استخراج فراصوتی کورکومین
کورکومین یک مادهٔ فیتوشیمیایی با خواص دارویی و تغذیه‌ای است که در ریزوم‌های Curcuma longa وجود دارد. برای دستیابی به بازده بالای کورکومین، از استخراج‌کننده‌های فراصوتی به‌عنوان کارآمدترین روش استخراج استفاده می‌شود. استخراج فراصوتی، کورکومین را با کیفیتی برتر و بازدهی بسیار بالا به دست می‌دهد. در عین حال، فراصوت‌دهی به ریزوم زردچوبه تنها به زمان پردازش کوتاهی نیاز دارد.
جداسازی فراصوتی کورکومین
استخراج فراصوتی جایگزینی بسیار کارآمد برای روش‌های متداول استخراج، مانند خیساندن، استخراج با حلال داغ یا استخراج سوکسله است.
جداسازی فراصوتی کورکومین و کورکومینوئیدها از گیاه کورکوما (برای مثال Curcuma longa, Curcuma amada) فرایندی کارآمد، سریع و آسان است. در مقایسه با استخراج سوکسله و استخراج ناپیوستهٔ متداول، استخراج به کمک فراصوت با افزایش چشمگیر بازده کورکومین در زمان استخراج کوتاه‌تر، برتری دارد.
برای استخراج فراصوتی ترکیبات گیاهی می‌توان از حلال‌های گوناگونی مانند آب، حلال‌های آبی، اتانول، متانول، گلیسیرین و غیره استفاده کرد. برای استخراج کورکومین، آب، اتانول و تری‌آسیل‌گلیسرول‌ها حلال‌هایی مؤثر و ایمن هستند که بازده بالای عصاره را به همراه دارند.
- بازده بالا
- استخراج سریع
- بازیابی کامل‌تر
- بهره‌برداری ایمن
- پیاده‌سازی آسان
سونیکاتور UIP1000hdT مجهز به سلول جریان برای استخراج کورکومین
فرایند استخراج فراصوتی
سونیکاتورهای پیشرفتهٔ Hielscher امکان کنترل کامل پارامترهای فرایند، مانند دامنه، دما، فشار و انرژی ورودی را فراهم می‌کنند.
در استخراج فراصوتی، پارامترهای جانبی مانند اندازهٔ ذرات مادهٔ اولیه، نوع حلال، نسبت جامد به حلال و زمان استخراج را می‌توان به‌آسانی تغییر داد و برای دستیابی به بهترین نتایج بهینه کرد.
از آنجا که استخراج فراصوتی روشی غیرحرارتی است، از تخریب حرارتی مواد زیست‌فعال جلوگیری می‌شود.
در مجموع، مزایایی مانند بازده بالا، زمان کوتاه استخراج، دمای پایین استخراج و مقدار کم حلال، فراصوت‌دهی را به روش برتر استخراج تبدیل می‌کنند.
استخراج فراصوتی کورکومین با UP400ST و جداسازی متعاقب مواد مؤثرهٔ زیست‌فعال از حلال (بازیابی حلال) با استفاده از تبخیرکنندهٔ چرخان
مشخص شده است که استخراج فراصوتی کورکومین از زردچوبه زمانی بیشترین کارایی را دارد که فراصوت‌دهی در یک آرایش درون‌خطی پیوسته با استفاده از سلول جریان فراصوتی انجام شود. دمای فرایند در محدودهٔ 60 تا 80°C برای افزایش بازده عصاره سودمند است.
کارایی برتر فرایند: استخراج فراصوتی به‌عنوان روشی پایدار برجسته است که تنها به سرمایه‌گذاری متوسطی برای تجهیزات فراصوت نیاز دارد. مقیاس فرایند فراصوتی را می‌توان به‌صورت خطی تا تولید صنعتی افزایش داد. هزینه‌های حلال و انرژی در فرایند فراصوتی بسیار پایین است. بهره‌برداری آسان و ایمن، هزینه‌های مقرون‌به‌صرفه و تکرارپذیری، که برای تولید استانداردشده ضروری است، از دیگر مزایای مهم آن هستند.
فرمولاسیون لیپوزومی با فراصوت
کورکومین مولکولی آب‌گریز و محلول در چربی است. این بدان معناست که کورکومین باید در یک سامانهٔ حامل دارو، مانند لیپوزوم‌ها، نانوامولسیون‌ها، نانوکره‌ها، نانوذرات پلیمری یا کمپلکس فیتوفسفولیپیدی، فرمول‌بندی شود. محلول‌های آبی کورکومین را می‌توان با افزودن مواد فعال سطحی، لیپیدها، آلبومین‌ها، سیکلودکسترین‌ها، زیست‌پلیمرها و غیره تهیه کرد. تهیهٔ فراصوتی نانوامولسیون‌ها و سوسپانسیون‌های یکنواخت روشی بسیار مؤثر برای فرمول‌بندی کورکومین در کمپلکس‌های حامل دارو است. حامل‌های دارو، حلالیت، جذب، فارماکوکینتیک و زیست‌فراهمی کورکومین را بهبود می‌بخشند. با فرمول‌بندی کورکومین در نانوکمپلکس‌ها، حلالیت آن در آب تقریباً 98٬000 برابر افزایش می‌یابد (در مقایسه با کورکومین آزاد در آب). تشکیل نانوکمپلکس، زیست‌فراهمی و پایداری کورکومین در طول نگهداری را به‌طور چشمگیری بهبود بخشید.
