Extracción ultrasónica de curcurmina
- La curcumina es un fitoquímico farmacológico y nutricional presente en los rizomas de la Curcuma longa.
- Para obtener un alto rendimiento de extracción, la sonicación es la técnica más eficaz.
- La extracción por ultrasonidos da como resultado una alta calidad, un alto rendimiento y requiere poco tiempo de procesamiento.
Aislamiento ultrasónico de la curcumina
La extracción por ultrasonidos es una alternativa muy eficaz a las técnicas de extracción convencionales, como la maceración, la extracción con disolventes en caliente o la extracción Soxhlet.
Aislamiento por ultrasonidos de la curcumina y los curcuminoides de la planta de la cúrcuma (p. ej. Cúrcuma longa, Cúrcuma amada) es un proceso eficaz, rápido y sencillo. En comparación con la extracción Soxhlet y la extracción convencional por lotes, la extracción asistida por ultrasonidos sobresale con un rendimiento de curcumina significativamente mayor en un tiempo de extracción más corto.
Para la extracción ultrasónica de fitoconstituyentes, pueden utilizarse diversos disolventes, como agua, disolventes acuosos, etanol, metanol, glicerina, etc. Para la extracción de curcumina, el agua, el etanol y los triacilgliceroles son disolventes eficaces y seguros, que dan lugar a un alto rendimiento del extracto.
- alto rendimiento
- extracción rápida
- Recuperación más completa
- funcionamiento seguro
- Fácil aplicación
Ultrasonicador UIP1000hdT con célula de flujo para la extracción de curcurmina
Extracción ultrasónica de curcumina con el UP400St y posterior separación de los principios bioactivos del disolvente (recuperación del disolvente) mediante un rotavapor
Proceso de extracción por ultrasonidos
Los equipos de ultrasonidos de última generación de Hielscher permiten un control total de los parámetros del proceso, como la amplitud, la temperatura, la presión y el aporte de energía.
En la extracción por ultrasonidos, los parámetros periféricos, como el tamaño de las partículas de materia prima, el tipo de disolvente, la proporción sólido-disolvente y el tiempo de extracción, pueden variarse y optimizarse fácilmente para obtener los mejores resultados.
Dado que la extracción ultrasónica es un método de extracción no térmico, se evita la degradación térmica de los ingredientes bioactivos.
En general, ventajas como el alto rendimiento, el corto tiempo de extracción, la baja temperatura de extracción y las pequeñas cantidades de disolvente hacen de la sonicación el método de extracción superior.
Eficiencia superior del proceso: La extracción por ultrasonidos destaca como técnica sostenible que sólo requiere una inversión moderada en equipos de ultrasonidos. El proceso ultrasónico puede escalarse linealmente hasta la producción industrial. Los costes de disolvente y energía del proceso ultrasónico son muy bajos. Otras ventajas importantes son el funcionamiento sencillo y seguro, los costes económicos y la reproducibilidad, que es crucial para una producción estandarizada.
Formulación liposomal ultrasónica
La curcumina es una molécula hidrófoba y liposoluble. Esto significa que la curcumina debe formularse en un sistema portador del fármaco, como liposomas, nanoemulsiones, nanoesferas, nanopartículas poliméricas o complejos fitofosfolípidos. Las soluciones acuosas de curcumina pueden prepararse añadiendo tensioactivos, lípidos, albúminas, ciclodextrinas, biopolímeros, etc. La preparación ultrasónica de nanoemulsiones y suspensiones uniformes es una técnica muy eficaz para formular la curcumina en complejos portadores de fármacos. Los portadores de fármacos mejoran la solubilidad, absorción, farmacocinética y biodisponibilidad de la curcumina. Al formular la curcumina en nanocomplejos, la solubilidad en agua se multiplica aproximadamente por 98.000 (en comparación con la curcumina libre en agua). La nanocomplexación mejoró considerablemente la biodisponibilidad y la estabilidad de almacenamiento de la curcumina.
Haga clic aquí para saber más sobre la encapsulación ultrasónica en liposomas.
equipo de extracción por ultrasonidos
Hielscher Ultrasonics es su socio para los procesos de extracción de productos botánicos. Tanto si desea extraer pequeñas cantidades para investigación y análisis como procesar grandes volúmenes para producción comercial, tenemos el extractor por ultrasonidos adecuado para usted. Nuestra homogeneizadores ultrasónicos para el laboratorio así como nuestro ultrasonidos de sobremesa e industriales son robustos, fáciles de usar y están diseñados para funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana, a plena carga. Una amplia gama de Accesorios como sonotrodos (sondas / bocinas ultrasónicas) de diferentes tamaños y formas, celdas de flujo y reactores y boosters permiten la configuración óptima para su proceso de extracción específico.
Todas las máquinas digitales de ultrasonidos están equipadas con una pantalla táctil en color, una tarjeta SD integrada para el protocolling automático de datos y un control remoto mediante navegador para una supervisión exhaustiva del proceso. Con los sofisticados sistemas de ultrasonidos de Hielscher, la estandarización de los procesos y el control de calidad resultan sencillos.
