимущества ультразвуковой экстракции?
- Быстрый процесс и высокая производительность
- Низкое энергопотребление
- Снижение затрат на обработку
- Нетермическая технология
- Более высокая чистота
- Зеленые технологии
Акустическая кавитация и ее эффекты
В жидкости ультразвуковые волны создают интенсивные чередующиеся циклы высокого и низкого давления, в результате которых образуются кавитационные пузырьки. В течение нескольких циклов давления кавитационные пузырьки растут до тех пор, пока не достигнут предела, при котором пузырь не может поглощать больше энергии. В этот момент пузырь яростно схлопывается. Во время имплозии пузыря возникают экстремальные условия, такие как высокие температуры до 5000 К, давление до 2000 атм, очень высокая скорость нагрева/охлаждения и перепады давления. Поскольку динамика схлопывания пузырьков происходит быстрее, чем массо- и теплопередача, энергия в разрушающейся полости ограничена очень маленькой зоной, также называемой «горячей точкой». Схлопывание кавитационного пузырька также приводит к образованию микротурбулентностей, струй жидкости со скоростью до 280 м/с и возникающих в результате сдвиговых сил. Это явление известно как ультразвуковая или акустическая кавитация.
Ультразвуковая экстракция основана на акустической кавитации и ее гидродинамических силах сдвига
Катехины
Известно, что зеленый чай богат полифенолами, такими как кофейная кислота, галловая кислота, катехин, эпикатехин, галлокатехин, галлат катехина, галлат галлатехина, галлат эпикатехина, эпигаллокатехин галлат и галлат эпигаллокатехина (EGCG), что делает зеленый чай популярным здоровым продуктом питания, употребляемым в качестве напитка и экстракта. EGCG – это хорошо известный катехин, который в больших количествах присутствует в сухих листьях зеленого чая (7380 мг на 100 г), белого чая (4245 мг на 100 г), а в меньших количествах – в черном чае (936 мг на 100 г). Во время производства черного чая катехины в основном преобразуются в теафлавины и теарубигины с помощью полифенолоксидаз.
Польза для здоровья галлата эпигаллокатехина (EGCG)
Из группы катехинов наиболее изученным и перспективным является галлат эпигаллокатехина (EGCG). От противоракового, антиоксидантного, противовоспалительного, антифиброзного, антиколлагеназного до укрепляющего иммунную систему и антивозрастного эффекта, EGCG демонстрирует множество преимуществ и поэтому употребляется в виде напитка из зеленого чая, а также в виде пищевых добавок, таких как капсулы, порошки, таблетки и т. д.
Научные исследования показывают, что катехины, такие как галлат эпигаллокатехина (EGCG), могут уменьшить воспаление и предотвратить некоторые хронические заболевания, такие как болезни сердца, диабет и некоторые формы рака.
EGCG и его противораковые эффекты
Поскольку рак часто является опасным для жизни заболеванием, противораковые свойства EGCG находятся под пристальным вниманием. Исследования показывают, что EGCG может ингибировать онкогенез, уменьшая или устраняя канцерогенные эффекты. Есть данные, свидетельствующие о том, что EGCG предотвращает диэтилнитрозамин-индуцированный ожирением, связанный с опухолеобразованием печени, путем ингибирования оси IGF/IGF-1R, улучшения гиперинсулинемии и ослабления хронического воспаления. Еще одним механизмом противоопухолевого действия EGCG является ингибирование ангиогенеза и тем самым сдерживание пролиферации опухоли.
EGCG и его антиоксидантные эффекты
В организме человека происходят бесчисленные антиоксидантные процессы, которые способствуют здоровью, силе и хорошему самочувствию. EGCG является антиоксидантом. Антиоксиданты могут защитить клетки от повреждений, удаляя свободные радикалы и нейтрализуя их. Фенольные кольца в структуре EGCG действуют как электронные ловушки и поглотители свободных радикалов, подавляют образование активных форм кислорода и тем самым уменьшают повреждения, вызванные окислительным стрессом.
EGCG и его противовоспалительное действие
Воспаление может быть вызвано болезнью, хроническим стрессом и загрязнением окружающей среды. Организм реагирует на такие стрессовые факторы воспалением, которое характеризуется агрегацией большого количества иммунных клеток в очагах воспаления, высвобождением провоспалительных цитокинов и активных форм кислорода/азота (АФК/РНС). АФК/РНК связаны с активацией транскрипционного фактора NF-B и белка-активатора-(AP-)1. После активации NF-jB и AP-1 переносятся из цитоплазмы в ядро и активируют различные воспалительные экспрессии генов, которые впоследствии вызывают обострение воспалительной реакции и повреждение тканей.
EGCG ингибирует передачу NF-B и AP-1, так что экспрессия iNOS и ЦОГ-2 подавляется в основном за счет поглощения оксида азота, пероксинитрита и других АФК/РНС, а также снижается продукция воспалительных факторов.
EGCG и его влияние на стимулирование остеогенеза
Остеопороз – тяжелое заболевание, характеризующееся дегенерацией костного матрикса и потерей плотности костной ткани. EGCG оказывает регулирующее влияние на метаболизм костей. EGCG может индуцировать апоптоз остеокластов и ингибировать образование остеокластов, блокируя выработку NF-B и IL-1b. Кроме того, он может способствовать образованию минерализованных костных узелков.
[ср. Чэньюй Чу; Цзя Дэн; Йи Ман; Yili Qu (2017): экстракты зеленого чая эпигаллокатехин-3-галлат для различных методов лечения. BioMed Research International Vol. 2017]