Överlägsna katekinextrakt med ultraljud
Ultraljud extraktion av katekiner
Ultraljudsextraktion är en icke-termisk teknik, som bygger på tillämpning av rena mekaniska krafter. Lågfrekventa, högintensiva ultraljudsvågor kopplas via en ultraljudssond (sonotrode) i ett flytande medium. De intensiva skjuvkrafterna från akustisk kavitation perforerar och stör cellmembranen, förbättrar massöverföringen mellan cellens inre och lösningsmedlet och frigör de intracellulära föreningarna i lösningsmedlet.
I sin omfattande genomgång av extraktionsmetoder från grönt te (Camellia sinensis) fann Banerjee och Chatterjee (2015) att ultraljudsapparater av sondtyp är betydligt effektivare än ultraljudsbad. Dessutom uppger författarna att ultraljudsextraktion är det föredragna sättet att extrahera tekatekiner på grund av ökad effektivitet av extraktionsprocessen vid lägre temperatur, vilket förhindrar termisk nedbrytning av värmekänsliga föreningar och bevarar deras medicinska värde. Extraktion vid hög temperatur leder ofta till nedbrytning av polyfenoler och ökar frisättningen av protein och pektin, vilket stör den organoleptiska kvaliteten hos te genom gräddbildning. Fördelen med ultraljudsbehandling ligger i dess icke-termiska mekanism. I sin studie visade forskarna att ultraljudsextraktion kan öka utbytet av tepolyfenol vid 65 °C jämfört med traditionell extraktion vid 85 °C. Ultraljudsextraktion fungerar dock även vid rumstemperatur. Som en icke-termisk extraktionsteknik använder sonicatorer mekaniska krafter för att bryta upp cellen och för att frigöra bioaktiva föreningar som polyfenoler och katekiner med överlägsen effektivitet i lösningsmedlet.
Ultraljudsextraktion ger ett högt utbyte av högkvalitativa näringsämnen. Som en icke-termisk process undviker ultraljudsextraktion förlust av värmekänsliga näringsämnen.
Ultraljudsextraktion kan också utföras vid rumstemperatur eller i kylda vätskor. Klicka här för att läsa mer om ultraljudsmässigt kallbryggt te!
- Lösningsmedelsfri / vattenbaserad
- Högt extraktionsutbyte
- Extrakt av hög kvalitet
- Fullständiga Spektrum Extrakt
- Snabb process
- Grön, miljövänlig
- Enkel och säker drift
- Lågt underhåll
- Snabb ROI
Ultraljud utdrag UIP2000hdT (2 kW) med kontinuerligt omrörd satsreaktor
Fallstudie av ultraljud katekinextraktion
Ultraljud extraktion kan utföras med olika lösningsmedel, inklusive vatten, etanol, vatten: etanolblandning, isopropanol, vegetabilisk olja, glycerin, etc.
I en studie från 2018 jämförde Ayyildiz et al. ultraljudsextraktion med vatten och etanol som lösningsmedel med den konventionella varmvattenextraktionsmetoden. För denna studie i pilotskala använde de en Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) ultraljud i batch och i kontinuerligt flöde setup.
Resultaten visade att ultraljudsextraktion med etanol var signifikant (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.
Högpresterande ultraljudsutsug
Hielscher Ultrasonics extraktionssystem används över hela världen i livsmedel och läkemedel för kommersiell produktion av högkvalitativa växtextrakt som används som kosttillskott och läkemedel. Oavsett om du vill producera mindre satser av kallbryggt te eller bearbeta stora mängder högkvalitativa polyfenol / katekinextrakt, har Hielscher Ultrasonics den lämpliga ultraljudsextraktorn för dig. Ultraljudsapparaterna är enkla och säkra att använda. Intuitiv programvara och digital styrning via pekskärm möjliggör en exakt processtyrning. Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tung belastning och i krävande miljöer.
Sond-typ sonikator UP100H för katekinextraktion från teblad
Processstandardisering med Hielscher Ultrasonics
Extrakt av livsmedels- och läkemedelskvalitet bör framställas i enlighet med god tillverkningssed och enligt standardiserade bearbetningsspecifikationer. Hielscher Ultrasonics digitala extraktionssystem levereras med intelligent programvara, vilket gör det enkelt att ställa in och styra ultraljudsbehandlingsprocessen exakt. Automatisk dataregistrering skriver alla ultraljudsprocessparametrar som ultraljudsenergi (total och nettoenergi), amplitud, temperatur, tryck (när temperatur- och trycksensorer är monterade) med datum- och tidsstämpel på det inbyggda SD-kortet. Detta gör att du kan revidera varje ultraljudsbearbetat parti. Samtidigt säkerställs reproducerbarhet och kontinuerligt hög produktkvalitet.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Ultraljudshomogenisatorer med hög effekt från labb till pilot och industriell skala.
