Vrhunski izvlečki katehina z ultrazvokom
Ultrazvočna ekstrakcija katehinov
Ultrazvočna ekstrakcija je netoplotna tehnika, ki temelji na uporabi čistih mehanskih sil. Nizkofrekvenčni, visoko intenzivni ultrazvočni valovi so povezani z ultrazvočno sondo (sonotrode) v tekočem mediju. Intenzivne strižne sile akustične kavitacije perforirajo in motijo celične membrane, povečajo prenos mase med notranjostjo celice in topilom ter sproščajo znotrajcelične spojine v topilo.
V svojem obsežnem pregledu metod ekstrakcije iz zelenega čaja (Camellia sinensis) sta Banerjee in Chatterjee (2015) ugotovila, da so ultrazvočni aparati tipa sonde bistveno učinkovitejši od ultrazvočnih kopeli. Poleg tega avtorji navajajo, da je ultrazvočna ekstrakcija najprimernejši način ekstrakcije čajnih katehinov zaradi povečane učinkovitosti procesa ekstrakcije pri nižji temperaturi, kar preprečuje toplotno razgradnjo toplotno občutljivih spojin in ohranja njihovo zdravilno vrednost. Visokotemperaturna ekstrakcija pogosto vodi do razgradnje polifenolov in poveča sproščanje beljakovin in pektina, ki z tvorbo kreme vplivajo na organoleptično kakovost čaja. Prednost ultrazvočnega razbijanja je v njenem netoplotnem mehanizmu. V svoji študiji so raziskovalci pokazali, da lahko ultrazvočna ekstrakcija poveča donos čajnih polifenolov pri 65 ° C v primerjavi s tradicionalno ekstrakcijo pri 85 ° C. Vendar pa ultrazvočna ekstrakcija deluje tudi pri sobni temperaturi. Kot tehnika netermične ekstrakcije sonikatorji uporabljajo mehanske sile, da razbijejo celice in sprostijo bioaktivne spojine, kot so polifenoli in katehini z vrhunsko učinkovitostjo v topilu.
Ultrazvočna ekstrakcija daje visok donos visokokakovostnih hranil. Kot netoplotni proces se ultrazvočna ekstrakcija izogne izgubi hranil, občutljivih na toploto.
Ultrazvočna ekstrakcija se lahko izvaja tudi pri sobni temperaturi ali v ohlajenih tekočinah. Kliknite tukaj, če želite prebrati več o ultrazvočno hladno kuhanem čaju!
- Brez topil / na vodni osnovi
- Visok donos ekstrakcije
- Visokokakovostni izvlečki
- Izvlečki celotnega spektra
- Hiter postopek
- Zeleno, okolju prijazno
- enostavno in varno upravljanje
- nizko vzdrževanje
- Hitra donosnost naložbe
Ultrazvočni ekstraktor UIP2000hdT (2 kW) s šaržnim reaktorjem z neprekinjenim mešanjem
Študija primera ultrazvočne ekstrakcije katehina
Ultrazvočna ekstrakcija se lahko izvede z različnimi topili, vključno z vodo, etanolom, vodo: mešanica etanola, izopropanol, rastlinsko olje, glicerin itd.
V študiji iz leta 2018 so primerjali ultrazvočno ekstrakcijo z vodo in etanolom kot topili z običajno metodo ekstrakcije tople vode. Za to študijo na pilotni lestvici je bil uporabljen ultrazvočni zvočnik Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) v seriji in v nastavitvi neprekinjenega pretoka.
Rezultati so pokazali, da je bila ultrazvočna ekstrakcija z etanolom pomembno (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.
Visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji
Hielscher Ultrasonics ekstrakcijski sistemi se po vsem svetu uporabljajo v hrani in farmaciji za komercialno proizvodnjo visokokakovostnih rastlinskih izvlečkov, ki se uporabljajo kot prehranska dopolnila in farmacevtski izdelki. Ne glede na to, ali želite proizvajati manjše serije hladnega čaja ali predelati velike količine visokokakovostnih polifenolnih / katehinskih ekstraktov, ima Hielscher Ultrasonics ustrezen ultrazvočni ekstraktor za vas. Ultrazvočni aparati so enostavni in varni za uporabo. Intuitivna programska oprema in digitalno krmiljenje prek zaslona na dotik omogočata natančen nadzor procesa. Robustnost Hielscher ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Sonikator tipa sonde UP100H za ekstrakcijo katehina iz čajnih listov
Standardizacija procesov s Hielscher Ultrasonics
Izvlečki za živila in farmacevtske izdelke morajo biti proizvedeni v skladu z dobro proizvodno prakso (GMP) in v skladu s standardiziranimi specifikacijami predelave. Digitalni sistemi za ekstrakcijo Hielscher Ultrasonics so opremljeni z inteligentno programsko opremo, ki omogoča enostavno nastavitev in natančno krmiljenje postopka ultrazvočnega razbijanja. Samodejno snemanje podatkov zapiše vse ultrazvočne procesne parametre, kot so ultrazvočna energija (skupna in neto energija), amplituda, temperatura, tlak (ko so nameščeni senzorji temperature in tlaka) z datumom in časovnim žigom na vgrajeni SD kartici. To vam omogoča, da pregledate vsako ultrazvočno obdelano serijo. Hkrati je zagotovljena ponovljivost in stalno visoka kakovost izdelkov.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Ultrazvočni homogenizatorji visoke moči iz laboratorij k Pilot in industrijska lestvica.
