Чудові екстракти катехіну з ультразвуком
Ультразвукова екстракція катехінів
Ультразвукова екстракція – це нетермічний метод, який заснований на додатку чистих механічних сил. Низькочастотні, високоінтенсивні ультразвукові хвилі з'єднуються за допомогою ультразвукового зонда (сонотроде) в рідкому середовищі. Інтенсивні зсувні сили акустичної кавітації перфорують і руйнують клітинні мембрани, посилюють масообмін між внутрішньою частиною клітини та розчинником і вивільняють внутрішньоклітинні сполуки в розчинник.
У своєму великому огляді методів екстракції із зеленого чаю (Camellia sinensis) Банерджі та Чаттерджі (2015) виявили, що ультразвукові апарати зондового типу значно ефективніші, ніж ультразвукові ванни. Крім того, автори стверджують, що ультразвукова екстракція є кращим способом екстракції катехінів чаю через підвищену ефективність процесу екстракції при нижчій температурі, що запобігає термічній деградації термочутливих сполук і зберігає їх лікарську цінність. Високотемпературна екстракція часто призводить до деградації поліфенолів і збільшує вивільнення білка і пектину, які перешкоджають органолептичній якості чаю шляхом утворення вершків. Перевага ультразвуку полягає в його нетепловому механізмі. У своєму дослідженні вчені продемонстрували, що ультразвукова екстракція може збільшити вихід поліфенолів чаю при 65 ° C в порівнянні з традиційною екстракцією при 85 ° C. Однак ультразвукова екстракція працює і при кімнатній температурі. Як метод нетермічної екстракції, ультразвукові апарати застосовують механічні сили, щоб розірвати клітини та вивільнити біологічно активні сполуки, такі як поліфеноли та катехіни з чудовою ефективністю, у розчинник.
Ультразвукова екстракція дає високий вихід високоякісних поживних речовин. Як нетермічний процес, ультразвукова екстракція дозволяє уникнути втрати чутливих до тепла поживних речовин.
Ультразвукова екстракція також може проводитися при кімнатній температурі або в охолоджених рідинах. Натисніть тут, щоб прочитати більше про ультразвуковий холодний чай!
- Без розчинників / на водній основі
- Високий вихід екстракції
- Високоякісні екстракти
- Екстракти повного спектру
- швидкий процес
- Зелений, екологічно чистий
- Проста і безпечна експлуатація
- низькі експлуатаційні витрати
- Швидка рентабельність інвестицій
Екстрактор ультразвуковий UIP2000HDT (2 кВт) з реактором періодичної дії з безперервним перемішуванням
Приклад ультразвукової екстракції катехіну
Ультразвукова екстракція може проводитися з використанням різних розчинників, включаючи воду, етанол, суміш води: етанолу, ізопропанолу, рослинної олії, гліцерину тощо.
У дослідженні 2018 року Ayyildiz et al. порівняли ультразвукову екстракцію з використанням води та етанолу як розчинників із звичайним методом гарячої води. Для цього дослідження в пілотному масштабі використовувався ультразвуковий апарат Hielscher UIP2000hd (2 кВт, 20 кГц) в партії і в режимі безперервного потоку.
Результати показали, що ультразвукова екстракція з етанолом була достовірно (р < 0.05) більш ефективно отримувати більш високі виходи EGCG, EGC, ECG і EC, ніж звичайний видобуток гарячою водою і ультразвукова екстракція на водній основі. В оптимізованих умовах процесу при ультразвуковій екстракції етанолу було отримано майже на 100% і 50% більше EGCG, ніж при звичайній екстракції гарячою водою і ультразвуковій екстракції водою відповідно. Оптимальними умовами для ультразвукової екстракції EGCG з етанолом були 66,53ºC, 43,75 хв і, 67,81% етанолу.
Ультразвукова екстракція є кращим режимом катехінів чаю через підвищену ефективність процесу екстракції при більш низькій температурі за рахунок збереження їх антиоксидантної активності.
Високоефективні ультразвукові екстрактори
Екстракційні системи Hielscher Ultrasonics використовуються в усьому світі в харчовій промисловості та фармацевтиці для комерційного виробництва високоякісних рослинних екстрактів, які використовуються як дієтичні добавки та фармацевтичні препарати. Якщо ви хочете виробляти менші партії холодного чаю або обробляти велику кількість високоякісних поліфенольних / катехінових екстрактів, Hielscher Ultrasonics має відповідний ультразвуковий екстрактор для вас. Ультразвукові апарати прості і безпечні в експлуатації. Інтуїтивно зрозуміле програмне забезпечення та цифрове керування за допомогою сенсорного дисплея дозволяють точно контролювати процес. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах і в складних умовах.
