Ултразвукова екстракция на куркумин
Куркуминът е фитохимично вещество с фармакологично и хранително значение, съдържащо се в коренищата на Curcuma longa. За получаване на високи добиви на куркумин се използват ултразвукови екстрактори като най-ефективната техника за екстракция. Ултразвуковата екстракция осигурява куркумин с превъзходно качество и много високи добиви. Същевременно ултразвуковата обработка изисква само кратко време за обработване на коренището на куркумата.
Ултразвуково изолиране на куркумин
Ултразвуковата екстракция е високоефективна алтернатива на конвенционалните техники за екстракция като мацерация, екстракция с горещ разтворител или екстракция по Сокслет.
Ултразвуковото изолиране на куркумин и куркуминоиди от растението куркума (напр. Curcuma longa, Curcuma amada) е ефективен, бърз и лесен процес. В сравнение с екстракцията по Сокслет и конвенционалната периодична екстракция, екстракцията с ултразвуково подпомагане се отличава със значително по-висок добив на куркумин за по-кратко време на екстракция.
За ултразвуковата екстракция на растителни съставки могат да се използват различни разтворители като вода, водни разтворители, етанол, метанол, глицерин и др. За екстракцията на куркумин водата, етанолът и триацилглицеролите са ефективни и безопасни разтворители, които осигуряват висок добив на екстракт.
- Висок добив
- Бърза екстракция
- По-пълно извличане
- Безопасна работа
- Лесно внедряване
Ултразвуков апарат UIP1000hdT с проточна клетка за екстракция на куркумин
Процес на ултразвукова екстракция
Съвременните ултразвукови апарати на Hielscher позволяват пълен контрол върху параметрите на процеса като амплитуда, температура, налягане и вложена енергия.
При ултразвуковата екстракция съпътстващите параметри като размер на частиците на суровината, вид на разтворителя, съотношение между твърдото вещество и разтворителя и време на екстракция могат лесно да се променят и оптимизират за постигане на най-добри резултати.
Тъй като ултразвуковата екстракция е нетермичен метод за екстракция, се избягва термичното разграждане на биоактивните съставки.
Като цяло предимства като висок добив, кратко време на екстракция, ниска температура на екстракция и малки количества разтворител превръщат ултразвуковата обработка в превъзхождащ метод за екстракция.
Ултразвукова екстракция на куркумин с UP400St и последващо отделяне на биоактивните вещества от разтворителя (възстановяване на разтворителя) чрез ротационен изпарител
Установено е, че ултразвуковата екстракция на куркумин от куркума е най-ефективна, когато ултразвуковата обработка се прилага в непрекъсната проточна конфигурация с използване на ултразвукова проточна клетка. Температурите на процеса в диапазона от 60 до 80°C благоприятстват повишаването на добива на екстракт.
Превъзходна ефективност на процеса: Ултразвуковата екстракция се отличава като устойчива техника, която изисква само умерена инвестиция в ултразвуково оборудване. Ултразвуковият процес може да се мащабира линейно до промишлено производство. Разходите за разтворител и енергия за ултразвуковия процес са много ниски. Други важни предимства са лесната и безопасна работа, икономичността и възпроизводимостта, която е от решаващо значение за стандартизираното производство.
Ултразвуково приготвяне на липозомни формулации
Куркуминът е хидрофобна, мастноразтворима молекула. Това означава, че куркуминът трябва да бъде включен в система за пренос на лекарствени вещества като липозоми, наноемулсии, наносфери, полимерни наночастици или фитофосфолипиден комплекс. Водни разтвори на куркумин могат да се приготвят чрез добавяне на повърхностноактивни вещества, липиди, албумини, циклодекстрини, биополимери и др. Ултразвуковото приготвяне на наноемулсии и еднородни суспензии е много ефективна техника за включване на куркумин в комплекси с носители на лекарствени вещества. Носителите на лекарствени вещества подобряват разтворимостта, абсорбцията, фармакокинетиката и бионаличността на куркумина. Чрез включване на куркумин в нанокомплекси разтворимостта във вода се увеличава приблизително 98 000 пъти (в сравнение със свободния куркумин във вода). Нанокомплексообразуването значително подобри бионаличността и стабилността на куркумина при съхранение.
