Extraction of catechins from decaff

Extraction of catechins from decaffeinated green tea for development of nanoemulsion using palm oil and sunflower oil based lipid carrier systems

Pravin Vasantrao Gadkari, Manohar Balaraman,
Show more
doi:10.1016/j.jfoodeng.2014.09.027
Get rights and content
Highlights
•
Extraction modeling of catechins from supercritical CO2 decaffeinated green tea.
•
Sunflower oil and Palm oil along with dual surfactant used for making nanoemulsion.
•
High pressure homogenization based nanoemulsions.
•
Physicochemical stability of catechins nanoemulsion under accelerated aging conditions.
Abstract
Catechins were extracted using hot water at various temperatures from supercritical CO2 decaffeinated green tea. The catechins extract were encapsulated at a concentration of 0.1% (w/w) in lipid based nanoemulsion delivery systems using sunflower oil and palm oil with the combination of hydrophilic and lipophilic emulsifiers. Four different formulations were prepared in a two-step process involving high shear and high pressure homogenization. The formulations were characterized for their physicochemical properties such as mean emulsion size, pH, conductivity, refractive index, peroxide value and physical stability under accelerated aging. The presence of catechins in the encapsulated matrix was confirmed by conducting different chemical assays. The oxidation of nanoemulsions was successfully arrested by the catechins in all the formulations. Physically and chemically stable emulsions were obtained from sunflower oil with no significant variation in droplet diameter, conductivity, refractive index and pH up to 14 days.

Keywords
Supercritical CO2 decaffeinated green tea; Catechins; High pressure homogenizer; Nanoemulsion; Physicochemical stability
1. Introduction
Green tea catechins have gained attention in many life science research studies due to positive physiological effects combined with antimutagenic, anticarcinogenic and antitumerogenic activities (Yang et al., 2011). The green tea contains the group of flavonoids with the major catechins such as (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epigallocatechin gallate (EGCG), (-)-epicatechin (EC) and (-)-epicatechin gallate (ECG), and they find favors among industry and consumer groups (Li et al., 2012). These catechins have strong antioxidant and free radical scavenging activity, and they have been tested as antimicrobial and antiviral agent (Almajano et al., 2008 and Weber et al., 2003). In green tea, the catechins are the most important bioactive ingredients than the caffeine; many countries have already recommended limitation on daily intake of caffeine in food depending on gender; age and body weight (Bailey et al., 2001). Supercritical CO2 is one of the best solvent for separation of caffeine selectively from the fresh green tea without affecting the quality of catechins (Kim et al., 2008). So the decaffeinated green tea produced using supercritical CO2 process could be the potential source of major catechins (Vuong and Roach, 2014). There are many studies reported on extraction of catechins with different solvent systems such as water, methanol, ethanol and acetonitrile with various concentration and at different temperatures (Gadkari et al., 2014, Lin et al., 2003 and Perva-Uzunalić et al., 2006) Process conditions such as solvent to material ratio, temperature and type of solvent have been studied for optimum extraction (Vuong et al., 2011). Understanding of mass transfer phenomenon at the solid–liquid interface is essential in scaling up of the extraction process from analytical to pilot scale and consequent development of industrial processes.

Many research reports indicate that the bioavailability of catechins is very poor due to their large molecular size and number of hydrogen bonds (Lante and Friso, 2013). Therefore, effective oral delivery of catechins via encapsulation in nanometric size carriers, such as oil in water (O/W) nanoemulsions, liposomes and micro-encapsulation can overcome the problem of their bioavailability and improve their efficacy (Rodrigues et al., 2013 and Kim et al., 2012). Nanoemulsions are optimal delivery systems because (i) they can be formulated with all natural ingredients showing minimal impact on organoleptic properties of food; (ii) they are able to preserve the properties of bioactive compounds in near natural form when subjected to different storage conditions; (iii) bioavailability is increased upon ingestion due to increased solubility at lesser particle size (Sessa et al., 2013). There are many methods to make the emulsions such as high shear homogenization (HSH) and high pressure homogenization (HPH) but nowadays HPH techniques are mostly used to make nanoemulsion based delivery system due to reduced droplet size (Gadkari and Balaraman, 2013). There are several parameters such as pH, conductivity, storage temperature affect the physiochemical nature of the emulsions which finally reflect the stability of emulsions during storage (Ananingsih et al., 2013 and Heertje, 2013). Stability of emulsions is measured by microstructural observations, creaming index, particle size determination, zeta potential analysis, peroxide value and conjugate diene determination, phase separation determination (Lante and Friso, 2013 and Zarena et al., 2012).

The objectives of the present study are to model extraction kinetics of major catechins at different temperatures from supercritical CO2 decaffeinated green tea and to make the stable deliverable form of catechins concentrates into nanoemulsion based systems. The physicochemical characterization and stability of the formulated emulsions were investigated. The emulsions were evaluated for its particle size, microstructure, rheology, total polyphenol content, antioxidant capacity (FRAP) and total flavonoid content.

2. Materials and methods
2.1. Materials

Fresh green tea leaves (Camellia sinensis L.) were procured from M/s Dollar Tea Estate, Ooty, India. The decaffeination of fresh green tea was carried out at pressure 250 bar, and temperature 50 °C using supercritical CO2 and the final moisture content of decaffeinated tea was brought down to 8.05% (w/w). The decaffeinated tea was pulverized in an analytical mill (Model-A10, IKA-WERK, Germany) and using sieve analysis the average particle size measured to 750 μm. The authenticated standard components EGC, ECG, EGCG, EC, Gallic acid, rutin, trolox, and the chemicals such as Ferric chloride (FeCl3), 2, 4, 6-tris (2-pyridyl)-s-triazine (TPTZ), Folin ciocalteu reagent, Tween-20 and Tween-80 were obtained from Sigma–Aldrich Company Ltd. (Stein Cheim, Germany). Xylenol orange tetrasodium salt (M = 760.60 g/mol), HPLC grade solvents such as methanol and water were from Merck India Ltd, Mumbai, India. Soya lecithin was obtained from Wako Pure Chemicals Industries Pvt. Ltd., Japan. Refined sunflower oil (SFO) and refined palm oil (PO) were procured from a local supermarket at Mysore, India.

