Kurkumiini ultraheliekstraktsioon
Kurkumiin on farmakoloogiline ja toitumisalane fütokemikaal, mida leidub kurkuma (Curcuma longa) risoomides. Kõrge kurkumiinisaagise saamiseks kasutatakse kõige tõhusama ekstraheerimistehnikana ultraheli ekstraktoreid. Ultraheliekstraktsiooni tulemusel saadakse kõrgemakvaliteedilist kurkumiini väga suure saagisega. Samal ajal nõuab sonikeerimine kurkuma risoomi töötlemiseks vaid lühikest aega.
Kurkumiini isoleerimine ultraheli abil
Ultraheliekstraktsioon on väga tõhus alternatiiv tavapärastele ekstraheerimistehnikatele, nagu maseratsioon, kuumlahustiga ekstraheerimine või Soxhleti ekstraktsioon.
Kurkumiini ja kurkuminoidide isoleerimine kurkumataimest (nt Curcuma longa, Curcuma amada) ultraheli abil on tõhus, kiire ja lihtne protsess. Võrreldes Soxhleti ekstraktsiooni ja tavapärase portsjonekstraktsiooniga paistab ultraheliga toetatud ekstraktsioon silma oluliselt suurema kurkumiinisaagisega lühema ekstraheerimisaja jooksul.
Fütokomponentide ultraheliekstraktsiooniks saab kasutada erinevaid lahusteid, näiteks vett, vesilahusteid, etanooli, metanooli, glütseriini jne. Kurkumiini ekstraheerimiseks on vesi, etanool ja triatsüülglütseroolid tõhusad ja ohutud lahustid, mis annavad kõrge ekstraktisaagise.
- Kõrge saagis
- Kiire ekstraheerimine
- Täielikum väljaeraldamine
- Ohutu käitamine
- Lihtne rakendamine
Sonikaator UIP1000hdT koos läbivoolukambriga kurkumiini ekstraheerimiseks
Ultraheliekstraktsiooni protsess
Tipptasemel Hielscher sonikaatorid võimaldavad täielikult kontrollida protsessiparameetreid, nagu amplituud, temperatuur, rõhk ja energiasisend.
Ultraheliekstraktsiooni korral saab perifeerseid parameetreid, nagu tooraine osakeste suurus, lahusti tüüp, tahke aine ja lahusti suhe ning ekstraheerimisaeg, hõlpsasti varieerida ja parimate tulemuste saavutamiseks optimeerida.
Kuna ultraheliekstraktsioon on mittetermiline ekstraheerimismeetod, väldib see bioaktiivsete koostisosade termilist lagunemist.
Kokkuvõttes muudavad sellised eelised nagu kõrge saagis, lühike ekstraheerimisaeg, madal ekstraheerimistemperatuur ja väike lahustikogus sonikeerimise parimaks ekstraheerimismeetodiks.
Kurkumiini ultraheliekstraktsioon seadmega UP400ST ja sellele järgnev bioaktiivsete toimeainete eraldamine lahustist (lahusti taaskasutus) rotatsioonaurustiga
Kurkumiini ekstraheerimine kurkumist ultraheli abil on osutunud kõige tõhusamaks siis, kui sonikeerimist rakendati pidevas in-line seadistuses ultraheli läbivoolukambri abil. Protsessi temperatuurid vahemikus 60 kuni 80°C aitavad ekstraktisaagist suurendada.
Suurepärane protsessi tõhusus: Ultraheliekstraktsioon paistab silma jätkusuutliku tehnikana, mis nõuab vaid mõõdukat investeeringut ultraheliseadmetesse. Ultraheliprotsessi saab lineaarselt skaleerida tööstuslikuks tootmiseks. Ultraheliprotsessi lahusti- ja energiakulud on väga madalad. Muud olulised eelised on lihtne ja ohutu käitamine, ökonoomsed kulud ning korratavus, mis on standardiseeritud tootmise jaoks määrava tähtsusega.