Literatura/Reference
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Mi, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizacija parametrov ekstrakcije epigalokatehin galata z uporabo običajne vroče vode in ultrazvočnih metod iz zelenega čaja. Predelava hrane in bioproizvodov 111 (2018). 37–44.
- Banerjee, S., Chatterjee, J. (2015): Učinkovite strategije ekstrakcije biomolekul čaja (Camellia sinensis). J. Food 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): Optimizacija ultrazvočno podprte ekstrakcije proantocianidinov iz pivovarskih izrabljenih zrn. Antioksidanti 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Serijska in neprekinjena ultrazvočna ekstrakcija listov Boldo (Peumus boldus mol.). Mednarodni časopis za molekularne znanosti 14, 2013. 5750-5764.
- K. S. Suslick, K. Othmer, "Enciklopedija kemijske tehnologije"; 4. izdaja J. Wiley & Sinovi: New York, 1998, zvezek 26, str. 517-541.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Ultrazvočna ekstrakcija – Načelo delovanja
Ultrazvočna ekstrakcija je mehanska metoda za sproščanje in izolacijo znotrajcelične spojine iz celičnih matrik, kot so rastlinske celice. Ko se ultrazvočni valovi visoke moči povežejo v gnojevko (npr. sestavljeno iz maceriranih rastlinskih delcev v vodi ali topilu), visoko energijski ultrazvočni valovi ustvarijo kavitacijo. Pojav kavitacije lokalno vodi do ekstremnih temperatur, tlakov, hitrosti ogrevanja / hlajenja, razlik v tlaku in visokih strižnih sil v mediju. Ko kavitacijski mehurčki implodirajo na površini trdnih snovi (kot so delci, rastlinske celice, tkiva itd.), mikro-curki in interpartikularni trki ustvarjajo učinke, kot so luščenje površine, erozija in razgradnja delcev. Poleg tega implozija kavitacijskih mehurčkov v tekočih medijih ustvarja makroturbulence in mikro-mešanje.
Ultrazvočno obsevanje predstavlja učinkovit način za izboljšanje procesov prenosa mase, saj ultrazvočno razbijanje povzroči kavitacijo in z njo povezane mehanizme, kot so mikros-gibanje s tekočimi curki, stiskanje in dekompresija v materialu s posledičnimi motnjami celičnih sten ter visoke stopnje ogrevanja in hlajenja.
Ultrazvočna ekstrakcija iz rastlinskih celic: mikroskopski prečni prerez (TS) prikazuje mehanizem delovanja med ultrazvočno ekstrakcijo iz celic (povečava 2000x) [vir: Vilkhu et al. 2011]
Ultrazvočna obdelava rastlinskega materiala fragmentira matriks rastlinskih celic in poveča njihovo hidracijo. (2015) ugotavljajo, da je ultrazvočna ekstrakcija bioaktivnih spojin iz rastlin posledica različnih neodvisnih ali kombiniranih mehanizmov, vključno z fragmentacijo, erozijo, kapilarnostjo, deteksturacijo in sonoporacijo. Ti učinki motijo celično steno, izboljšajo prenos mase s potiskanjem topila v celico in sesanjem topila s fitospojino ter zagotavljajo gibanje tekočine z mikromešanjem.
Katere so glavne prednosti ultrazvočne ekstrakcije?
- Hiter postopek in visoka zmogljivost
- Nizka poraba energije
- Nižji stroški obdelave
- Netoplotna tehnologija
- Višja čistost
- Zelena tehnologija
Akustična kavitacija in njeni učinki
V tekočini ultrazvočni valovi ustvarjajo intenzivne izmenične visokotlačne / nizkotlačne cikle, ki povzročijo nastanek kavitacijskih mehurčkov. V več tlačnih ciklih kavitacijski mehurčki rastejo, dokler ne dosežejo meje, kjer mehurček ne more absorbirati več energije. Na tej točki mehurček silovito implodira. Med implozijo mehurčkov se pojavijo ekstremni pogoji, kot so visoke temperature do 5000 K, tlaki do 2000 atm, zelo visoke hitrosti ogrevanja / hlajenja in razlike v tlaku. Ker je dinamika kolapsa mehurčkov hitrejša od prenosa mase in toplote, je energija v propadajoči votlini omejena na zelo majhno območje, imenovano tudi "vroča točka". Implozija kavitacijskega mehurčka povzroči tudi mikroturbulence, tekoče curke s hitrostjo do 280 m / s in posledične strižne sile. Ta pojav je znan kot ultrazvočna ali akustična kavitacija.
