Vynikajúce výťažky z katechínu s ultrazvukom

Fakty, ktoré stoja za to vedieť

ultrazvuková extrakcia – Pracovný princíp

Ultrazvuková extrakcia je mechanická metóda na uvoľňovanie a izoláciu intracelulárnej zlúčeniny z bunkových matríc, ako sú rastlinné bunky. Keď sa vysokovýkonné ultrazvukové vlny spoja do suspenzie (napr. pozostávajúcej z macerovaných častíc rastlín vo vode alebo rozpúšťadle), vysokoenergetické ultrazvukové vlny vytvárajú kavitáciu. Fenomén kavitácie vedie lokálne k extrémnym teplotám, tlakom, rýchlosti ohrevu/chladenia, tlakovým rozdielom a vysokým šmykovým silám v médiu. Keď kavitačné bubliny implodujú na povrchu pevných látok (ako sú častice, rastlinné bunky, tkanivá atď.), mikroprúdy a interpartikulárna kolízia vytvárajú efekty, ako je povrchové odlupovanie, erózia a rozpad častíc. Okrem toho implózia kavitačných bublín v kvapalných médiách vytvára makroturbulencie a mikromiešanie.
Ultrazvukové ožarovanie predstavuje efektívny spôsob, ako zlepšiť procesy prenosu hmoty, pretože sonikácia má za následok kavitáciu a s ňou súvisiace mechanizmy, ako je mikropohyb prúdmi kvapaliny, kompresia a dekompresia v materiáli s následným narušením bunkových stien, ako aj vysoká rýchlosť zahrievania a chladenia.

Ultrazvuková extrakcia z rastlinných buniek: mikroskopický priečny rez (TS) ukazuje mechanizmus účinku počas ultrazvukovej extrakcie z buniek (zväčšenie 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]

Ultrazvuk rastlinného materiálu fragmentuje matricu rastlinných buniek a zvyšuje ich hydratáciu. Chemat et al. (2015) dospeli k záveru, že ultrazvuková extrakcia bioaktívnych zlúčenín z rastlín je výsledkom rôznych nezávislých alebo kombinovaných mechanizmov vrátane fragmentácie, erózie, kapilarity, detexturácie a sonoporácie. Tieto účinky narúšajú bunkovú stenu, zlepšujú prenos hmoty tlačením rozpúšťadla do bunky a odsávaním rozpúšťadla zaťaženého fytozlúčeninami a zabezpečujú pohyb kvapaliny mikromiešaním.

Aké sú hlavné výhody ultrazvukovej extrakcie?

• Rýchly proces a vysoký výkon
• Nízka spotreba energie
• Znížené náklady na spracovanie
• Netepelná technológia
• Vyššia čistota
• Zelená technológia

Akustická kavitácia a jej účinky

In the liquid, the ultrasound waves create intense alternating high-pressure? low-pressure cycles, which result in the formation of cavitation bubbles. Over several pressure cycles, the cavitation bubbles grow until they reach a limit, where the bubble cannot absorb more energy. At this point the bubble implodes violently. During the bubble implosion extreme conditions such as high temperatures of up to 5000K, pressures of up to 2000atm, very high heating/cooling rates and pressure differentials occur. Since the bubble collapse dynamics are faster than mass and heat transfer, the energy in the collapsing cavity is confined to a very small zone, also called “Horúce miesto”. The implosion of the cavitation bubble also results in microturbulences, liquid jets of up to 280m/s velocity and resulting shear forces. This phenomenon is known as ultrasonic or acoustic cavitation.

Ultrazvuková extrakcia je založená na akustickej kavitácii a jej hydrodynamických šmykových silách

Katechíny

Je známe, že zelený čaj je bohatý na polyfenoly, ako je kyselina kávová, kyselina gallová, katechín, epikatechín, galokatechín, katechín galát, epikatechín galát, epigalokatechín galát, epigalokatechín a epigalokatechín galát (EGCG), vďaka čomu je zelený čaj obľúbenou zdravou potravinou konzumovanou ako nápoj a ako extrakt. EGCG je známy katechín, ktorý je prítomný vo vysokých množstvách v sušených listoch zeleného čaju (7380 mg na 100 g), bieleho čaju (4245 mg na 100 g) a v menšom množstve v čiernom čaji (936 mg na 100 g). Počas výroby čierneho čaju sa katechíny väčšinou premieňajú na theaflavíny a thearubiginy prostredníctvom polyfenoloxidáz.