Litteratur/Referenser
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bülent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Vi, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimering av extraktionsparametrarna för epigallokatekingallat med hjälp av konventionellt varmvatten och ultraljudsassisterade metoder från grönt te. Bearbetning av livsmedel och bioprodukter 111 (2018). 37–44.
- Banerjee, S., Chatterjee, J. (2015): Effektiva extraktionsstrategier för biomolekyler av te (Camellia sinensis). J. Mat 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): Optimering av Sonotrode ultraljudsassisterad extraktion av proantocyanidiner från bryggares förbrukade korn. Antioxidanter 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Satsvis och kontinuerlig ultraljudsassisterad extraktion av boldoblad (Peumus boldus mol.). Internationell tidskrift för molekylär vetenskap 14, 2013. 5750-5764.
- K.S. Suslick, K. Othmer, "Encyklopedi för kemisk teknologi"; 4:e upplagan J. Wiley & Söner: New York, 1998, vol. 26, s. 517-541.
Fakta som är värda att veta
Ultraljud extraktion – Arbetssätt
Ultraljud extraktion är en mekanisk metod för att frigöra och isolera intracellulär förening från cellmatriser såsom växtceller. När ultraljudsvågor med hög effekt kopplas samman till en slurry (t.ex. bestående av macererade växtpartiklar i vatten eller lösningsmedel) genererar de högenergetiska ultraljudsvågorna kavitation. Fenomenet kavitation leder lokalt till extrema temperaturer, tryck, värme-/kylhastigheter, tryckskillnader och höga skjuvkrafter i mediet. När kavitationsbubblor imploderar på ytan av fasta ämnen (t.ex. partiklar, växtceller, vävnader etc.), genererar mikrostrålar och kollisioner mellan partierna effekter som ytflagning, erosion och partikelnedbrytning. Dessutom skapar implosionen av kavitationsbubblor i flytande medier makroturbulens och mikroblandning.
Ultraljudsbestrålning representerar ett effektivt sätt att förbättra massöverföringsprocesser, eftersom ultraljudsbehandling resulterar i kavitation och dess relaterade mekanismer såsom mikros-rörelse av flytande strålar, kompression och dekompression i materialet med påföljande störning av cellväggar, samt höga uppvärmnings- och kylningshastigheter.
Ultraljudsextraktion från växtceller: den mikroskopiska tvärsnittet (TS) visar verkningsmekanismen under ultraljudsextraktion från celler (förstoring 2000x) [resurs: Vilkhu et al. 2011]
Ultraljud av växtmaterial fragmenterar matrisen av växtceller och förbättrar hydreringen av samma. Chemat et al. (2015) drar slutsatsen att ultraljudsextraktion av bioaktiva föreningar från växter är resultatet av olika oberoende eller kombinerade mekanismer inklusive fragmentering, erosion, kapilläritet, detexturation och sonoporation. Dessa effekter stör cellväggen, förbättrar massöverföringen genom att trycka in lösningsmedel i cellen och suga ut fytoföreningsladdat lösningsmedel och säkerställer vätskerörelse genom mikroblandning.
Vilka är de största fördelarna med ultraljudsextraktion?
- Snabb process och hög produktion
- Låg energiförbrukning
- Minskade bearbetningskostnader
- Icke-termisk teknik
- Högre renhet
- Grön teknik
Akustisk kavitation och dess effekter
I vätskan skapar ultraljudsvågorna intensiva växlande högtrycks- / lågtryckscykler, vilket resulterar i bildandet av kavitationsbubblor. Under flera tryckcykler växer kavitationsbubblorna tills de når en gräns där bubblan inte kan absorbera mer energi. Vid denna tidpunkt imploderar bubblan våldsamt. Under bubbelimplosionen uppstår extrema förhållanden som höga temperaturer på upp till 5000K, tryck på upp till 2000atm, mycket höga värme-/kylhastigheter och tryckskillnader. Eftersom bubbelkollapsens dynamik är snabbare än massan och värmeöverföringen, är energin i den kollapsande kaviteten begränsad till en mycket liten zon, även kallad "hot spot". Implosionen av kavitationsbubblan resulterar också i mikroturbulenser, vätskestrålar med en hastighet på upp till 280 m/s och resulterande skjuvkrafter. Detta fenomen är känt som ultraljud eller akustisk kavitation.