Ultraheliga liposomaalne preparaat
Kurkumiin on hüdrofoobne, rasvlahustuv molekul. See tähendab, et kurkumiin tuleb vormistada ravimikandjasüsteemiks, näiteks liposoomideks, nanoemulsioonideks, nanosfäärideks, polümeerseteks nanoosakesteks või fütofosfolipiidi kompleksiks. Kurkumiini vesilahuseid saab valmistada pindaktiivsete ainete, lipiidide, albumiinide, tsüklodekstriinide, biopolümeeride jms lisamisel. Nanoemulsioonide ja ühtlaste suspensioonide valmistamine ultraheli abil on väga tõhus tehnika kurkumiini vormistamiseks ravimikandjakompleksideks. Ravimikandjad parandavad kurkumiini lahustuvust, imendumist, farmakokineetikat ja biosaadavust. Kurkumiini vormistamisel nanokompleksideks suureneb vees lahustuvus ligikaudu 98 000-kordselt (võrreldes vabas vormis kurkumiiniga vees). Nanokompleksimine parandas oluliselt kurkumiini biosaadavust ja säilivusstabiilsust.
Klõpsake siin, et lugeda lähemalt ultraheliga kapseldamisest liposoomidesse!
Ultraheliekstraktsiooni seadmed
Hielscher Ultrasonics on teie partner taimsete materjalide ekstraktsiooniprotsessides. Olenemata sellest, kas soovite ekstraheerida väikeseid koguseid uurimis- ja analüüsieesmärkidel või töödelda suuri mahtusid tööstuslikuks tootmiseks, on meil teile sobiv ultraheli ekstraktor. Meie ultraheli laborihomogenisaatorid ning meie lauaseadmed ja tööstuslikud ultraheliseadmed on töökindlad, kasutajasõbralikud ja ehitatud 24/7 tööks täiskoormusel. Lai valik lisatarvikuid nagu sonotroodid (ultraheli sondid / hornid) erinevate suuruste ja kujudega, läbivoolukambrid ja reaktorid ning boosterid võimaldavad luua teie konkreetse ekstraktsiooniprotsessi jaoks optimaalse seadistuse.
Kõik digitaalsed ultraheliseadmed on varustatud värvilise puutekuvaga, integreeritud SD-kaardiga automaatseks andmete protokollimiseks ja brauseripõhise kaugjuhtimisega põhjalikuks protsessi jälgimiseks. Hielscheri keerukate ultrahelisüsteemide abil muutub protsessi kõrge standardimine ja kvaliteedikontroll lihtsaks.
Võtke meiega juba täna ühendust, et arutada oma ekstraktsiooniprotsessi nõudeid! Abistame teid hea meelega oma pikaajalise kogemusega taimsete ekstraktide valmistamisel!
Sonikaator UIP4000hdT kvaliteetsete kurkumiiniekstraktide inline-tootmiseks
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Tööstuslik sonikaator UIP16000hdT taimsete fütokemikaalide inline-ekstraktsiooniks
Protokoll: kurkumiini ultraheli nanokapseldamine
Kurkumiiniga laetud nanoosakeste valmistamine
Kurkumiiniga laetud nanoosakesed sünteesitakse miniemulgeerimis-aurustamismeetodil. Protseduur varieerub sõltuvalt kasutatavast kapseldusainest, nagu allpool kirjeldatud. Kasutatud koostis oli 22,400g vett, 0,180g letsitiini, 11,500g diklorometaani ja 0,390g kapseldusainet (Poly(L-lactic acid) PLLA, 4 000g/gmol või poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125 000 g/gmol või nende segu kasutatakse kapseldusainena). Kaasstabilisaatorit ei ole vaja, kuna on teada, et eelnevalt moodustatud polümeerid takistavad tõhusalt emulsiooni lagunemist difusiooni teel.
Kui kapseldusainena kasutatakse PLLA-d, lahustati PLLA ja letsitiin diklorometaanis 10 minuti jooksul ning pärast seda lisatakse kurkumiin ja segatakse 5 min (1, 3, 6, 18 wt% kapseldusaine kogumassist). See lahus lisati destilleeritud veele õrnalt segades. Moodustunud makroemulsiooni töödeldakse ultraheliga ultraheli homogenisaatoriga, näiteks UP100H 180 sekundit impulsstsüklitena (30 sek sonikeerimine, 10 sek paus). Seejärel aurustatakse lahusti 18 tunni jooksul temperatuuril 40°C. Kui kapseldusainena kasutati koos PLLA-d ja Eudragit S100, lahustatakse Eudragit S100 diklorometaanis temperatuuril 60°C 20 minuti jooksul. Pärast seda segu jahutati ja aurustunud lahusti lisati uuesti.
Kirjandus / viited
- 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.