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Procesadores ultrasónicos industriales con celdas de flujo
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Protocolo: Nanoencapsulación ultrasónica de curcumina
Preparación de nanopartículas cargadas de curcumina
Las nanopartículas cargadas de curcumina se sintetizan mediante la técnica de miniemulsificación-evaporación. El procedimiento varía en función del encapsulante utilizado, como se describe a continuación. La formulación utilizada fue de 22,400 g de agua, 0,180 g de lecitina, 11,500 g de diclorometano y 0,390 g de encapsulante (poli(ácido L-láctico) PLLA, 4.000 g/gmol o poli(ácido metacílico-co-metilmetacrilato Eudragit S100, 125.000 g/gmol o una mezcla de ellos se utilizan como encapsulante). No se requiere ningún coestabilizador, ya que se sabe que los polímeros preformados son eficaces para evitar la degradación de la emulsión por difusión.
Cuando se utiliza PLLA como encapsulante, el PLLA y la lecitina se disolvieron en diclorometano durante 10 minutos y, a continuación, se añadió la curcumina y se mezcló durante 5 min (1, 3, 6, 18 % en peso de la masa total del encapsulante). Esta solución se añadió al agua destilada bajo agitación suave. La macroemulsión formada se sonicó con un homogeneizador ultrasónico tal como UP100H durante 180 segundos en ciclos de pulsos (30 segundos de sonicación, 10 segundos de pausa). Después, el disolvente se evapora durante 18 horas a 40°C. Cuando se utilizaron PLLA y Eudragit S100 juntos como encapsulante, Eudragit S100 se disuelve en diclorometano a 60°C durante 20 minutos. Después, la mezcla se enfrió y se añadió de nuevo el disolvente evaporado.
Literatura / Referencias
- 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.
Información interesante
Los ultrasonidos y sus efectos extractores
La extracción asistida por ultrasonidos se basa en el principio de cavitación acústica. Cuando los ultrasonidos de alta potencia (US de baja frecuencia y alta intensidad) se acoplan a un medio líquido o pastoso, las ondas crean ciclos alternos de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción). Durante estos ciclos de alta presión / baja presión, se producen burbujas de vacío que crecen a lo largo de varios ciclos. En el momento en que las burbujas no pueden absorber más energía, implosionan violentamente. Esta implosión de las burbujas y sus efectos se conocen como cavitación acústica. La cavitación genera microjets, fuerzas de cizallamiento, ondas de choque / diferenciales de alta presión, formación de radicales, temperaturas extremas y corrientes acústicas. Estas condiciones intensas rompen las paredes celulares y la transferencia de masa es elevada, de modo que el material intracelular se transfiere al disolvente.
Disolventes suaves y no tóxicos
Los extractos de hierbas utilizados con fines medicinales y nutricionales están despertando un interés cada vez mayor como remedios farmacológicos y suplementos nutricionales (nutracéuticos). Para liberar los compuestos deseados del material vegetal, éste debe disolverse en un disolvente. Cuando los extractos deseados se separan de la mayor parte del material vegetal y se transfieren al disolvente, el extracto puede concentrarse. La extracción ultrasónica puede aplicarse como método sin disolventes utilizando agua como disolvente. Las extracciones con alcohol y glicerina también son eficaces y no tóxicas, y se utilizan a menudo para la extracción de ingredientes alimentarios, farmacéuticos y cosméticos.
En cuanto a la producción de extractos altamente potentes, saludables y no tóxicos, es importante utilizar un método de extracción eficaz, que permita el uso de disolventes suaves y no tóxicos como el agua, los triacilgliceroles o el alcohol.
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curcumina
La curcumina es una oleorresina de la cúrcuma y un pigmento natural que se encuentra en los rizomas de la planta cúrcuma. Otros compuestos curcuminoides importantes son la demetoxicurcumina (DMC) y la bisdemetoxicurcumina (BDMC).
Curcumina (fórmula química C21H20O6) puede extraerse de Cúrcuma longa, Cúrcuma amada, Cúrcuma ochrorhiza Val. o sintetizado químicamente.
La curcumina está capturada en la red de polisacáridos-lignina de la cúrcuma. Por lo tanto, se necesita una técnica de extracción potente, como la sonicación, para romper las paredes celulares y liberar el fitoquímico bioactivo.
Los estudios han demostrado que el compuesto activo piperina, que se encuentra en la pimienta negra, aumenta la biodisponibilidad de la curcumina en más de un 2.000%.
cúrcuma
Cúrcuma (Cúrcuma longa) es una planta herbácea perenne de la familia del jengibre Zingiberaceae. Es originaria de la India y el sudeste asiático. Los rizomas de la planta de la cúrcuma se recolectan para utilizarlos como especia y medicina.
La cúrcuma es la especia que da al curry su intenso color amarillo y se utiliza en la India desde hace miles de años como especia culinaria y también como medicina ayurvédica. La cúrcuma en polvo se caracteriza por un sabor cálido, amargo, parecido al de la pimienta, y un aroma terroso.
La cúrcuma en polvo o en pasta se utiliza para preparar una popular bebida caliente – el llamado “cúrcuma con leche” o “leche dorada” – que se prepara con leche o alternativas lácteas no lácteas, como leche de soja, de almendras o de coco.
La cúrcuma es apreciada por sus efectos antioxidantes, antiinflamatorios y analgésicos.
Además de usos culinarios y medicinales, la cúrcuma se utiliza como tinte natural.