Щракнете тук, за да научите повече за ултразвуковото капсулиране в липозоми!
Оборудване за ултразвукова екстракция
Hielscher Ultrasonics е вашият партньор за процеси на екстракция от растителни суровини. Независимо дали искате да извличате малки количества за изследвания и анализи, или да обработвате големи обеми за търговско производство, ние имаме подходящия ултразвуков екстрактор за вас. Нашите лабораторни ултразвукови хомогенизатори, както и нашите настолни и промишлени ултразвукови апарати, са здрави, лесни за употреба и създадени за работа 24/7 при пълно натоварване. Широка гама от принадлежности като сонотроди (ултразвукови сонди / рупори) с различни размери и форми, проточни клетки, реактори и усилватели на амплитудата позволява оптимална конфигурация за вашия конкретен процес на екстракция.
Всички цифрови ултразвукови апарати са оборудвани с цветен сензорен дисплей, вградена SD карта за автоматично регистриране на данни и дистанционно управление чрез браузър за цялостно наблюдение на процеса. С усъвършенстваните ултразвукови системи на Hielscher постигането на висока степен на стандартизация на процеса и контрол на качеството е лесно.
Свържете се с нас още днес, за да обсъдим изискванията на вашия процес на екстракция! Ще се радваме да ви съдействаме с дългогодишния си опит в екстракцията от растителни суровини!
Ултразвуков апарат UIP4000hdT за проточно производство на висококачествени екстракти от куркумин
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Промишлен ултразвуков апарат UIP16000hdT за проточна екстракция на фитохимични вещества от растения
Протокол: Ултразвуково нанокапсулиране на куркумин
Приготвяне на наночастици, натоварени с куркумин
Наночастиците, натоварени с куркумин, се синтезират чрез техниката на миниемулгиране и изпаряване. Процедурата варира в зависимост от използвания капсулиращ материал, както е описано по-долу. Използваната формулация съдържа 22,400g вода, 0,180g лецитин, 11,500g дихлорометан и 0,390g капсулиращ материал (поли(L-млечна киселина) PLLA, 4 000g/gmol или poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125 000 g/gmol или тяхна смес се използват като капсулиращ материал). Не е необходим състабилизатор, тъй като е известно, че предварително образуваните полимери ефективно предотвратяват дестабилизирането на емулсията чрез дифузия.
Когато PLLA се използва като капсулиращ материал, PLLA и лецитинът се разтварят в дихлорометан за 10 минути, след което се добавя куркумин и се смесва в продължение на 5 min (1, 3, 6, 18 wt% от общата маса на капсулиращия материал). Този разтвор се добавя към дестилираната вода при леко разбъркване. Образуваната макроемулсия се обработва с ултразвук с помощта на ултразвуков хомогенизатор като UP100H в продължение на 180 секунди в импулсни цикли (30sec ултразвукова обработка, 10sec пауза). След това разтворителят се изпарява в продължение на 18 часа при 40°C. Когато PLLA и Eudragit S100 се използват заедно като капсулиращ материал, Eudragit S100 се разтваря в дихлорометан при 60°C в продължение на 20 минути. След това сместа се охлажда и изпареният разтворител се добавя отново.
Литература / Източници
- M. V. Bagal; Aamir Deshmukh, Nihar Thakur, Anmol Valiyare (2020): Curcumin Extraction using Ultra sonication: A Review. JETIR Volume 7, Issue 6, June 2020.
- Dang, Le Hang; Vu, Minh Thanh; Chen, Jun; Nguyen, Cuu Khoa; Bach, Long Giang; Tran, Ngoc Quyen; Le, Van Thu (2019): Effect of Ultrasonication on Self-Assembled Nanostructures Formed by Amphiphilic Positive-Charged Copolymers and Negative-Charged Drug. ACS Omega 4, 2019. 4540-4552.
- Thorat, Alpana; Dalvi, Sameer (2014): Particle Formation Pathways and Polymorphism of Curcumin Induced by Ultrasound and Additives During Liquid Antisolvent Precipitation. CrystEngComm. 16, 2014.
