Ultrazvuková extrakce kurníku
Kurkumin je farmakologická a nutriční fytochemikálie přítomná v oddencích Curcuma longa. Aby se dosáhlo vysokých výnosů kurkuminu, používají se ultrazvukové extraktory jako nejúčinnější extrakční technika. Ultrazvuková extrakce vede k kurkuminu vynikající kvality a velmi vysokým výnosům. Současně, sonikace vyžaduje pouze krátkou dobu zpracování oddenku kurkumy.
Ultrazvuková izolace kurkuminu
Ultrazvuková extrakce je vysoce účinnou alternativou ke konvenčním extrakčním technikám, jako je macerace, extrakce horkým rozpouštědlem nebo Soxhletova extrakce.
Ultrazvuková izolace kurkuminu a kurkuminoidů z rostliny kurkumy (např. Curcuma longa, Curcuma amada) je efektivní, rychlý a snadný proces. Ve srovnání se Soxhletovou extrakcí a konvenční vsádkovou extrakcí vyniká ultrazvukem asistovaná extrakce výrazně zvýšeným výtěžkem kurkuminu v kratší době extrakce.
Pro ultrazvukovou extrakci fytosložek lze použít různá rozpouštědla, jako je voda, vodná rozpouštědla, ethanol, methanol, glycerin atd. Pro extrakci kurkuminu, vody, ethanolu a triacylglycerolů jsou účinná a bezpečná rozpouštědla, která mají za následek vysoký výtěžek extraktu.
- vysoký výnos
- Rychlá extrakce
- Úplnější zotavení
- Bezpečný provoz
- Snadná implementace
Ultrazvukový přístroj UIP1000hdT s průtočnou buňkou pro extrakci kurkurminu
Proces ultrazvukové extrakce
Hielscher state-of-the-art sonikátory umožňuje plnou kontrolu nad parametry procesu, jako je amplituda, teplota, tlak a příkon energie.
U ultrazvukové extrakce lze periferní parametry, jako je velikost částic suroviny, typ rozpouštědla, poměr pevné látky k rozpouštědlu a doba extrakce, snadno měnit a optimalizovat pro dosažení nejlepších výsledků.
Vzhledem k tomu, že ultrazvuková extrakce je netepelná extrakční metoda, je zabráněno tepelné degradaci bioaktivních složek.
Celkově lze říci, že výhody, jako je vysoký výtěžek, krátká doba extrakce, nízká teplota extrakce a malé množství rozpouštědla, činí ze sonikace vynikající metodu extrakce.
Ultrazvuková extrakce kurkuminu pomocí UP400St a následná separace bioaktivních látek z rozpouštědla (regenerace rozpouštědla) pomocí rotační odparky
Bylo zjištěno, že ultrazvuková extrakce kurkuminu z kurkumy je nejúčinnější, když byla sonikace aplikována v kontinuálním inline nastavení pomocí ultrazvukové průtokové buňky. Procesní teploty a teploty v rozmezí 60 až 80 °C jsou prospěšné pro zvýšení výtěžnosti extraktu.
Vynikající efektivita procesu: Ultrazvuková extrakce vyniká jako udržitelná technika, která vyžaduje pouze mírné investice do ultrazvukového zařízení. Ultrazvukový proces lze lineárně škálovat na průmyslovou výrobu. Náklady na rozpouštědlo a energii pro ultrazvukový proces jsou velmi nízké. Dalšími důležitými výhodami jsou snadná a bezpečná obsluha, ekonomické náklady a reprodukovatelnost, která je pro standardizovanou výrobu klíčová.
