Chiết xuất Catechin cao cấp với siêu âm
Khai thác siêu âm Catechin
Khai thác siêu âm là một kỹ thuật không nhiệt, dựa trên việc áp dụng các lực cơ học thuần túy. Sóng siêu âm tần số thấp, cường độ cao được ghép nối thông qua đầu dò siêu âm (sonotrode) trong môi trường lỏng. Các lực cắt mạnh của xâm thực âm thanh đục lỗ và phá vỡ màng tế bào, tăng cường chuyển khối lượng giữa bên trong tế bào và dung môi, và giải phóng các hợp chất nội bào vào dung môi.
Trong đánh giá rộng rãi của họ về phương pháp chiết xuất từ trà xanh (Camellia sinensis), Banerjee và Chatterjee (2015) thấy rằng ultrasonicators loại thăm dò có hiệu quả hơn đáng kể so với tắm siêu âm. Hơn nữa, các tác giả nói rằng khai thác siêu âm là chế độ ưa thích của chiết xuất catechin trà do tăng hiệu quả của quá trình khai thác ở nhiệt độ thấp hơn, ngăn chặn sự suy thoái nhiệt của các hợp chất nhạy cảm với nhiệt và bảo tồn giá trị dược liệu của chúng. Chiết xuất ở nhiệt độ cao thường dẫn đến sự thoái hóa polyphenol và làm tăng giải phóng protein và pectin, cản trở chất lượng cảm quan của trà bằng cách hình thành kem. Ưu điểm của sonication nằm ở cơ chế không nhiệt của nó. Trong nghiên cứu của họ, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng khai thác siêu âm có thể làm tăng năng suất polyphenol trong trà ở 65 ° C trong khi so với khai thác truyền thống ở 85 ° C. Tuy nhiên, khai thác siêu âm cũng hoạt động ở nhiệt độ phòng. Là một kỹ thuật chiết xuất không nhiệt, sonicators áp dụng các lực cơ học để phá vỡ tế bào mở và giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học như polyphenol và catechin với hiệu quả vượt trội vào dung môi.
Khai thác siêu âm cho năng suất cao của các chất dinh dưỡng chất lượng cao. Là một quá trình không nhiệt, khai thác siêu âm tránh mất các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt.
Khai thác siêu âm cũng có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng hoặc trong chất lỏng làm mát. Bấm vào đây, để đọc thêm về trà pha lạnh siêu âm!
- Không dung môi / gốc nước
- Năng suất khai thác cao
- Chiết xuất chất lượng cao
- chiết xuất phổ đầy đủ
- Quy trình nhanh chóng
- Xanh, thân thiện với môi trường
- Hoạt động đơn giản và an toàn
- bảo trì thấp
- ROI nhanh
Máy vắt siêu âm UIP2000hdT (2kW) với lò phản ứng mẻ khuấy liên tục
Nghiên cứu điển hình về khai thác catechin siêu âm
Khai thác siêu âm có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các dung môi khác nhau, bao gồm nước, ethanol, nước: hỗn hợp ethanol, isopropanol, dầu thực vật, glycerine, v.v.
Trong một nghiên cứu từ năm 2018, Ayyildiz et al. đã so sánh khai thác siêu âm sử dụng nước và ethanol làm dung môi với phương pháp chiết xuất nước nóng thông thường. Đối với nghiên cứu này trên quy mô thí điểm, sử dụng một máy siêu âm Hielscher UIP2000hd (2kW, 20kHz) trong hàng loạt và trong thiết lập dòng chảy liên tục.
Kết quả cho thấy khai thác siêu âm với ethanol là đáng kể (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.