برای آشنایی بیشتر با کپسوله‌سازی فراصوتی در لیپوزوم‌ها، اینجا کلیک کنید!
تجهیزات استخراج فراصوتی
Hielscher Ultrasonics شریک شما در فرایندهای استخراج از مواد گیاهی است. چه بخواهید مقادیر کمی را برای پژوهش و تجزیه‌وتحلیل استخراج کنید و چه حجم‌های زیادی را برای تولید تجاری پردازش کنید، ما استخراج‌کنندهٔ فراصوتی مناسب شما را داریم. هموژنایزرهای فراصوتی آزمایشگاهی ما و همچنین سونیکاتورهای رومیزی و صنعتی ما مستحکم و آسان‌کار هستند و برای کارکرد 24/7 تحت بار کامل ساخته شده‌اند. طیف گسترده‌ای از لوازم جانبی مانند سونوتْرودها (پروب‌ها / هورن‌های فراصوتی) با اندازه‌ها و شکل‌های گوناگون، سلول‌های جریان، راکتورها و تقویت‌کننده‌ها، امکان آرایش بهینه را برای فرایند استخراج خاص شما فراهم می‌کنند.
تمام دستگاه‌های فراصوتی دیجیتال به نمایشگر لمسی رنگی، کارت SD داخلی برای ثبت خودکار داده‌ها و کنترل از راه دور از طریق مرورگر برای پایش جامع فرایند مجهز هستند. با سامانه‌های پیشرفتهٔ فراصوتی Hielscher، دستیابی به سطح بالایی از استانداردسازی فرایند و کنترل کیفیت آسان می‌شود.
همین امروز با ما تماس بگیرید تا دربارهٔ نیازهای فرایند استخراج شما گفت‌وگو کنیم! خوشحال می‌شویم با تجربهٔ چندین‌سالهٔ خود در استخراج مواد گیاهی به شما کمک کنیم!
سونیکاتور UIP4000hdT برای تولید درون‌خطی عصاره‌های کورکومین با کیفیت بالا
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
سونیکاتور صنعتی UIP16000hdT برای استخراج درون‌خطی مواد فیتوشیمیایی از گیاهان
دستورالعمل: نانوکپسوله‌سازی فراصوتی کورکومین
تهیهٔ نانوذرات بارگذاری‌شده با کورکومین
نانوذرات بارگذاری‌شده با کورکومین با روش مینی‌امولسیون‌سازی–تبخیر سنتز می‌شوند. روش کار بسته به مادهٔ کپسوله‌کنندهٔ مورد استفاده، مطابق توضیحات زیر، متفاوت است. فرمولاسیون مورد استفاده شامل 22٫400g آب، 0٫180g لسیتین، 11٫500g دی‌کلرومتان و 0٫390g مادهٔ کپسوله‌کننده بود (پلی(L-لاکتیک اسید) PLLA، با 4٬000g/gmol یا poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100، با 125٬000 g/gmol یا مخلوطی از آن‌ها به‌عنوان مادهٔ کپسوله‌کننده استفاده می‌شوند). به پایدارکنندهٔ کمکی نیازی نیست، زیرا مشخص شده است که پلیمرهای ازپیش‌ساخته‌شده در جلوگیری از تخریب امولسیون بر اثر نفوذ مؤثر هستند.
هنگامی که PLLA به‌عنوان مادهٔ کپسوله‌کننده استفاده می‌شود، PLLA و لسیتین به‌مدت 10 دقیقه در دی‌کلرومتان حل شدند و پس از آن، کورکومین افزوده شده و به‌مدت 5 min مخلوط می‌شود (1, 3, 6, 18 wt% از جرم کل مادهٔ کپسوله‌کننده). این محلول در حین هم‌زدن ملایم به آب مقطر افزوده شد. ماکروامولسیون تشکیل‌شده با یک هموژنایزر فراصوتی مانند UP100H به‌مدت 180 ثانیه در چرخه‌های پالسی (30sec فراصوت‌دهی، 10sec مکث) تحت فراصوت‌دهی قرار می‌گیرد. سپس حلال به‌مدت 18 ساعت در 40°C تبخیر می‌شود. هنگامی که PLLA و Eudragit S100 با هم به‌عنوان مادهٔ کپسوله‌کننده استفاده شدند، Eudragit S100 به‌مدت 20 دقیقه در دی‌کلرومتان در 60°C حل می‌شود. پس از آن، مخلوط سرد شد و حلال تبخیرشده دوباره افزوده شد.