Ultrazvuková lipozomální formulace
Kurkumin je hydrofobní molekula rozpustná v tucích. To znamená, že kurkumin musí být formulován do systému nosičů léčiva, jako jsou liposomy, nanoemulze, nanokuličky, polymerní nanočástice nebo fytofosfolipidový komplex. Vodné roztoky kurkuminu lze připravit přidáním povrchově aktivních látek, lipidů, albuminů, cyklodextrinů, biopolymerů atd. Ultrazvuková příprava nanoemulzí a rovnoměrných suspenzí je velmi účinná technika pro formulaci kurkuminu do komplexů nosičů léčiv. Nosiče léčiv zvyšují rozpustnost, absorpci, farmakokinetiku a biologickou dostupnost kurkuminu. Formulováním kurkuminu do nanokomplexů se rozpustnost ve vodě zvyšuje přibližně 98000krát (ve srovnání s volným kurkuminem ve vodě). Nanokomplexace výrazně zlepšila biologickou dostupnost a stabilitu skladování kurkuminu.
Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukovém zapouzdření v lipozomech!
Ultrazvukové extrakční zařízení
Hielscher Ultrasonics je vaším partnerem pro extrakční procesy z botanických látek. Ať už chcete extrahovat malá množství pro výzkum a analýzu nebo zpracovávat velké objemy pro komerční výrobu, máme pro vás vhodný ultrazvukový extraktor. Náš Ultrazvukové laboratorní homogenizátory stejně jako naše Stolní a průmyslové ultrasonicators Jsou robustní, snadno použitelné a zkonstruované pro provoz 24/7 při plném zatížení. Široká škála Příslušenství Jako jsou sonotrody (ultrazvukové sondy / rohy) s různými velikostmi a tvary, průtokové cely a reaktory a posilovače umožňují optimální nastavení pro váš konkrétní extrakční proces.
Všechny digitální ultrazvukové stroje jsou vybaveny barevným dotykovým displejem, integrovanou SD kartou pro automatické protokolování dat a dálkovým ovládáním prohlížeče pro komplexní monitorování procesu. Se sofistikovanými ultrazvukovými systémy Hielscher je vysoká standardizace procesů a kontrola kvality jednoduchá.
Kontaktujte nás ještě dnes a prodiskutujte požadavky vašeho procesu extrakce! Rádi vám pomůžeme s našimi dlouholetými zkušenostmi s botanickými extrakcemi!
Sonikátor UIP4000hdT pro in-line výrobu vysoce kvalitních extraktů kurkuminu
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Průmyslový sonikátor UIP16000hdT pro inline extrakci fytochemikálií z rostlin
Protokol: Ultrazvukové nano-zapouzdření kurkuminu
Příprava nanočástic s obsahem kurkuminu
Nanočástice naložené kurkuminem jsou syntetizovány pomocí techniky miniemulgace a odpařování. Postup se liší v závislosti na použité zalévací hmotě, jak je popsáno níže. Použitá formulace byla 22 400 g vody, 0,180 g lecitinu, 11 500 g dichlormethanu a 0,390 g zalévací hmoty (poly(L-mléčná kyselina) PLLA, 4 000 g/gmol nebo poly (jako zalévací hmota se používá komethylmethakrylát kyseliny methacylové Eudragit S100, 125 000 g/gmol nebo jejich směs). Není nutný žádný kostabilizátor, protože je známo, že předtvarované polymery jsou účinné při prevenci degradace emulze difúzí.
Pokud se jako zalévací hmota použije PLLA, PLLA a lecitin se rozpustí v dichlormethanu po dobu 10 minut a poté se přidá kurkumin a míchá se po dobu 5 minut (1, 3, 6, 18 hm% z celkové hmotnosti zalévacího tělesa). Tento roztok byl přidán do destilované vody za mírného míchání. Vytvořená makroemulze je sonikována ultrazvukovým homogenizátorem, jako je např UP100H po dobu 180 sekund v pulzních cyklech (30sec sonikace, 10sec pauza). Poté se rozpouštědlo odpařuje po dobu 18 hodin při teplotě 40 °C. Když byly jako zalévací hmota použity společně PLLA a Eudragit S100, Eudragit S100 se rozpustí v dichlormethanu při teplotě 60 °C po dobu 20 minut. Poté se směs ochladila a odpařené rozpouštědlo se znovu přidalo.