Máy chiết siêu âm hiệu suất cao
Hệ thống khai thác siêu âm Hielscher được sử dụng trên toàn thế giới trong thực phẩm và dược phẩm để sản xuất thương mại chiết xuất thực vật chất lượng cao được sử dụng làm chất bổ sung chế độ ăn uống và dược phẩm. Cho dù bạn muốn sản xuất các lô trà pha lạnh nhỏ hơn hoặc chế biến một lượng lớn chiết xuất polyphenol / catechin chất lượng cao, Hielscher Ultrasonics có máy vắt siêu âm phù hợp cho bạn. Các ultrasonicators là dễ dàng và an toàn để hoạt động. Phần mềm trực quan và điều khiển kỹ thuật số thông qua màn hình cảm ứng cho phép điều khiển quy trình chính xác. Sự mạnh mẽ của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Sonicator loại đầu dò UP100H để chiết xuất catechin từ lá trà
Tiêu chuẩn hóa quá trình với Hielscher Ultrasonics
Chiết xuất cấp thực phẩm và dược phẩm phải được sản xuất theo Thực hành sản xuất tốt (GMP) và theo các thông số kỹ thuật chế biến được tiêu chuẩn hóa. Hệ thống khai thác kỹ thuật số của Hielscher Ultrasonics đi kèm với phần mềm thông minh, giúp dễ dàng thiết lập và kiểm soát quá trình sonication chính xác. Ghi dữ liệu tự động ghi tất cả các thông số quá trình siêu âm như năng lượng siêu âm (tổng năng lượng và năng lượng ròng), biên độ, nhiệt độ, áp suất (khi cảm biến nhiệt độ và áp suất được gắn) với dấu ngày và giờ trên thẻ SD tích hợp. Điều này cho phép bạn sửa đổi từng lô xử lý siêu âm. Đồng thời, khả năng tái sản xuất và chất lượng sản phẩm cao liên tục được đảm bảo.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Đồng nhất siêu âm công suất cao từ phòng thí nghiệm đến phi công và Công nghiệp vảy.
Văn học/Tài liệu tham khảo
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Chúng tôi, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Tối ưu hóa các thông số chiết xuất epigallocatechin gallate bằng nước nóng thông thường và phương pháp hỗ trợ siêu âm từ trà xanh. Chế biến thực phẩm và chế phẩm sinh học 111 (2018). 37–44.
- Banerjee, S., Chatterjee, J. (2015): Chiến lược chiết xuất hiệu quả các phân tử sinh học trà (Camellia sinensis). J. Khoa học thực phẩm 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): Tối ưu hóa Sonotrode siêu âm hỗ trợ khai thác Proanthocyanidins từ Brewers' Spent Grains. Chất chống oxy hóa 2019, 8, 282.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Siêu âm hàng loạt và liên tục hỗ trợ chiết xuất lá Boldo (Peumus boldus Mol.). Tạp chí Quốc tế về Khoa học Phân tử 14, 2013. 5750-5764.
- K.S. Suslick, K. Othmer, "Bách khoa toàn thư về công nghệ hóa học"; Tái bản lần thứ 4 J. Wiley & Con trai: New York, 1998, tập 26, trang 517-541.
Sự thật đáng biết
khai thác siêu âm – Nguyên tắc làm việc
Khai thác siêu âm là một phương pháp cơ học để giải phóng và cô lập hợp chất nội bào từ ma trận tế bào như tế bào thực vật. Khi sóng siêu âm công suất cao được kết hợp thành bùn (ví dụ bao gồm các hạt thực vật được ngâm trong nước hoặc dung môi), sóng siêu âm năng lượng cao tạo ra sự xâm thực. Hiện tượng xâm thực dẫn đến nhiệt độ khắc nghiệt, áp suất, tốc độ sưởi ấm / làm mát, chênh lệch áp suất và lực cắt cao trong môi trường. Khi bong bóng xâm thực nổ tung trên bề mặt chất rắn (như hạt, tế bào thực vật, mô, v.v.), các tia vi mô và va chạm giữa các hạt tạo ra các hiệu ứng như bong tróc bề mặt, xói mòn và phân hủy hạt. Ngoài ra, sự nổ tung của bong bóng xâm thực trong môi trường lỏng tạo ra nhiễu loạn vĩ mô và trộn vi mô.