2.2. Extraction of catechins from decaffeinated green tea

4 g of decaffeinated green tea with average particle diameter 750 μm was extracted with 200 ml of deionized water. The material to solvent ratio of 1:50 was maintained throughout the extraction process as per previous studies carried out in the literature (Gadkari and Balaraman, 2013 and Vuong et al., 2011). Extractions were performed at five different temperatures (50, 60, 70, 80 and 90 °C) and during each treatment, 5 ml of samples was taken periodically at 5, 10, 20, 40 and 80 min, cooled quickly and stored at 4 °C until HPLC analysis was performed. The samples were analyzed using HPLC as detailed in our previous studies (Gadkari et al., 2014). All the experiments were carried out in duplicates.

2.3. Mathematical modeling of extraction

The catechins present in the matrix of the green tea must transfer to the solvent phase by dissolution or desorption which leads to the diffusion of the solute through the solid matrix to the solvent phase. In the mass transfer process of leaching, diffusion coefficient is the major driving force. Throughout the process of unsteady state mass transfer, the intra particle diffusion is controlling the rate of process. The experimental data were analyzed with a simplified mathematical model derived from Fick’s second law. The following assumptions were followed to study the model:

1.
Particles are considered as a spherical shape with a radius (r).
2.
The catechins are present in the solid matrix uniformly.
3.
The content of individual catechins in the solid matrix varies with time (t) and distance.
4.
The extraction of catechins occurs in a single step.
5.
At the interface, thermodynamic equilibrium is established.
Therefore by applying the Fick’s second law:

equation(1)
View the MathML source
Turn MathJax on

where C denotes the concentration of solute (catechins) within spherical particle, the initial and boundary conditions are as below:
View the MathML source
Turn MathJax on

Diffusivity is an important property in the leaching process affecting the entire diffusion process. The Fickian approach can be employed assuming no change of the effective diffusivity with solute concentration and negligible external resistance to mass transfer. The most general solution given for Eq. (1) is given as follows (Aguerre et al., 1985):

equation(2)
View the MathML source
Turn MathJax on

where the dimensionless concentration (C∗ ),View the MathML source and C∞ is the concentration of solute at infinity, View the MathML source is the average concentration of catechins in solvent phase, C0 is the concentration of solute at time (t = 0), and D is the diffusion coefficient for solute (m2/s).
When Fourier number (F0), defined as View the MathML source, is greater than 0.1, all terms other than n = 1 can be neglected and Eq. (2) is simplified as follows:

equation(3)
View the MathML source
Turn MathJax on

From the slope of the plot of ln C∗ versus time, one can determine the value

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Catechins สกัดจากชาเขียวที่ไม่มีกาเฟอีนเพื่อการพัฒนาของ nanoemulsion โดยใช้น้ำมันปาล์มและน้ำมันดอกทานตะวันโดยใช้ระบบการขนส่งไขมันPravin Vasantrao Gadkari, Manohar Balaraman ดูเพิ่มเติมdoi:10.1016/j.jfoodeng.2014.09.027ได้รับสิทธิและเนื้อหาไฮไลท์•แยกโมเดลของ catechins จาก supercritical CO2 ไม่มีกาเฟอีนชาเขียว•น้ำมันดอกทานตะวันและน้ำมันปาล์มกับ surfactant ที่สองใช้สำหรับการทำ nanoemulsion•ความดันสูง homogenization ตาม nanoemulsions•ความมั่นคง physicochemical ของ catechins nanoemulsion ภายใต้เงื่อนไขอายุรวดเร็วบทคัดย่อCatechins ถูกสกัดโดยใช้น้ำร้อนที่อุณหภูมิต่าง ๆ จากสรรพ supercritical CO2 ไม่มีกาเฟอีน สารสกัด catechins ที่นึ้ที่ความเข้มข้น 0.1% (w/w) ในระบบส่ง nanoemulsion ไขมันโดยใช้น้ำมันทานตะวันและน้ำมันปาล์ม ด้วยชุด emulsifiers hydrophilic และ lipophilic สูตรสี่แตกต่างกันถูกเตรียมไว้ในสองขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับแรงเฉือนสูงและความดันสูง homogenization สูตรที่มีลักษณะสำหรับคุณสมบัติ physicochemical ขนาดอิมัลชันหมายถึง pH นำ ดรรชนี ค่าเปอร์ออกไซด์ และความมั่นคงทางกายภาพภายใต้การเร่งอายุ ของ catechins ในเมตริกซ์สรุปได้รับการยืนยัน โดยทำ assays เคมีแตกต่างกัน ออกซิเดชันของ nanoemulsions ถูกจับกุม โดย catechins ในสูตรทั้งหมดเรียบร้อยแล้ว ทางกายภาพ และสารเคมีเสถียรภาพ emulsions ได้รับจากน้ำมันดอกทานตะวันกับไม่เปลี่ยนแปลงที่สำคัญในเส้นผ่าศูนย์กลางของหยด นำ ดรรชนีหักเห และค่า pH ค่าวันที่ 14คำสำคัญSupercritical CO2 ไม่มีกาเฟอีนชาเขียว Catechins ความดันสูง homogenizer Nanoemulsion Physicochemical เสถียรภาพ1. บทนำCatechins ในชาเขียวได้รับความสนใจในหลายงานวิจัยวิทยาศาสตร์ศึกษาเนื่องจากสรีรวิทยาผลบวกรวมกับ antimutagenic, anticarcinogenic และ antitumerogenic กิจกรรม (Yang et al., 2011) ชาเขียวประกอบด้วยกลุ่มของ flavonoids มี catechins หลักเช่น (-) -epigallocatechin (EGC), (-) -epigallocatechin gallate (EGCG), (-) -epicatechin (EC) และ (-) -epicatechin gallate (ECG), และพวกเขาหาหอมระหว่างกลุ่มอุตสาหกรรมและผู้บริโภค (Li et al., 2012) Catechins เหล่านี้มีสารต้านอนุมูลอิสระที่แรงและอนุมูลอิสระ scavenging กิจกรรม และพวกเขาได้รับการทดสอบเป็นแทนต้านจุลชีพ และยาต้านไวรัส (Almajano et al., 2008 และแบ่งแยกและ al., 2003) ชาเขียว catechins มีส่วนผสมสำคัญกรรมการกกว่าคาเฟอีน หลายประเทศได้แนะนำข้อจำกัดในการบริโภคประจำวันของคาเฟอีนในอาหารขึ้นอยู่กับเพศ ร่างกายและอายุน้ำหนัก (Bailey และ al., 2001) Supercritical CO2 เป็นตัวทำละลายที่ดีที่สุดสำหรับแยกของคาเฟอีนจากชาเขียวสดโดยไม่มีผลกระทบต่อคุณภาพของ catechins (Kim et al., 2008) เลือกอย่างใดอย่างหนึ่ง ดังนั้น ชาเขียวไม่มีกาเฟอีนที่ผลิตโดยใช้กระบวนการ supercritical CO2 อาจเป็นแหล่งที่มีศักยภาพของ catechins หลัก (ววงและโรช 2014) มีการศึกษาหลายรายงานในสกัด catechins ด้วยระบบตัวทำละลายต่าง ๆ เช่นน้ำ เมทานอล เอทานอล และ acetonitrile กับความเข้มข้นต่าง ๆ และที่อุณหภูมิแตกต่างกัน (Gadkari et al., 2014, Lin et al., 2003 และ Perva Uzunalić และ al., 2006) ได้ศึกษากระบวนการเงื่อนไขเช่นตัวทำละลายอัตราส่วนวัสดุ อุณหภูมิ และชนิดของตัวทำละลายการสกัดที่เหมาะสม (ววง et al , 2011) ทำความเข้าใจปรากฏการณ์การถ่ายโอนมวลในอินเทอร์เฟสของแข็ง – ของเหลวเป็นสิ่งจำเป็นในการปรับค่าของการสกัดจากวิเคราะห์ระดับนำร่องการพัฒนาผลลัพธ์ของกระบวนการอุตสาหกรรมMany research reports indicate that the bioavailability of catechins is very poor due to their large molecular size and number of hydrogen bonds (Lante and Friso, 2013). Therefore, effective oral delivery of catechins via encapsulation in nanometric size carriers, such as oil in water (O/W) nanoemulsions, liposomes and micro-encapsulation can overcome the problem of their bioavailability and improve their efficacy (Rodrigues et al., 2013 and Kim et al., 2012). Nanoemulsions are optimal delivery systems because (i) they can be formulated with all natural ingredients showing minimal impact on organoleptic properties of food; (ii) they are able to preserve the properties of bioactive compounds in near natural form when subjected to different storage conditions; (iii) bioavailability is increased upon ingestion due to increased solubility at lesser particle size (Sessa et al., 2013). There are many methods to make the emulsions such as high shear homogenization (HSH) and high pressure homogenization (HPH) but nowadays HPH techniques are mostly used to make nanoemulsion based delivery system due to reduced droplet size (Gadkari and Balaraman, 2013). There are several parameters such as pH, conductivity, storage temperature affect the physiochemical nature of the emulsions which finally reflect the stability of emulsions during storage (Ananingsih et al., 2013 and Heertje, 2013). Stability of emulsions is measured by microstructural observations, creaming index, particle size determination, zeta potential analysis, peroxide value and conjugate diene determination, phase separation determination (Lante and Friso, 2013 and Zarena et al., 2012).