Зондовий магнітор UP100H для екстракції катехіну з чайного листя
Стандартизація процесів за допомогою Hielscher Ultrasonics
Екстракти харчового та фармацевтичного класу повинні вироблятися відповідно до належної виробничої практики (GMP) та відповідно до стандартизованих специфікацій обробки. Цифрові системи екстракції Hielscher Ultrasonics оснащені інтелектуальним програмним забезпеченням, що дозволяє легко встановлювати та точно контролювати процес ультразвукового випромінювання. Автоматичний запис даних записує всі параметри ультразвукового процесу, такі як енергія ультразвуку (загальна і чиста енергія), амплітуда, температура, тиск (при встановленні датчиків температури і тиску) з позначкою дати і часу на вбудовану SD-карту. Це дозволяє переглядати кожну партію, оброблену ультразвуком. При цьому забезпечується відтворюваність і незмінно висока якість продукції.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
| Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
| 0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
| Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
| Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Потужні ультразвукові гомогенізатори від Лабораторії до Пілот і індастріал розмір.
Література/Список літератури
- Айїлдіз, Сена Саклар; Караденіз, Бюлент; Сагканб, Ніхан; Бахара, Бану; Ми, Ахмет Абдулла; Аласальвар, Чезареттін (2018): Оптимізація параметрів екстракції галлату епігаллокатехіну за допомогою звичайних методів гарячої води та ультразвуку із зеленого чаю. Переробка харчових продуктів та біопродукції 111 (2018). 37–44.
- Банерджі, С., Чаттерджі, Д. (2015): Ефективні стратегії екстракції біомолекул чаю (Camellia sinensis). 52, 2015. 3158–3168.
- Мартін-Гарсія Беатріс; Пасіні, Федеріка; Верардо, Віто; Díaz-de-Cerio, Elixabet; Тилевич, Уршула; Гомес-Каравака, Ана Марія; Кабоні Марія Фіоренца (2019): Оптимізація ультразвукової екстракції проантоціанідинів з пивної дробини пивоварів за допомогою сонотроду. Антиоксиданти 2019, 8, 282.
- Петіньї Л., Періно-Іссартьє С., Вайсман Дж., Чемат Ф. (2013): Пакетна та безперервна екстракція за допомогою ультразвуку листя болдо (Peumus boldus mol.). Міжнародний журнал молекулярних наук 14, 2013. 5750-5764.
- К. С. Суслік, К. Отмер, «Енциклопедія хімічної технології»; 4-е видання Дж. & Сини: Нью-Йорк, 1998, т. 26, с. 517-541.
Факти, які варто знати
Ультразвукова екстракція – Принцип роботи
Ультразвукова екстракція — це механічний метод вивільнення та виділення внутрішньоклітинної сполуки з клітинних матриць, таких як рослинні клітини. Коли ультразвукові хвилі високої потужності з'єднуються в суспензію (наприклад, що складається з мацерованих частинок рослин у воді або розчиннику), високоенергетичні ультразвукові хвилі генерують кавітацію. Явище кавітації локально призводить до екстремальних температур, тиску, швидкості нагрівання/охолодження, перепадів тиску та високих сил зсуву в середовищі. Коли кавітаційні бульбашки вибухають на поверхні твердих речовин (таких як частинки, рослинні клітини, тканини тощо), мікрострумені та міжчастинкове зіткнення створюють такі ефекти, як поверхневе відшарування, ерозія та розпад частинок. Крім того, імплозія кавітаційних бульбашок у рідких середовищах створює макротурбулентності та мікроперемішування.
Ультразвукове опромінення є ефективним способом посилення процесів масообміну, оскільки ультразвукове випромінювання призводить до кавітації та пов'язаних з нею механізмів, таких як рух мікрос струменями рідини, стиснення та декомпресія в матеріалі з подальшим руйнуванням клітинних стінок, а також високою швидкістю нагрівання та охолодження.
Ультразвукова екстракція з рослинних клітин: мікроскопічний поперечний розріз (ТС) показує механізм дії під час ультразвукової екстракції з клітин (збільшення 2000x) [джерело: Vilkhu et al. 2011]
Ультразвук рослинного матеріалу фрагментує матрикс рослинних клітин і підсилює їх гідратацію. Chemat et al. (2015) роблять висновок, що ультразвукова екстракція біологічно активних сполук з рослинних компонентів є результатом різних незалежних або комбінованих механізмів, включаючи фрагментацію, ерозію, капілярність, детекстурацію та сонопорацію. Ці ефекти руйнують клітинну стінку, покращують масообмін шляхом виштовхування розчинника в клітину та висмоктування розчинника, завантаженого фітосполуками, а також забезпечують рух рідини шляхом мікрозмішування.
Які основні переваги ультразвукової екстракції?