Literatura / Reference
- 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.
Fakta, která stojí za to vědět
Ultrazvuk a jeho extrakční účinky
Ultrazvukem asistovaná extrakce je založena na principu Akustická kavitace. Když je ultrazvuk s vysokým výkonem (nízká frekvence, vysoká intenzita US) spojen s kapalným nebo pastovitým médiem, vlny vytvářejí střídavé vysokotlaké (kompresní) a nízkotlaké (zředění) cykly. Během těchto vysokotlakých / nízkotlakých cyklů se vyskytují vakuové bubliny, které rostou v různých cyklech. V okamžiku, kdy bubliny nemohou absorbovat více energie, prudce implodují. Tato imploze bublin a její účinky jsou známé jako akustická kavitace. Kavitace generuje mikrojety, smykové síly, rázové vlny / vysokotlaké rozdíly, tvorbu radikálů, extrémní teploty a akustické proudění. Tyto intenzivní podmínky narušují buněčné stěny a vysoký přenos hmoty, takže intracelulární materiál je přenesen do rozpouštědla.
Mírná, netoxická rozpouštědla
Bylinné extrakty, které se používají k léčebným a výživovým účelům, získávají rychle rostoucí zájem jako farmakologické prostředky a jako doplňky výživy (nutraceutika). Aby se z rostlinného materiálu uvolnily požadované sloučeniny, musí být rozpuštěn v rozpouštědle. Když se cílené extrakty odstraní z většiny rostlinného materiálu a převedou se do rozpouštědla, lze extrakt koncentrovat. Ultrazvuková extrakce může být aplikována jako metoda bez rozpouštědel s použitím vody jako rozpouštědla. Alkoholové a glycerinové extrakce jsou také netoxické a účinné, které se často používají k extrakci potravinářských, farmaceutických a kosmetických přísad.
Pokud jde o výrobu vysoce účinných, zdravých, netoxických extraktů, je důležité použít účinnou metodu extrakce, která umožňuje použití jemných, netoxických rozpouštědel, jako je voda, triacylglyceroly nebo alkohol.
Klikněte zde a přečtěte si více o rozpouštědlech používaných v ultrazvukových extrakčních procesech!
Kurkumin
Kurkumin je kurkumový oleoresin a přírodní pigment, který se nachází v oddencích rostliny kurkuma. Dalšími důležitými sloučeninami kurkuminoidů jsou demethoxykurkumin (DMC) a bisdemethoxykurkumin (BDMC).
Kurkumin (chemický vzorec C21H20O6) lze extrahovat z Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. nebo chemicky syntetizovány.
Kurkumin je zachycen v polysacharid-ligninové síti v kurkumě. Proto je k rozbití buněčných stěn nutná silná extrakční technika, jako je sonikace, aby se uvolnila bioaktivní fytochemikálie.
Studie prokázaly, že účinná látka piperin, která se nachází v černém pepři, zvyšuje biologickou dostupnost kurkuminu o více než 2 000 %.
kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) je bylinná vytrvalá rostlina z čeledi zázvorovitých TGE Zingiberaceae. Pochází z Indie a jihovýchodní Asie. Oddenky rostliny kurkuma se sklízejí pro použití jako koření a lék.
Kurkuma je koření, které dává kari jeho intenzivní žlutou barvu a v Indii se používá již tisíce let jako kulinářské koření i jako ajurvédská medicína. Kurkuma v prášku se vyznačuje teplou, hořkou, pepřovitou chutí a zemitou vůní.
Kurkumový prášek nebo pasta se používá k přípravě oblíbeného horkého nápoje – Tzv. “Kurkuma latte” nebo “zlaté mléko” – který se připravuje z mléka nebo nemléčných alternativ mléka, jako je sójové, mandlové nebo kokosové mléko.
Kurkuma je ceněna pro své antioxidační, protizánětlivé a analgetické účinky.
Kromě kulinářského a léčebného využití se kurkuma používá jako přírodní barvivo.