วัตถุประสงค์ของการศึกษาปัจจุบันจะรุ่นสกัดจลนพลศาสตร์ของ catechins สำคัญที่อุณหภูมิแตกต่างจากชาเขียวไม่มีกาเฟอีน CO2 supercritical และทำฟอร์มสิ่งที่จัดส่งมีเสถียรภาพของ catechins สารสกัดเป็น nanoemulsion ใช้ระบบ คุณลักษณะ physicochemical และเสถียรภาพของ formulated emulsions ถูกตรวจสอบ มีประเมิน emulsions ขนาดอนุภาค ต่อโครงสร้างจุลภาค ใช้งานกับ เนื้อหารวม polyphenol หม่อน (FRAP) และ flavonoid รวมเนื้อหา2. วัสดุและวิธีการ2.1. วัสดุใบชาเขียวสด (Camellia sinensis L.) ถูกค้นหาจากสเตท M/s ดอลลาร์ อูตี้ อินเดีย Decaffeination ของชาเขียวสดถูกดำเนินการที่แรงดัน 250 บาร์ และอุณหภูมิ 50 ° C ใช้ supercritical CO2 และชื้นสุดท้ายของชาที่ไม่มีกาเฟอีนถูกนำลง 8.05% (w/w) ชาไม่มีกาเฟอีนถูกคลุกในโรงวิเคราะห์ (รุ่น A10, IKA-WERK เยอรมนี) แล้วใช้ตะแกรงวิเคราะห์ขนาดอนุภาคโดยเฉลี่ยวัดไป 750 μm ส่วนประกอบมาตรฐานรับรองความถูกต้อง EGC, ECG, EGCG, EC กรด Gallic, rutin, trolox และเคมีภัณฑ์เช่นคคลอไรด์ (FeCl3), 2, 4, 6-ตรี (2-pyridyl) - s - triazine (TPTZ), รีเอเจนต์ Folin ciocalteu, Tween 80 และ Tween-20 ได้รับมาจากบริษัทซิก-Aldrich จำกัด (สไตน์แชบเด๊า เยอรมนี) เกลือส้ม tetrasodium Xylenol (M =โมล 760.60 g), HPLC เกรดหรือสารทำละลายเมทานอลและน้ำที่ได้จากบริษัทเมอร์ค จำกัดอินเดีย มุมไบ อินเดีย ถั่วเหลืองเลซิตินได้รับจาก Wako เพียวเคมีอุตสาหกรรม pvt. Ltd. ประเทศญี่ปุ่น น้ำมันดอกทานตะวันบริสุทธิ์ (SFO) และน้ำมันปาล์มบริสุทธิ์ (ปอ) ถูกค้นหาจากซุปเปอร์มาร์เก็ตที่มัยซอร์ อินเดีย2.2 การสกัด catechins จากชาเขียวที่ไม่มีกาเฟอีน4 กรัมของชาเขียวไม่มีกาเฟอีนกับ μm 750 เส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ยของอนุภาคถูกสกัด ด้วยน้ำ deionized 200 มล วัสดุตัวทำละลายอัตราส่วน 1:50 ถูกรักษาตลอดกระบวนการแยกสำหรับแต่ละการศึกษาก่อนหน้านี้ดำเนินการในวรรณคดี (Gadkari และ Balaraman, 2013 และเวือง et al., 2011) ดำเนินสกัด ที่อุณหภูมิแตกต่างกัน 5 (50, 60, 70, 80 และ 90 ° C) และ ในแต่ละทรีทเม้นต์ 5 มล.ของตัวอย่างมาเป็นระยะ ๆ ที่ 5, 10, 20, 40 และ 80 นาที ระบายความร้อนด้วยอย่างรวดเร็ว และจัดเก็บที่ 4 ° C จนกว่าจะทำการวิเคราะห์ HPLC ตัวอย่างได้วิเคราะห์โดยใช้ HPLC เป็นรายละเอียดในการศึกษาก่อนหน้านี้ของเรา (Gadkari et al., 2014) ทดลองทั้งหมดได้ดำเนินการซ้ำ2.3. คณิตศาสตร์การสร้างโมเดลของสกัดCatechins ในเมตริกซ์ของชาเขียวต้องโอนย้ายไปเฟสตัวทำละลาย โดยการยุบหรือ desorption ซึ่งนำไปสู่การแพร่ของตัวถูกละลายผ่านเมทริกซ์แข็งระยะตัวทำละลาย ในกระบวนการถ่ายโอนมวลของละลาย สัมประสิทธิ์การแพร่เป็นแรงผลักดันสำคัญ ตลอดกระบวนการโอนย้ายมวลสถานะ unsteady แพร่อนุภาคภายในคือการควบคุมอัตราการ ข้อมูลทดลองถูกวิเคราะห์ ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ภาษาที่มาจากกฎหมายสองของ Fick ตามสมมติฐานต่อไปนี้เพื่อศึกษารูปแบบ:1อนุภาคจะถือว่าเป็นรูปทรงกลมมีรัศมี (r)2Catechins มีอยู่ในเมทริกซ์แข็งสม่ำเสมอเมื่อเทียบเคียง3เนื้อหาของ catechins แต่ละตัวในเมทริกซ์แข็งกับเวลา (t) และระยะทางแตกต่างกันไป4การสกัด catechins ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนเดียว5เป็นสร้างสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ที่อินเตอร์เฟซดังนั้นจึง ใช้กฎหมายสองของ Fick โดย:equation(1)ดูต้น MathMLเปิด MathJaxC แสดงถึงความเข้มข้นของตัวถูกละลาย (catechins) ภายในอนุภาคทรงกลม เริ่มต้นและเงื่อนไขขอบที่เป็นด้านล่าง:ดูต้น MathMLเปิด MathJaxDiffusivity เป็นลักษณะสำคัญในกระบวนการ leaching ซึ่งส่งผลกระทบต่อการแพร่ทั้งหมด วิธี Fickian สามารถจ้างได้โดยไม่เปลี่ยน diffusivity มีประสิทธิภาพมีความเข้มข้นของตัวถูกละลายและความต้านทานภายนอกระยะการถ่ายโอนมวล การแก้ปัญหาทั่วไปส่วนใหญ่สำหรับ Eq. (1) ได้ดังนี้ (Aguerre และ al., 1985):equation(2)ดูต้น MathMLเปิด MathJaxที่ความเข้มข้น (C∗), dimensionless ดูต้น MathML และ C∞ เป็นความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่อินฟินิตี้ MathML แหล่งมีความเข้มข้นเฉลี่ยของ catechins ในเฟสตัวทำละลาย C0 เป็นความเข้มข้นของตัวถูกละลายในเวลา (t = 0), และ D คือ สัมประสิทธิ์การแพร่ในตัว (m2/s)เมื่อเลขฟูรีเย (F0), กำหนดดูต้น MathML เป็นมากกว่า 0.1 เงื่อนไขทั้งหมดไม่ใช่ n = 1 สามารถถูกที่ไม่มีกิจกรรม และประยุกต์ Eq. (2) ดังนี้:equation(3)ดูต้น MathMLเปิด MathJaxจากความชันของพล็อตของ ln C∗ เมื่อเทียบกับเวลา หนึ่งสามารถกำหนดค่า