Teadmisi, mida väärt teada
Ultraheli ja selle ekstraheeriv toime
Ultraheli abil toimuv ekstraktsioon põhineb akustilise kavitatsiooni põhimõttel. Kui suure võimsusega ultraheli (madal sagedus, suur intensiivsus) juhitakse vedelasse või pastataolisse keskkonda, tekitavad lained vahelduvaid kõrgrõhu- (kokkusurumis-) ja madalrõhutsükleid (hõrenemistsükleid). Nende kõrgrõhu- / madalrõhutsüklite ajal tekivad vaakumimullid, mis kasvavad mitme tsükli jooksul. Kui mullid ei suuda enam rohkem energiat neelata, implodeeruvad nad vägivaldselt. Seda mulli implosiooni ja selle mõjusid nimetatakse akustiliseks kavitatsiooniks. Kavitatsioon tekitab mikrojuge, nihkejõude, lööklaineid / suuri rõhuvahesid, radikaalide teket, äärmuslikke temperatuure ja akustilist voolamist. Need intensiivsed tingimused lõhuvad rakuseinu ja põhjustavad suurt massiülekannet, nii et rakusisene materjal kandub lahustisse.
Leebed, mittetoksilised lahustid
Meditsiinilisel ja toitumisalasel otstarbel kasutatavate taimsete ekstraktide vastu tuntakse kiiresti kasvavat huvi nii farmakoloogiliste ravimite kui ka toidulisandite (nutraseutikumide) vormis. Selleks et soovitud ühendid taimsest materjalist vabastada, tuleb see lahustada lahustis. Kui sihtekstraktid on eemaldatud taimse materjali põhimassist ja viidud lahustisse, saab ekstrakti kontsentreerida. Ultraheliekstraktsiooni saab rakendada lahustivaba meetodina, kasutades lahustina vett. Nii alkoholi- kui ka glütseriinekstraktsioon on samuti mittetoksilised ja tõhusad ning neid kasutatakse sageli toidu-, ravimi- ja kosmeetikatoodete koostisainete ekstraheerimiseks.
Väga toimeaineterikaste, tervislike ja mittetoksiliste ekstraktide tootmisel on oluline kasutada tõhusat ekstraktsioonimeetodit, mis võimaldab kasutada leebeid, mittetoksilisi lahusteid, näiteks vett, triatsüülglütseroole või alkoholi.
Klõpsake siin, et lugeda lähemalt ultraheliekstraktsiooniprotsessides kasutatavate lahustite kohta!
Kurkumiin
Kurkumiin on kurkuma oleoresiin ja looduslik pigment, mida leidub kurkumataime risoomides. Teised olulised kurkuminoidühendid on demetoksükurkumiin (DMC) ja bisdemetoksükurkumiin (BDMC).
Kurkumiin (keemiline valem C21H20O6) saab ekstraheerida liikidest Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. või sünteesida keemiliselt.
Kurkumiin on kurkumas seotud polüsahhariid-ligniinivõrgustikku. Seetõttu on bioaktiivse fütokemikaali vabastamiseks rakuseinte lõhkumiseks vaja võimsat ekstraktsioonitehnikat, näiteks ultraheli töötlust (sonikeerimist).
Uuringud on näidanud, et toimeaine piperiin, mida leidub mustas pipras, suurendab kurkumiini biosaadavust üle 2 000%.
Kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) on rohtjas mitmeaastane taim ingverlaste sugukonnast Zingiberaceae. See pärineb Indiast ja Kagu-Aasiast. Kurkuma risoome koristatakse kasutamiseks vürtsi ja ravimina.
Kurkuma on vürts, mis annab karrile selle intensiivse kollase värvuse, ning seda on Indias kasutatud tuhandeid aastaid nii kulinaarse vürtsi kui ka ajurveda ravimina. Kurkumapulbrit iseloomustab soe, kibe, pipratara maitse ja mullane aroom.
Kurkumapulbrit või -pastat kasutatakse populaarse kuuma joogi – nn „kurkumalatte“ või „kuldse piima“ – valmistamiseks, mida valmistatakse piima või piimavabade piimaasendajatega, näiteks soja-, mandli- või kookospiimaga.
Kurkumat hinnatakse selle antioksüdatiivsete, põletikuvastaste ja valuvaigistavate toimete pärast.
Peale kulinaarse ja meditsiinilise kasutuse kasutatakse kurkumat ka looduslikuna värvainena.