- Chen, F.-P. et al. (2015): Nanocomplexation between Curcumin and Soy Protein Isolate: Influence on Curcumin Stability/Bioaccessibility and in Vitro Protein Digestibility. J. Agric. Food Chem. 63, 2015. 3559−3569.
- Kimthet, Ch. et al. (2017): Extraction of curcumin from Curcuma longa L. using ultrasound assisted supercritical carbon dioxide. AIP Conference Proceedings 184, 2017.
Полезни факти
Ултразвукът и неговите екстракционни ефекти
Екстракцията с ултразвуково подпомагане се основава на принципа на акустичната кавитация. Когато ултразвук с висока мощност (ниска честота, висок интензитет на ултразвука) се предава в течна или пастообразна среда, вълните създават редуващи се цикли на високо налягане (свиване) и ниско налягане (разреждане). По време на тези цикли на високо / ниско налягане се образуват вакуумни мехурчета, които нарастват в продължение на множество цикли. Когато мехурчетата вече не могат да поглъщат повече енергия, те имплодират бурно. Тази имплозия на мехурчетата и нейните ефекти са известни като акустична кавитация. Кавитацията генерира микроструи, сили на срязване, ударни вълни / големи разлики в налягането, образуване на радикали, екстремни температури и акустични течения. Тези интензивни условия разрушават клетъчните стени и предизвикват интензивен масообмен, така че вътреклетъчният материал се прехвърля в разтворителя.
Щадящи, нетоксични разтворители
Растителните екстракти, използвани за лечебни и хранителни цели, предизвикват бързо нарастващ интерес като фармакологични средства и хранителни добавки (нутрацевтици). За да се освободят желаните съединения от растителния материал, те трябва да бъдат разтворени в разтворител. Когато целевите екстракти се отделят от основната маса на растителния материал и се прехвърлят в разтворителя, екстрактът може да бъде концентриран. Ултразвуковата екстракция може да се прилага като метод без разтворители, при който като разтворител се използва вода. Екстракциите с алкохол и глицерин също са нетоксични и ефективни и често се използват за извличане на съставки за хранителни, фармацевтични и козметични продукти.
При производството на силно действащи, полезни за здравето, нетоксични екстракти е важно да се използва ефективен метод за екстракция, който позволява използването на щадящи, нетоксични разтворители като вода, триацилглицероли или алкохол.
Щракнете тук, за да прочетете повече за разтворителите, използвани в процесите на ултразвукова екстракция!
Куркумин
Куркуминът е олеорезин от куркума и естествен пигмент, съдържащ се в коренищата на растението куркума. Други важни куркуминоидни съединения са деметоксикуркуминът (DMC) и бисдеметоксикуркуминът (BDMC).
Куркуминът (химична формула C21H20O6) може да бъде извлечен от Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. или синтезиран по химичен път.
Куркуминът е задържан в полизахаридно-лигнинова мрежа в куркумата. Затова е необходима мощна техника за екстракция като ултразвуковата обработка, за да се разрушат клетъчните стени и да се освободи биоактивното фитохимично вещество.
Проучванията показват, че активното съединение пиперин, което се съдържа в черния пипер, повишава бионаличността на куркумина с над 2 000%.
Куркума
Куркумата (Curcuma longa) е тревисто многогодишно растение от семейство Джинджифилови Zingiberaceae. Произхожда от Индия и Югоизточна Азия. Коренищата на растението куркума се събират за употреба като подправка и лекарство.
Куркумата е подправката, която придава на кърито неговия наситен жълт цвят, и се използва в Индия от хиляди години както като кулинарна подправка, така и като аюрведично лекарство. Куркумата на прах се характеризира със сгряващ, горчив, наподобяващ пипер вкус и земен аромат.
Куркумата на прах или под формата на паста се използва за приготвяне на популярна гореща напитка – т.нар. „лате с куркума“ или „златно мляко“ – която се приготвя с мляко или немлечни алтернативи като соево, бадемово или кокосово мляко.
Куркумата се цени заради антиоксидантното, противовъзпалителното и обезболяващото си действие.
Освен за кулинарни и лечебни цели куркумата се използва и като естествено багрило.