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สกัดจาก catechins ชาเขียวไม่มีคาเฟอีนสำหรับการพัฒนาของ nanoemulsion ใช้น้ำมันปาล์มและน้ำมันดอกทานตะวันที่ใช้ระบบการให้บริการไขมันPravin Vasantrao Gadkari, มาโนฮาร์ Balaraman, แสดงเพิ่มเติมดอย: 10.1016 / j.jfoodeng.2014.09.027 รับสิทธิและเนื้อหาไฮไลท์•การสร้างแบบจำลองการสกัดcatechins จาก CO2 supercritical ไม่มีคาเฟอีนชาเขียว. •น้ำมันดอกทานตะวันและน้ำมันปาล์มพร้อมกับลดแรงตึงผิวคู่ใช้สำหรับการทำ nanoemulsion. •เนื้อเดียวกันแรงดันสูงตาม nanoemulsions. •เสถียรภาพทางเคมีกายภาพของ catechins nanoemulsion ภายใต้เงื่อนไขที่เร่งอายุ. บทคัดย่อคาเทชินถูกสกัดโดยใช้น้ำร้อนที่ต่างๆอุณหภูมิ CO2 supercritical ไม่มีคาเฟอีนในชาเขียว catechins ถูกห่อหุ้มสารสกัดที่ความเข้มข้น 0.1% โดย (w / w) ในไขมันตามระบบการจัดส่ง nanoemulsion ใช้น้ำมันดอกทานตะวันและน้ำมันปาล์มที่มีการรวมกันของ emulsifiers น้ำและ lipophilic สี่สูตรที่แตกต่างได้จัดทำขึ้นเป็นกระบวนการที่สองขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการเฉือนสูงและความดันสูงทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน สูตรโดดเด่นสำหรับสมบัติทางเคมีกายภาพของพวกเขาเช่นค่าเฉลี่ยขนาดอิมัลชันค่า pH การนำดัชนีหักเหค่าเปอร์ออกไซด์และความมั่นคงทางกายภาพภายใต้การเร่งอายุ การปรากฏตัวของ catechins ในเมทริกซ์ห่อหุ้มได้รับการยืนยันโดยการดำเนินการตรวจทางเคมีที่แตกต่างกัน ออกซิเดชันของ nanoemulsions ถูกจับกุมประสบความสำเร็จโดย catechins ในสูตรทั้งหมด ทางร่างกายและทางเคมีอิมัลชันที่มีเสถียรภาพที่ได้รับจากน้ำมันดอกทานตะวันที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญไม่มีเส้นผ่าศูนย์กลางหยดการนำดัชนีหักเหของแสงและค่า pH ถึง 14 วัน. คำCO2 Supercritical ไม่มีคาเฟอีนชาเขียว; catechins; แรงดันสูง homogenizer; nanoemulsion; เสถียรภาพทางเคมีกายภาพ1 บทนำcatechins ชาเขียวได้รับความสนใจในการศึกษาวิจัยด้านวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตจำนวนมากเนื่องจากผลกระทบทางสรีรวิทยาบวกรวมกับฤทธิ์ยับยั้งการกลายกิจกรรมมะเร็งและ antitumerogenic (Yang et al., 2011) ชาเขียวมีกลุ่มของ flavonoids กับ catechins ที่สำคัญเช่น (-) - epigallocatechin (EGC) (-) - epigallocatechin gallate (EGCG) (-) - epicatechin (EC) และ (-) - epicatechin gallate (ECG ) และพวกเขาพบความโปรดปรานในกลุ่มอุตสาหกรรมและผู้บริโภค (Li et al., 2012) catechins เหล่านี้มีสารต้านอนุมูลอิสระที่แข็งแกร่งและต้านอนุมูลอิสระและพวกเขาได้รับการทดสอบเป็นสารต้านจุลชีพและไวรัส (Almajano et al., 2008 และเวเบอร์ et al., 2003) ในชาเขียว catechins ที่มีส่วนผสมที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดกว่าคาเฟอีน; หลายประเทศได้แนะนำข้อ จำกัด อยู่แล้วในการบริโภคประจำวันของคาเฟอีนในอาหารขึ้นอยู่กับเพศ อายุและน้ำหนักตัว (เบลีย์ et al., 2001) Supercritical CO2 เป็นหนึ่งในตัวทำละลายที่ดีที่สุดสำหรับการแยกการคัดเลือกของคาเฟอีนจากชาเขียวสดโดยไม่ต้องมีผลกระทบต่อคุณภาพของ catechins (Kim et al., 2008) ดังนั้นชาเขียวไม่มีคาเฟอีนที่ผลิตโดยใช้กระบวนการ CO2 supercritical อาจจะเป็นแหล่งที่มีศักยภาพของ catechins ที่สำคัญ (Vuong และแมลงสาบ 2014) มีการศึกษาหลายรายงานเกี่ยวกับการสกัด catechins กับระบบตัวทำละลายที่แตกต่างกันเช่นน้ำเมทานอลเอทานอลและ acetonitrile ที่มีความเข้มข้นต่างๆและที่อุณหภูมิที่แตกต่างกัน (Gadkari et al, มี. 