- Швидкий процес і висока продуктивність
- Низьке споживання енергії
- Зниження вартості обробки
- Нетермічна технологія
- Вища чистота
- Зелені технології
Акустична кавітація та її наслідки
У рідині ультразвукові хвилі створюють інтенсивні чергування циклів високого / низького тиску, в результаті яких утворюються кавітаційні бульбашки. Протягом декількох циклів тиску кавітаційні бульбашки ростуть до тих пір, поки не досягнуть межі, коли міхур не може поглинути більше енергії. У цей момент міхур сильно вибухає. Під час вибуху бульбашки виникають екстремальні умови, такі як високі температури до 5000 К, тиск до 2000 атм, дуже високі швидкості нагрівання/охолодження та перепади тиску. Оскільки динаміка руйнування бульбашки відбувається швидше, ніж передача маси і тепла, енергія в порожнині, що руйнується, обмежена дуже маленькою зоною, яку також називають «гарячою точкою». Імплозія кавітаційного міхура також призводить до мікротурбулентностей, струменів рідини зі швидкістю до 280 м/с і виникаючих сил зсуву. Це явище відоме як ультразвукова або акустична кавітація.
Ультразвукова екстракція заснована на акустичній кавітації та її гідродинамічних силах зсуву
катехіни
Відомо, що зелений чай багатий поліфенолами, такими як кавова кислота, галова кислота, катехін, епікатехін, галлокатехін, катехін галлат, галлокатехін галлат, епікатехін галлат, епігаллокатехін і галлат епігаллокатехіну (EGCG), що робить зелений чай популярною здоровою їжею, яку вживають як напій і як екстракт. EGCG – відомий катехін, який у великих кількостях присутній у висушеному листі зеленого чаю (7380 мг на 100 г), білого чаю (4245 мг на 100 г) і в менших кількостях у чорному чаї (936 мг на 100 г). Під час виробництва чорного чаю катехіни в основному перетворюються на теафлавіни та теарубігіни за допомогою поліфенолоксидаз.
Користь галлату епігаллокатехіну для здоров'я (EGCG)
З групи катехінів найбільш вивченим і найбільш перспективним є галлат епігаллокатехіну (EGCG). Від протиракових, антиоксидантних, протизапальних, антифіброзних, антиколагеназних ефектів до стимуляції імунної системи та омолодження, EGCG демонструє багато переваг і тому споживається у вигляді напою зеленого чаю, а також у формі дієтичних добавок, таких як капсули, порошки, таблетки тощо.
Дослідження показують, що катехіни, такі як галлат епігаллокатехіну (EGCG), можуть зменшити запалення та запобігти певним хронічним захворюванням, таким як хвороби серця, діабет і деякі форми раку.
EGCG та його протиракові ефекти
Оскільки рак часто є небезпечним для життя захворюванням, протиракові властивості EGCG знаходяться під серйозною вивченістю. Дослідження показують, що EGCG може пригнічувати туморогенез, зменшуючи або усуваючи ефекти канцерогенів. Є дані, які свідчать про те, що EGCG запобігає пухлиногенезу печінки, спричиненому діетилнітрозаміном, шляхом інгібування осі IGF/IGF-1R, покращення гіперінсулінемії та ослаблення хронічного запалення. Ще одним механізмом протипухлинного ефекту EGCG є пригнічення ангіогенезу і тим самим стримування проліферації пухлини.
EGCG та його антиоксидантні ефекти
В організмі людини відбуваються незліченні антиоксидантні процеси, які сприяють здоров'ю, силам і гарному самопочуттю. EGCG є антиоксидантом. Антиоксиданти можуть захистити від пошкодження клітин, поглинаючи вільні радикали та нейтралізуючи їх. Фенольні кільця в структурі EGCG діють як електронні пастки та поглиначі вільних радикалів, пригнічують утворення активних форм кисню і тим самим зменшують пошкодження, спричинені окислювальним стресом.
EGCG та його протизапальні ефекти
Запалення може бути викликано хворобою, хронічним стресом і забрудненням навколишнього середовища. Організм реагує на такі стресові фактори запаленням, яке характеризується агрегацією великої кількості імунних клітин у вогнищах запалення, вивільненням прозапальних цитокінів та активних форм кисню/азоту (АФК/РНС). АФК/РНС пов'язані з активацією фактора транскрипції NF-B та білка-активатора-(AP-)1. Після активації NF-jB і AP-1 переносяться з цитоплазми в ядро і підвищують експресію різноманітних запальних генів, які згодом викликають загострення запальної реакції і пошкодження тканин.
EGCG пригнічує передачу NF-B та AP-1, внаслідок чого експресія iNOS та COX-2 знижується головним чином шляхом поглинання оксиду азоту, пероксинітритів та інших АФК/РНС, а продукція факторів запалення знижується.
EGCG та його вплив на стимуляцію остеогенезу
Остеопороз – важке захворювання, що характеризується дегенерацією кісткового матриксу і втратою щільності кісткової тканини. EGCG демонструє регуляторний вплив на метаболізм кісткової тканини. EGCG може індукувати апоптоз остеокластів і пригнічувати утворення остеокластів, блокуючи генерацію NF-B і IL-1b. Крім того, він може сприяти утворенню мінералізованих кісткових вузликів.
[пор. Ченью Чу; Цзя Ден (англ. І Ман; Yili Qu (2017): Екстракти зеленого чаю епігаллокатехін-3-галлат для різних методів лікування. BioMed Research International, том 2017]