Zdravotné výhody epigalokatechín galátu (EGCG)

Zo skupiny katechínov je najpreskúmanejší a najsľubnejší epigalokatechín galát (EGCG). Od protirakovinových, antioxidačných, protizápalových, antifibróznych, antikolagenázových účinkov až po posilnenie imunitného systému a proti starnutiu, EGCG vykazuje mnoho výhod, a preto sa konzumuje vo forme nápoja zo zeleného čaju, ako aj vo forme doplnkov stravy, ako sú kapsuly, prášky, tablety atď.
Výskumné štúdie naznačujú, že katechíny ako epigalokatechín galát (EGCG) môžu znížiť zápal a môžu zabrániť určitým chronickým stavom, ako sú srdcové choroby, cukrovka a niektoré formy rakoviny.

EGCG a jeho protirakovinové účinky

Since cancer is an often life-threatening disease, the anticancer properties of EGCG are under heavy research. Studies suggest that EGCG can inhibit tumorigenesis by reducing or eliminating carcinogen effects. There are findings suggesting that EGCG prevents diethylnitrosamine-induced obesity-related liver tumorigenesis by inhibiting the IGF/IGF-1R axis, improving hyperinsulinemia, and attenuating chronic inflammation. Another mechnaism of EGCG’s anticancer effect is the inhibition of angiogenesis and thereby restraining tumor proliferation.

EGCG a jeho antioxidačné účinky

V ľudskom tele prebieha nespočetné množstvo antioxidačných procesov, ktoré prispievajú k zdraviu, sile a pohode. EGCG je antioxidant. Antioxidanty môžu chrániť pred poškodením buniek tým, že zachytávajú voľné radikály a neutralizujú ich. Fenolové kruhy v štruktúre EGCG pôsobia ako lapače elektrónov a zachytávače voľných radikálov, inhibujú tvorbu reaktívnych foriem kyslíka a tým znižujú škody spôsobené oxidačným stresom.

EGCG a jeho protizápalové účinky

Zápal môže byť spôsobený chorobou, chronickým stresom a znečistením životného prostredia. Telo reaguje na tieto stresové faktory zápalom, ktorý je charakterizovaný agregáciou veľkého počtu imunitných buniek v zápalových miestach, uvoľňovaním prozápalových cytokínov a reaktívnych foriem kyslíka/dusíka (ROS/RNS). ROS/RNS súvisia s aktiváciou transkripčného faktora NF-B a aktivačného proteínu-(AP-)1. Po aktivácii sa NF-jB a AP-1 prenášajú z cytoplazmy do jadra a upregulujú rôzne zápalové génové expresie, ktoré následne spôsobujú zhoršenú zápalovú reakciu a poškodenie tkaniva.
EGCG inhibuje prenos NF-B a AP-1, že expresia iNOS a COX-2 je znížená hlavne zachytávaním oxidu dusnatého, peroxynitritu a iných ROS/RNS a produkcia zápalových faktorov je znížená.

EGCG a jeho účinky na podporu osteogenézy

Osteoporóza je závažné ochorenie charakterizované degeneráciou kostnej matrice a stratou hustoty kostí. EGCG vykazuje regulačné účinky na metabolizmus kostí. EGCG môže vyvolať apoptózu osteoklastov a inhibovať tvorbu osteoklastov blokovaním tvorby NF-B a IL-1b. Okrem toho môže podporovať tvorbu mineralizovaných kostných uzlín.
[porovnaj Chenyu Chu; Jia Teng; Yi Man; Yili Qu (2017): Zelený čaj extrahuje epigalokatechín-3-galát na rôzne ošetrenia. BioMed Research International zv. 2017]