2014 หลิน et al., 2003 และ Perva-Uzunalić et al, 2006) เงื่อนไขในกระบวนการดังกล่าวเป็นตัวทำละลายอัตราส่วนวัสดุอุณหภูมิและชนิดของตัวทำละลายได้รับการศึกษาที่เหมาะสมในการสกัด (Vuong et al., 2011) ความเข้าใจในปรากฏการณ์การถ่ายโอนมวลที่อินเตอร์เฟซที่เป็นของแข็งของเหลวเป็นสิ่งสำคัญในการปรับขึ้นจากกระบวนการสกัดที่ได้จากการวิเคราะห์จะเป็นนักบินขนาดและการพัฒนาผลเนื่องมาจากกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรม. รายงานการวิจัยจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าการดูดซึมของ catechins เป็นที่น่าสงสารมากเนื่องจากขนาดโมเลกุลขนาดใหญ่ และจำนวนของพันธะไฮโดรเจน (Lante และฟริโซ 2013) ดังนั้นการจัดส่งที่มีประสิทธิภาพในช่องปากของ catechins ผ่านการห่อหุ้มในผู้ให้บริการขนาด nanometric เช่นน้ำมันในน้ำ (O / W) nanoemulsions, ไลโปโซมและห่อหุ้มไมโครสามารถเอาชนะปัญหาที่เกิดจากการดูดซึมของพวกเขาและปรับปรุงประสิทธิภาพของพวกเขา (โรดริกู et al., 2013 และ คิม et al., 2012) Nanoemulsions มีระบบการจัดส่งที่ดีที่สุดเพราะ (i) พวกเขาสามารถนำสูตรที่มีส่วนผสมจากธรรมชาติทั้งหมดแสดงให้เห็นผลกระทบน้อยที่สุดต่อคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสของอาหาร (ii) พวกเขาจะสามารถรักษาคุณสมบัติของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในรูปแบบธรรมชาติที่อยู่ใกล้เมื่ออยู่ภายใต้สภาพการเก็บรักษาที่แตกต่างกัน (iii) การดูดซึมจะเพิ่มขึ้นเมื่อบริโภคเนื่องจากความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้นในขนาดอนุภาคน้อย (Sessa et al., 2013) มีหลายวิธีที่จะทำให้อีมัลชั่เช่นเนื้อเดียวกันเฉือนสูง (HSH) และทำให้เป็นเนื้อเดียวกันแรงดันสูง (HPH) แต่ปัจจุบันเทคนิค HPH ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อให้ nanoemulsion ระบบการจัดส่งตามเนื่องจากขนาดหยดที่ลดลง (Gadkari และ Balaraman 2013) มีตัวแปรหลายอย่างเช่นค่า pH, การนำส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิการเก็บรักษาลักษณะทางเคมีกายภาพของอิมัลชันซึ่งในที่สุดก็สะท้อนให้เห็นถึงความมั่นคงของอิมัลชันในช่วงที่มีการจัดเก็บข้อมูล (Ananingsih et al., 2013 และ Heertje 2013) เสถียรภาพของอิมัลชันที่วัดโดยการสังเกตจุลภาคดัชนีครีมการกำหนดขนาดอนุภาคการวิเคราะห์ศักยภาพซีตาค่าเปอร์ออกไซด์และความมุ่งมั่น diene ผันการกำหนดแยกเฟส (Lante และฟริโซ 2013 และ Zarena et al., 2012). โดยมีวัตถุประสงค์ในปัจจุบัน การศึกษาที่มีการจำลองจลนพลศาสตร์สกัด catechins ที่สำคัญในอุณหภูมิที่แตกต่างจาก CO2 supercritical ไม่มีคาเฟอีนชาเขียวและที่จะทำให้รูปแบบการส่งมอบงานที่มั่นคงของ catechins มุ่งเข้าสู่ระบบตาม nanoemulsion ลักษณะทางเคมีกายภาพและความมั่นคงของอิมัลชันสูตรถูกตรวจสอบ อิมัลชันได้รับการประเมินสำหรับขนาดอนุภาคของจุลภาคไหลเนื้อหาทั้งหมดที่โพลีฟีน, สารต้านอนุมูลอิสระ (FRAP) และเนื้อหารวม flavonoid. 2 วัสดุและวิธีการ2.1 วัสดุสดใบชาเขียว (Camellia sinensis L. ) ถูกจัดหาจาก M / s ดอลลาร์ชาอสังหาริมทรัพย์, อูอินเดีย decaffeination ของชาเขียวสดได้ดำเนินการที่ความดัน 250 บาร์และอุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียสโดยใช้ CO2 supercritical และความชื้นสุดท้ายของชาไม่มีคาเฟอีนถูกนำตัวลงไปที่ 8.05% (w / w) ชาไม่มีคาเฟอีนถูกแหลกลาญในโรงงานวิเคราะห์ (Model-A10, IKA-WERK, เยอรมนี) และใช้การวิเคราะห์ตะแกรงขนาดอนุภาคเฉลี่ยวัดถึง 750 ไมโครเมตร รับรองความถูกต้องชิ้นส่วนมาตรฐาน EGC, ECG, EGCG, EC กรดฝรั่งเศส, รูติน, Trolox และสารเคมีเช่นคลอไรด์ Ferric (FeCl3), 2, 4, 6-tris (2-pyridyl) -s-triazine (TPTZ) Folin น้ำยา ciocalteu, Tween-20 และ Tween-80 ที่ได้รับจาก Sigma-Aldrich บริษัท จำกัด (Cheim สไตน์, เยอรมนี) xylenol