Ultraljudsextraktion är baserad på akustisk kavitation och dess hydrodynamiska skjuvkrafter
Katekinerna
Grönt te är känt för att vara rikt på polyfenoler som koffeinsyra, gallussyra, katekin, epikatekin, gallocatechin, katekingallat, gallokatekingallat, epikatekingallat, epigallokatekin och epigallokatekingallat (EGCG), vilket gör grönt te till en populär hälsokost som konsumeras som dryck och som extrakt. EGCG är ett välkänt katekin, som finns i stora mängder i de torkade bladen av grönt te (7380 mg per 100 g), vitt te (4245 mg per 100 g) och i mindre mängder i svart te (936 mg per 100 g). Under produktionen av svart te omvandlas katekinerna mestadels till theaflaviner och thearubiginer via polyfenoloxidaser.
Hälsofördelar med Epigallocatechin Gallate (EGCG)
Från gruppen katekiner är epigallokatekingallat (EGCG) den mest undersökta och mest lovande. Från anti-cancer, antioxidativa, antiinflammatoriska, anti-fibros, anti-kollagenas till immunsystemförstärkande och anti-aging effekter, EGCG visar många fördelar och konsumeras därför i form av grönt te-dryck samt i form av kosttillskott som kapslar, pulver, tabletter etc.
Forskningsstudier tyder på att katekiner som epigallokatekingallat (EGCG) kan minska inflammation och kan förebygga vissa kroniska tillstånd, såsom hjärtsjukdomar, diabetes och vissa former av cancer.
EGCG och dess anticancereffekter
Eftersom cancer ofta är en livshotande sjukdom är EGCG:s anticanceregenskaper under intensiv forskning. Studier tyder på att EGCG kan hämma tumörbildning genom att minska eller eliminera cancerframkallande effekter. Det finns fynd som tyder på att EGCG förhindrar dietylnitrosamin-inducerad fetmarelaterad levertumörbildning genom att hämma IGF/IGF-1R-axeln, förbättra hyperinsulinemi och dämpa kronisk inflammation. En annan del av EGCG:s anticancereffekt är hämningen av angiogenesen och därmed hämmar tumörproliferationen.
EGCG och dess antioxidativa effekter
Otaliga antioxidativa processer sker i människokroppen och bidrar till hälsa, styrka och välbefinnande. EGCG är en antioxidant. Antioxidanter kan skydda mot cellskador genom att rensa bort fria radikaler och neutralisera dem. Fenolringarna i EGCG-strukturen fungerar som elektronfällor och rensare av fria radikaler, hämmar bildandet av reaktiva syrearter och minskar därmed skador orsakade av oxidativ stress.
EGCG och dess antiinflammatoriska effekter
Inflammation kan orsakas av sjukdom, kronisk stress och miljöföroreningar. Kroppen reagerar på sådana stressfaktorer med inflammation, som kännetecknas av aggregering av ett stort antal immunceller på de inflammatoriska ställena, frisättning av proinflammatoriska cytokiner och reaktiva syre/kväve-arter (ROS/RNS). ROS/RNS är relaterade till aktiveringen av transkriptionsfaktorn NF-B och aktivatorprotein-(AP-)1. Efter aktivering överförs NF-jB och AP-1 från cytoplasman till kärnan och uppreglerar en mängd olika inflammatoriska genuttryck, vilket därefter orsakar ett förvärrat inflammatoriskt svar och vävnadsskada.
EGCG hämmar överföringen av NF-B och AP-1 så att uttrycket av iNOS och COX-2 nedregleras huvudsakligen genom att kväveoxid, peroxynitrit och andra ROS/RNS rensas bort och produktionen av inflammatoriska faktorer minskar.
EGCG och dess effekter på främjande av osteogenes
Osteoporos är en allvarlig sjukdom som kännetecknas av degeneration av benmatrisen och förlust av bentäthet. EGCG visar regulatoriska effekter på benmetabolismen. EGCG kan inducera apoptos av osteoklaster och hämma bildningen av osteoklaster genom att blockera genereringen av NF-B och IL-1b. Dessutom kan det främja bildandet av mineraliserade benknölar.
[jfr Chenyu Chu; Jia Deng; Yi Man; Yili Qu (2017): Grönt teextrakt epigallocatechin-3-gallat för olika behandlingar. BioMed Research International Vol. 2017]