منابع / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
فراصوت و اثرات استخراجی آن
استخراج به کمک فراصوت بر اصل کاویتاسیون آکوستیکی استوار است. هنگامی که فراصوت پرتوان (فراصوت با فرکانس پایین و شدت بالا، US) به یک محیط مایع یا خمیرمانند کوپل می‌شود، امواج چرخه‌های متناوب پرفشار (تراکم) و کم‌فشار (انبساط) ایجاد می‌کنند. در طول این چرخه‌های پرفشار / کم‌فشار، حباب‌های خلأ شکل می‌گیرند و طی چندین چرخه رشد می‌کنند. هنگامی که حباب‌ها دیگر نمی‌توانند انرژی بیشتری جذب کنند، به‌شدت به درون فرو می‌پاشند. این فروپاشی حباب‌ها و اثرات آن، کاویتاسیون آکوستیکی نامیده می‌شود. کاویتاسیون، ریزجت‌ها، نیروهای برشی، امواج ضربه‌ای / اختلاف فشارهای زیاد، تشکیل رادیکال‌ها، دماهای بسیار شدید و جریان آکوستیکی ایجاد می‌کند. این شرایط شدید دیواره‌های سلولی را می‌شکنند و انتقال جرم بالایی ایجاد می‌کنند، به‌طوری که مواد درون‌سلولی به حلال منتقل می‌شوند.
حلال‌های ملایم و غیرسمی
عصاره‌های گیاهی مورد استفاده برای مقاصد دارویی و تغذیه‌ای، به‌عنوان عوامل درمانی دارویی و مکمل‌های تغذیه‌ای (نوتراسیوتیک‌ها)، با اقبالی به‌سرعت روبه‌رشد مواجه هستند. برای آزادسازی ترکیبات مورد نظر از مادهٔ گیاهی، این ترکیبات باید در یک حلال حل شوند. هنگامی که عصاره‌های هدف از تودهٔ مادهٔ گیاهی جدا و به حلال منتقل شدند، می‌توان عصاره را تغلیظ کرد. استخراج فراصوتی را می‌توان به‌عنوان روشی بدون حلال، با استفاده از آب به‌عنوان حلال، به کار برد. استخراج با الکل و استخراج با گلیسیرین نیز هر دو غیرسمی و مؤثر هستند و اغلب برای استخراج مواد تشکیل‌دهندهٔ محصولات غذایی، دارویی و آرایشی استفاده می‌شوند.
برای تولید عصاره‌های بسیار قوی، سالم و غیرسمی، استفاده از یک روش استخراج کارآمد که امکان استفاده از حلال‌های ملایم و غیرسمی مانند آب، تری‌آسیل‌گلیسرول‌ها یا الکل را فراهم کند، اهمیت دارد.
برای مطالعهٔ بیشتر دربارهٔ حلال‌های مورد استفاده در فرایندهای استخراج فراصوتی، اینجا کلیک کنید!
کورکومین
کورکومین یک اولئورزین زردچوبه و رنگ‌دانه‌ای طبیعی است که در ریزوم‌های گیاه زردچوبه یافت می‌شود. دیگر ترکیبات مهم کورکومینوئیدی عبارت‌اند از دمتوکسی‌کورکومین (DMC) و بیس‌دمتوکسی‌کورکومین (BDMC).
کورکومین (با فرمول شیمیایی C21H20O6) را می‌توان از Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. استخراج یا به‌صورت شیمیایی سنتز کرد.
کورکومین در شبکهٔ پلی‌ساکارید–لیگنین زردچوبه به دام افتاده است. بنابراین، برای شکستن دیواره‌های سلولی و آزادسازی این مادهٔ فیتوشیمیایی زیست‌فعال، به یک روش استخراج قدرتمند مانند فراصوت‌دهی نیاز است.
مطالعات نشان داده‌اند که ترکیب فعال پیپرین، که در فلفل سیاه یافت می‌شود، زیست‌فراهمی کورکومین را بیش از 2٬000% افزایش می‌دهد.
زردچوبه
زردچوبه (Curcuma longa) گیاهی علفی و چندساله از خانوادهٔ زنجبیل، Zingiberaceae، است. این گیاه بومی هند و جنوب شرقی آسیا است. ریزوم‌های گیاه زردچوبه برای استفاده به‌عنوان ادویه و دارو برداشت می‌شوند.
زردچوبه ادویه‌ای است که رنگ زرد تند کاری را ایجاد می‌کند و هزاران سال است که در هند هم به‌عنوان ادویهٔ آشپزی و هم به‌عنوان داروی آیورودایی استفاده می‌شود. پودر زردچوبه با طعمی گرم، تلخ و شبیه فلفل و رایحه‌ای خاکی شناخته می‌شود.
پودر یا خمیر زردچوبه برای تهیهٔ یک نوشیدنی داغ پرطرفدار – موسوم به «لاتهٔ زردچوبه» یا «شیر طلایی» – استفاده می‌شود که با شیر یا جایگزین‌های غیرلبنی شیر، مانند شیر سویا، بادام یا نارگیل تهیه می‌شود.
زردچوبه به‌دلیل اثرات آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی و ضددرد خود ارزشمند است.
علاوه بر کاربردهای آشپزی و دارویی، زردچوبه به‌عنوان رنگ‌زای طبیعی نیز استفاده می‌شود.