ส้มเกลือ tetrasodium (M = 760.60 g / mol) HPLC ตัวทำละลายระดับเช่นเมทานอลและน้ำมาจากเมอร์ค จำกัด อินเดีย, มุมไบประเทศอินเดีย เลซิตินถั่วเหลืองที่ได้รับจาก Wako บริสุทธิ์สารเคมีอุตสาหกรรม Pvt จำกัด ประเทศญี่ปุ่น น้ำมันดอกทานตะวันกลั่น (SFO) และน้ำมันปาล์มบริสุทธิ์ (PO) ได้รับการจัดหาจากซูเปอร์มาร์เก็ตท้องถิ่นซอร์ประเทศอินเดีย. 2.2 สกัดจาก catechins ชาเขียวไม่มีคาเฟอีน4 กรัมของชาเขียวไม่มีคาเฟอีนที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางอนุภาคเฉลี่ย 750 ไมครอนถูกสกัดด้วย 200 ml ของน้ำปราศจากไอออน วัสดุตัวทำละลายอัตราส่วน 01:50 ถูกเก็บรักษาไว้ตลอดกระบวนการสกัดตามการศึกษาก่อนหน้าดำเนินการในวรรณคดี (Gadkari และ Balaraman 2013 และ Vuong et al., 2011) สกัดได้ดำเนินการที่ห้าอุณหภูมิที่แตกต่างกัน (50, 60, 70, 80 และ 90 ° C) และในระหว่างการรักษาแต่ละ 5 มล. ของกลุ่มตัวอย่างที่ถูกนำมาเป็นระยะที่ 5, 10, 20, 40 และ 80 นาทีระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็วและเก็บไว้ที่ 4 ° C จนการวิเคราะห์ HPLC ได้ดำเนินการ กลุ่มตัวอย่างที่ได้รับการวิเคราะห์โดยใช้วิธี HPLC ตามรายละเอียดในการศึกษาก่อนหน้าของเรา (Gadkari et al., 2014) การทดลองทั้งหมดถูกนำมาใช้ในรายการที่ซ้ำกัน. 2.3 แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการสกัดcatechins อยู่ในเมทริกซ์ของชาเขียวจะต้องถ่ายโอนไปยังขั้นตอนการสลายตัวโดยตัวทำละลายหรือคายซึ่งนำไปสู่การแพร่กระจายของตัวถูกละลายที่ผ่านการเมทริกซ์ที่มั่นคงในระยะที่เป็นตัวทำละลาย ในขั้นตอนการโอนมวลของการชะล้าง, ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่เป็นแรงผลักดันที่สำคัญ ตลอดกระบวนการของการถ่ายโอนมวลรัฐไม่คงที่การแพร่กระจายของอนุภาคภายในคือการควบคุมอัตราของกระบวนการ ข้อมูลการทดลองที่ได้มาวิเคราะห์ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เรียบง่ายที่ได้มาจากกฎข้อที่สองของ Fick สมมติฐานต่อไปนี้ถูกใช้ในการศึกษารูปแบบ: 1. อนุภาคจะถือว่าเป็นรูปทรงกลมที่มีรัศมี (R). 2. catechins ที่มีอยู่ในเมทริกซ์ที่มั่นคงสม่ำเสมอ. 3. เนื้อหาของ catechins ในแต่ละเมทริกซ์ที่เป็นของแข็งแตกต่างกันไป . กับเวลา (t) และระยะทาง4. การสกัดของ catechins เกิดขึ้นในขั้นตอนเดียว 5. ในอินเตอร์เฟซสมดุลความร้อนที่จะจัดตั้งขึ้น. ดังนั้นโดยการใช้กฎข้อที่สองของ Fick: สมการ (1) ดูแหล่งที่มา MathML เปิด MathJax บนC ที่หมายถึงความเข้มข้นของตัวถูกละลาย (catechins) ภายในอนุภาคทรงกลมเงื่อนไขเริ่มต้นและขอบเขตมีดังนี้ดูแหล่งที่มาMathML เปิด MathJax ในแพร่เป็นสถานที่สำคัญในกระบวนการชะล้างที่มีผลต่อการแพร่กระจายกระบวนการทั้งหมด วิธี Fickian สามารถทำงานสมมติว่าการเปลี่ยนแปลงของการแพร่ที่มีประสิทธิภาพไม่มีตัวถูกละลายที่มีความเข้มข้นและความต้านทานภายนอกเล็กน้อยในการถ่ายโอนมวล วิธีการแก้ปัญหาทั่วไปมากที่สุดได้รับสำหรับสมการ (1) จะได้รับดังต่อไปนี้ (Aguerre et al, 1985.) สมการ (2) ดูแหล่งที่มา MathML เปิด MathJax ในที่เข้มข้นขนาด(C *), ดูแหล่งที่มา MathML และC∞คือความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่อินฟินิตี้ , ดูแหล่งที่มา MathML เป็นค่าเฉลี่ยความเข้มข้นของ catechins ในขั้นตอนการทำละลาย, C0 คือความเข้มข้นของตัวถูกละลายในเวลา (t = 0) และ D เป็นค่าสัมประสิทธิ์การแพร่สำหรับตัวละลาย (m2 / s). เมื่อจำนวนฟูริเยร์ (F0) กำหนดให้เป็นแหล่งดู MathML เป็นใหญ่กว่า 0.1 เงื่อนไขอื่น ๆ ทั้งหมดกว่า n = 1 สามารถละเลยและสมการ (2) มีความเรียบง่ายดังนี้สมการ(3) ดูแหล่งที่มา MathML เปิด MathJax บนจากความลาดเอียงของพล็อตLN C * เมื่อเทียบกับเวลาหนึ่งสามารถกำหนดค่า