Chiếu xạ siêu âm đại diện cho một cách hiệu quả để tăng cường quá trình chuyển khối lượng, vì sonication dẫn đến xâm thực và các cơ chế liên quan của nó như chuyển động vi mô của máy bay phản lực chất lỏng, nén và giải nén trong vật liệu với sự gián đoạn tiếp theo của thành tế bào, cũng như tốc độ làm nóng và làm mát cao.
Chiết xuất siêu âm từ tế bào thực vật: mặt cắt ngang bằng kính hiển vi (TS) cho thấy cơ chế hoạt động trong quá trình chiết xuất siêu âm từ tế bào (độ phóng đại 2000x) [nguồn: Vilkhu et al. 2011]
Ultrasonication của các mảnh vật liệu thực vật ma trận của tế bào thực vật và tăng cường hydrat hóa của cùng. Chemat et al. (2015) kết luận rằng khai thác siêu âm các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật là kết quả của các cơ chế độc lập hoặc kết hợp khác nhau bao gồm phân mảnh, xói mòn, mao dẫn, detexturation, và sonoporation. Những hiệu ứng này phá vỡ thành tế bào, cải thiện chuyển khối lượng bằng cách đẩy dung môi vào tế bào và hút dung môi nạp hợp chất phyto ra ngoài, và đảm bảo chuyển động của chất lỏng bằng cách trộn vi mô.
Những lợi thế chính của khai thác siêu âm là gì?
- Quy trình nhanh chóng và sản lượng cao
- Tiêu thụ năng lượng thấp
- Giảm chi phí xử lý
- Công nghệ không nhiệt
- Độ tinh khiết cao hơn
- Công nghệ xanh
Acoustic Cavitation và tác dụng của nó
Trong chất lỏng, sóng siêu âm tạo ra các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp xen kẽ cường độ cao, dẫn đến sự hình thành các bong bóng xâm thực. Trải qua nhiều chu kỳ áp suất, các bong bóng xâm thực phát triển cho đến khi chúng đạt đến giới hạn, nơi bong bóng không thể hấp thụ nhiều năng lượng hơn. Tại thời điểm này, bong bóng nổ tung dữ dội. Trong quá trình nổ bong bóng, các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao lên đến 5000K, áp suất lên đến 2000atm, tốc độ sưởi ấm / làm mát rất cao và chênh lệch áp suất xảy ra. Vì động lực sụp đổ bong bóng nhanh hơn khối lượng và truyền nhiệt, năng lượng trong khoang sụp đổ bị giới hạn trong một khu vực rất nhỏ, còn được gọi là "điểm nóng". Sự nổ tung của bong bóng xâm thực cũng dẫn đến các nhiễu loạn vi mô, các tia chất lỏng có vận tốc lên tới 280m / s và dẫn đến lực cắt. Hiện tượng này được gọi là siêu âm hoặc cavitation âm thanh.
Chiết xuất siêu âm dựa trên xâm thực âm thanh và lực cắt thủy động lực học của nó
Catechin
Trà xanh được biết là rất giàu polyphenol như axit caffeic, axit gallic, catechin, epicatechin, gallocatechin, catechin gallate, gallocatechin gallate, epicatechin gallate, epigallocatechin và epigallocatechin gallate (EGCG), làm cho trà xanh trở thành thực phẩm sức khỏe phổ biến được tiêu thụ dưới dạng đồ uống và chiết xuất. EGCG là một catechin nổi tiếng, có mặt với số lượng cao trong lá trà xanh khô (7380 mg mỗi 100 g), trà trắng (4245 mg mỗi 100 g) và với số lượng nhỏ hơn trong trà đen (936 mg mỗi 100 g). Trong quá trình sản xuất trà đen, catechin chủ yếu được chuyển đổi thành theaflavin và thearubigins thông qua polyphenol oxidase.
