استخلاص الكركمين بالموجات فوق الصوتية

البروتوكول: التغليف النانوي للكركمين بالموجات فوق الصوتية

تحضير جسيمات نانوية محمّلة بالكركمين

تُحضّر الجسيمات النانوية المحمّلة بالكركمين باستخدام تقنية الاستحلاب المصغّر–التبخير. ويختلف الإجراء باختلاف مادة التغليف المستخدمة، كما هو موضّح أدناه. كانت التركيبة المستخدمة تحتوي على 22.400g من الماء، و0.180g من الليسيثين، و11.500g من ثنائي كلورو الميثان، و0.390g من مادة التغليف (يُستخدم Poly(L-lactic acid) PLLA، بكتلة مولية 4,000g/gmol، أو poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100، بكتلة مولية 125,000 g/gmol، أو مزيج منهما بوصفه مادة تغليف). ولا يلزم استخدام مثبّت مساعد، إذ من المعروف أن البوليمرات المتشكّلة مسبقًا فعّالة في منع تدهور المستحلب بفعل الانتشار.
عند استخدام PLLA بوصفه مادة التغليف، أُذيب PLLA والليسيثين في ثنائي كلورو الميثان لمدة 10 دقائق، وبعد ذلك أُضيف الكركمين ومُزج لمدة 5 min (بنسب 1, 3, 6, 18 wt% من الكتلة الكلية لمادة التغليف). وأُضيف هذا المحلول إلى الماء المقطّر مع التحريك اللطيف. ويُعالج المستحلب الكبير المتكوّن بالموجات فوق الصوتية باستخدام مجانس بالموجات فوق الصوتية، مثل UP100H ، لمدة 180 ثانية في دورات نبضية (30sec من المعالجة بالموجات فوق الصوتية، ثم 10sec من التوقف). وبعد ذلك، يُبخّر المذيب لمدة 18 ساعة عند 40°C. وعند استخدام PLLA وEudragit S100 معًا بوصفهما مادة التغليف، يُذاب Eudragit S100 في ثنائي كلورو الميثان عند 60°C لمدة 20 دقيقة. وبعد ذلك، بُرّد المزيج وأُضيف المذيب المتبخّر مرة أخرى.

حقائق جديرة بالمعرفة

الموجات فوق الصوتية وتأثيراتها في الاستخلاص

يعتمد الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية على مبدأ التجويف الصوتي. عند اقتران الموجات فوق الصوتية عالية القدرة (موجات فوق صوتية منخفضة التردد وعالية الشدة) بوسط سائل أو شبيه بالعجينة، تُنشئ الموجات دورات متناوبة من الضغط المرتفع (الانضغاط) والضغط المنخفض (التخلخل). وخلال دورات الضغط المرتفع / الضغط المنخفض هذه، تتشكّل فقاعات فراغية وتنمو على مدى دورات متعددة. وعندما تعجز الفقاعات عن امتصاص المزيد من الطاقة، تنهار إلى الداخل بعنف. ويُعرف هذا الانهيار الداخلي للفقاعات وتأثيراته باسم التجويف الصوتي. ويولّد التجويف نفاثات دقيقة وقوى قص وموجات صدمية / فروق ضغط مرتفعة وتكوّن الجذور الحرة ودرجات حرارة شديدة الارتفاع وتيارات صوتية. وتؤدي هذه الظروف الشديدة إلى تكسير جدران الخلايا وتحقيق انتقال مرتفع للكتلة، بحيث تنتقل المواد داخل الخلايا إلى المذيب.

مذيبات لطيفة وغير سامة

تحظى المستخلصات العشبية المستخدمة للأغراض الطبية والتغذوية باهتمام متزايد بسرعة بوصفها علاجات دوائية ومكمّلات تغذوية (مستحضرات تغذوية علاجية). ولتحرير المركّبات المرغوبة من المادة النباتية، يجب إذابتها في مذيب. وعندما تُزال المستخلصات المستهدفة من كتلة المادة النباتية وتُنقل إلى المذيب، يمكن تركيز المستخلص. ويمكن تطبيق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بوصفه طريقة خالية من المذيبات باستخدام الماء كمذيب. كما أن الاستخلاص بالكحول والاستخلاص بالغليسرين غير سامَّين وفعّالان، ويُستخدمان غالبًا لاستخلاص المكوّنات الغذائية والدوائية والتجميلية.
وفيما يتعلق بإنتاج مستخلصات عالية الفعالية وصحية وغير سامة، من المهم استخدام طريقة استخلاص فعّالة تتيح استخدام مذيبات لطيفة وغير سامة، مثل الماء أو ثلاثي أسيل الغليسرول أو الكحول.
انقر هنا لقراءة المزيد عن المذيبات المستخدمة في عمليات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية!

الكركمين

الكركمين راتنج زيتي للكركم وصبغة طبيعية توجد في جذامير نبات الكركم. ومن مركّبات الكركمينويد المهمة الأخرى ديميثوكسي كركمين (DMC) وبيس ديميثوكسي كركمين (BDMC).
يمكن استخلاص الكركمين (الصيغة الكيميائية C₂₁H₂0O₆) من Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. أو تصنيعه كيميائيًا.
يكون الكركمين محتجزًا داخل شبكة من عديدات السكاريد والليغنين في الكركم. ولذلك، يلزم استخدام تقنية استخلاص قوية، مثل المعالجة بالموجات فوق الصوتية، لتكسير جدران الخلايا وتحرير المركّب الكيميائي النباتي النشط حيويًا.
أظهرت الدراسات أن المركّب الفعّال بيبيرين، الموجود في الفلفل الأسود، يزيد التوافر الحيوي للكركمين بأكثر من 2,000%.

الكركم

الكركم (Curcuma longa) نبات عشبي معمّر ينتمي إلى الفصيلة الزنجبيلية Zingiberaceae. موطنه الأصلي الهند وجنوب شرق آسيا. وتُحصد جذامير نبات الكركم لاستخدامها بوصفها توابل ودواء.
الكركم هو التابل الذي يمنح الكاري لونه الأصفر القوي، وقد استُخدم في الهند منذ آلاف السنين بوصفه تابلًا للطهي وكذلك دواءً في طب الأيورفيدا. ويتميّز مسحوق الكركم بنكهة دافئة ومُرّة شبيهة بالفلفل ورائحة ترابية.
يُستخدم مسحوق الكركم أو معجونه لتحضير مشروب ساخن شائع – يُسمّى «لاتيه الكركم» أو «الحليب الذهبي» – يُحضّر بالحليب أو ببدائل الحليب غير المشتقة من الألبان، مثل حليب الصويا أو اللوز أو جوز الهند.
يُقدَّر الكركم لتأثيراته المضادة للأكسدة والمضادة للالتهاب والمسكّنة للألم.
وإلى جانب استخداماته في الطهي والطب، يُستخدم الكركم بوصفه صبغة طبيعية.