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การสกัดสารคาทิชินจากชาเขียวไม่มีคาเฟอีนเพื่อการพัฒนานาโนอิมัลชั่นใช้น้ำมันปาล์ม และน้ำมันทานตะวันจากผู้ให้บริการระบบไขมัน

pravin vasantrao gadkari manohar balaraman , ,

แสดงขึ้นดอย : 10.1016 / j.jfoodeng . 2014.09.027
ได้รับสิทธิและเนื้อหา

-
การสกัดแบบไฮไลท์ของ catechins จาก supercritical CO2
- ลาเต้ชาเขียว
น้ำมันดอกทานตะวันและน้ำมันปาล์มตามคู่กับสารลดแรงตึงผิวที่ใช้สําหรับการทํานาโนอิมัลชั่น .
-
ความดันสูง การใช้ nanoemulsions .
-
และเสถียรภาพของ catechins นาโนอิมัลชั่นภายใต้สภาวะเร่งอายุ

catechins นามธรรมที่ใช้น้ำร้อนที่อุณหภูมิต่าง ๆจาก supercritical CO2 ที่ไม่มีกาเฟอีนในชาเขียวcatechins ที่ห่อหุ้มสารสกัดที่ความเข้มข้น 0.1% ( w / w ) ในการใช้ระบบนาโนอิมัลชั่นไขมันจากน้ำมันทานตะวันและน้ำมันปาล์มกับการรวมกันของน้ำและลิโพฟิลิกอิมัลซิไฟเออร์ . 4 สูตรต่าง ๆที่เตรียมไว้ในขั้นตอนที่ 2 เกี่ยวข้องกับการตัดสูงและความดันสูงสูตรมีลักษณะสำหรับสมบัติทางเคมีกายภาพของพวกเขาเช่นหมายถึงอิมัลชั่นขนาด pH conductivity เครื่องวัดค่าดัชนีการหักเหของแสง ค่าเปอร์ออกไซด์และทางกายภาพความมั่นคงภายใต้การเร่งอายุ . การปรากฏตัวของ catechins ใน 3 เมทริกซ์ได้รับการยืนยันโดยการใช้สารเคมีที่แตกต่างกันออกซิเดชันของ nanoemulsions ได้ถูกจับกุมโดย catechins ในสูตรทั้งหมด ทางกายภาพ และเคมีเสถียรภาพอิมัลชันที่ได้จากน้ำมันทานตะวันด้วย ไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงขนาดอนุภาคมีค่าดัชนีหักเหและ pH , ถึง 14 วัน

คำสำคัญ
supercritical CO2 คาเฟอีนชาเขียว catechins ; ; เครื่องปั่นความดันสูง นาโนอิมัลชั่น ;ความมั่นคงทางกายภาพและเคมี
1 บทนำ
ชาเขียว catechins ได้รับความสนใจในการศึกษาวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ชีวิตจำนวนมาก เนื่องจากทางสรีรวิทยาร่วมกับแบคทีเรีย และกิจกรรมการ antitumerogenic ( หยาง et al . , 2011 ) ชาเขียวประกอบด้วยกลุ่มของฟลาโวนอยด์กับ catechins ที่สําคัญเช่น ( - ) - epigallocatechin ( egc )( - ) - gallate ( EGCG ) , ( - ) - แคเทชิน ( EC ) และ ( - ) - แคเทชินแกลเลต ( ECG ) และพวกเขาหาโปรดปรานของอุตสาหกรรม และกลุ่มผู้บริโภค ( Li et al . , 2012 ) คาทีชินเหล่านี้มีแรงต้าน และกำจัดอนุมูลอิสระ และพวกเขาได้รับการทดสอบเป็นยาต้านไวรัสและตัวแทน ( almajano et al . , 2008 และเวเบอร์ et al . , 2003 ) ในชาเขียวcatechins เป็นส่วนผสมสำคัญที่สุดกว่าสารคาเฟอีน หลายประเทศแนะนำข้อจำกัดในการบริโภคประจำวันของคาเฟอีนในอาหารขึ้นอยู่กับเพศ อายุ และน้ำหนักตัว ( Bailey et al . , 2001 ) supercritical CO2 เป็นตัวทำละลายที่ดีที่สุดสำหรับการแยกคาเฟอีนเลือกจากชาเขียวบริสุทธิ์โดยไม่มีผลต่อคุณภาพของ catechins ( Kim et al . ,2008 ) ดังนั้นชาเขียวไม่มีคาเฟอีนผลิตโดยใช้กระบวนการ supercritical CO2 อาจเป็นแหล่งที่มีศักยภาพของ catechins สาขา ( วอง และแมลงสาบ ปี 2014 ) มีการศึกษาหลายรายงานในการสกัดสาร catechins กับระบบตัวทำละลายที่แตกต่างกัน เช่น น้ำ เมทานอล เอทานอล และไนด้วยต่างๆ ความเข้มข้นและอุณหภูมิ ( gadkari et al . , 2014 , หลิน et al . ,2003 และ perva uzunali ć et al . , 2006 ) กระบวนการเงื่อนไขเช่นตัวทำละลายอัตราส่วนวัสดุ อุณหภูมิ และชนิดของตัวทำละลายได้ศึกษาการสกัดที่เหมาะสม ( เวื et al . , 2011 ) ความเข้าใจของปรากฏการณ์การถ่ายโอนมวลที่เป็นของแข็งของเหลวและอินเตอร์เฟซที่จำเป็นในการปรับขึ้นของกระบวนการสกัดจากการวิเคราะห์ทดลองและพัฒนาเป็นผลลัพธ์ของกระบวนการอุตสาหกรรม .