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na akustični kavitaciji in njenih hidrodinamičnih strižnih silah
Catechins
Znano je, da je zeleni čaj bogat s polifenoli, kot so kofeinska kislina, galna kislina, katehin, epikatehin, galokatehin, katehin galat, galokatehin galat, epikatehin galat, epigalokatehin in epigalokatehin galat (EGCG), zaradi česar je zeleni čaj priljubljena zdrava hrana, ki se uživa kot pijača in kot ekstrakt. EGCG je dobro znan katehin, ki je v velikih količinah prisoten v posušenih listih zelenega čaja (7380 mg na 100 g), belega čaja (4245 mg na 100 g) in v manjših količinah v črnem čaju (936 mg na 100 g). Med proizvodnjo črnega čaja se katehini večinoma pretvorijo v teaflavine in tearubigine prek polifenol oksidaz.
Koristi epigalokatehin galata za zdravje (EGCG)
Iz skupine katehinov je epigalokatehin galat (EGCG) najbolj raziskan in najbolj obetaven. Od antikancerogenih, antioksidativnih, protivnetnih, antifibroznih, antikolagenaznih učinkov do učinkov za krepitev imunskega sistema in proti staranju, EGCG kaže številne prednosti in se zato uživa v obliki napitka iz zelenega čaja kot tudi v obliki prehranskih dopolnil, kot so kapsule, praški, tablete itd.
Raziskovalne študije kažejo, da lahko katehini, kot je epigalokatehin galat (EGCG), zmanjšajo vnetje in preprečijo nekatera kronična stanja, kot so bolezni srca, sladkorna bolezen in nekatere oblike raka.
EGCG in njegovi učinki proti raku
Ker je rak pogosto življenjsko nevarna bolezen, so lastnosti EGCG proti raku predmet obsežnih raziskav. Študije kažejo, da lahko EGCG zavira tumorigenezo z zmanjšanjem ali odpravo rakotvornih učinkov. Obstajajo ugotovitve, ki kažejo, da EGCG preprečuje tumorigenezo jeter, povezano z dietilnitrozaminom, z zaviranjem osi IGF / IGF-1R, izboljšanjem hiperinzulinemije in zmanjšanjem kroničnega vnetja. Še en mehanizem protirakavzega učinka EGCG je zaviranje angiogeneze in s tem omejevanje proliferacije tumorja.
EGCG in njegovi antioksidativni učinki
V človeškem telesu se pojavljajo nešteti antioksidativni procesi in prispevajo k zdravju, moči in dobremu počutju. EGCG je antioksidant. Antioksidanti lahko zaščitijo pred poškodbami celic tako, da odstranijo proste radikale in jih nevtralizirajo. Fenolni obroči v strukturi EGCG delujejo kot elektronske pasti in čistilci prostih radikalov, zavirajo nastajanje reaktivnih kisikovih vrst in s tem zmanjšujejo škodo, ki jo povzroča oksidativni stres.
EGCG in njegovi protivnetni učinki
Vnetje lahko povzročijo bolezni, kronični stres in onesnaževanje okolja. Telo se na takšne stresne dejavnike odziva z vnetjem, za katerega je značilno združevanje velikega števila imunskih celic na vnetnih mestih, sproščanje vnetnih citokinov in reaktivnih kisikov/dušikovih vrst (ROS/RNS). ROS / RNS so povezani z aktivacijo transkripcijskega faktorja NF-B in aktivatorskega proteina-(AP-)1. Po aktivaciji se NF-jB in AP-1 preneseta iz citoplazme v jedro in povečata različne vnetne genske ekspresije, ki nato povzročijo poslabšan vnetni odziv in poškodbe tkiva.
EGCG zavira prenos NF-B in AP-1, da se izražanje iNOS in COX-2 zmanjša predvsem z odstranjevanjem dušikovega oksida, peroksinitrita in drugih ROS / RNS ter zmanjša nastajanje vnetnih dejavnikov.
EGCG in njegovi učinki na promocijo osteogeneze
Osteoporoza je huda bolezen, za katero je značilna degeneracija kostnega matriksa in izguba kostne gostote. EGCG kaže regulativne učinke na presnovo kosti. EGCG lahko povzroči apoptozo osteoklastov in zavira nastanek osteoklastov z blokiranjem nastajanja NF-B in IL-1b. Poleg tega lahko spodbuja nastanek mineraliziranih kostnih vozličkov.
[prim. Chenyu Chu; Jia Deng; Yi človek; Yili Qu (2017): Zeleni čaj izvleče epigalokatehin-3-galat za različna zdravljenja. BioMed Research International Vol. 2017]