Lợi ích sức khỏe của Epigallocatechin Gallate (EGCG)
Từ nhóm catechin, epigallocatechin gallate (EGCG) là loại được nghiên cứu nhiều nhất và hứa hẹn nhất. Từ chống ung thư, chống oxy hóa, chống viêm, chống xơ hóa, chống collagenase đến tăng cường hệ thống miễn dịch và tác dụng chống lão hóa, EGCG cho thấy nhiều lợi ích và do đó được tiêu thụ dưới dạng đồ uống trà xanh cũng như dưới dạng bổ sung chế độ ăn uống như viên nang, bột, viên nén, v.v.
Các nghiên cứu cho thấy các catechin như epigallocatechin gallate (EGCG) có thể làm giảm viêm và có thể ngăn ngừa một số bệnh mãn tính, chẳng hạn như bệnh tim, tiểu đường và một số dạng ung thư.
EGCG và tác dụng chống ung thư của nó
Vì ung thư là một căn bệnh thường đe dọa tính mạng, các đặc tính chống ung thư của EGCG đang được nghiên cứu nặng nề. Các nghiên cứu cho thấy EGCG có thể ức chế sự hình thành khối u bằng cách giảm hoặc loại bỏ các tác dụng gây ung thư. Có những phát hiện cho thấy EGCG ngăn ngừa sự hình thành khối u gan liên quan đến béo phì do diethylnitrosamine bằng cách ức chế trục IGF / IGF-1R, cải thiện tình trạng tăng insulin máu và giảm viêm mãn tính. Một cơ khí khác về tác dụng chống ung thư của EGCG là ức chế sự hình thành mạch và do đó hạn chế sự tăng sinh khối u.
EGCG và tác dụng chống oxy hóa của nó
Vô số quá trình chống oxy hóa xảy ra trong cơ thể con người và góp phần vào sức khỏe, sức mạnh và hạnh phúc. EGCG là một chất chống oxy hóa. Chất chống oxy hóa có thể bảo vệ chống lại tổn thương tế bào bằng cách nhặt rác các gốc tự do và trung hòa chúng. Các vòng phenol trong cấu trúc EGCG hoạt động như bẫy điện tử và nhặt rác các gốc tự do, ức chế sự hình thành các loại oxy phản ứng và giảm thiệt hại do stress oxy hóa.
EGCG và tác dụng chống viêm của nó
Viêm có thể được gây ra bởi bệnh tật, căng thẳng mãn tính và ô nhiễm môi trường. Cơ thể phản ứng với các yếu tố căng thẳng như vậy bằng viêm, được đặc trưng bởi sự tập hợp của một số lượng lớn các tế bào miễn dịch tại các vị trí viêm, giải phóng các cytokine tiền viêm và các loại oxy / nitơ phản ứng (ROS / RNS). ROS / RNS có liên quan đến việc kích hoạt yếu tố phiên mã NF-B và protein hoạt hóa-(AP-)1. Sau khi kích hoạt, NF-jB và AP-1 chuyển từ tế bào chất sang nhân và điều chỉnh một loạt các biểu hiện gen viêm, sau đó gây ra phản ứng viêm trầm trọng hơn và tổn thương mô.
EGCG ức chế sự truyền NF-B và AP-1 mà sự biểu hiện của iNOS và COX-2 được điều chỉnh giảm chủ yếu bằng cách nhặt rác oxit nitric, peroxynitrit và các ROS / RNS khác và việc sản xuất các yếu tố viêm bị giảm.
EGCG và tác dụng của nó đối với việc thúc đẩy tạo xương
Loãng xương là một bệnh nghiêm trọng đặc trưng bởi sự thoái hóa của ma trận xương và mất mật độ xương. EGCG cho thấy tác dụng điều tiết đối với chuyển hóa xương. EGCG có thể gây ra apoptosis của nguyên bào xương và ức chế sự hình thành nguyên bào xương bằng cách ngăn chặn sự tạo ra NF-B và IL-1b. Hơn nữa, nó có thể thúc đẩy sự hình thành các nốt xương khoáng hóa.
[cf. Chenyu Chu; Giả Đằng; Diệp Mẫn; Yili Qu (2017): Chiết xuất trà xanh epigallocatechin-3-gallate cho các phương pháp điều trị khác nhau. BioMed Research International Vol. 2017]