Extraction de curcurmine par ultrasons
La curcumine est un produit phytochimique pharmacologique et nutritionnel présent dans les rhizomes de Curcuma longa. Afin d'obtenir des rendements élevés en curcumine, les extracteurs ultrasoniques sont utilisés comme la technique d'extraction la plus efficace. L'extraction par ultrasons permet d'obtenir de la curcumine de qualité supérieure et des rendements très élevés. Simultanément, la sonication ne nécessite qu'un temps de traitement court du rhizome de curcuma.
Isolation ultrasonique de la curcumine
L'extraction par ultrasons est une alternative très efficace aux techniques d'extraction conventionnelles telles que la macération, l'extraction par solvant chaud ou l'extraction Soxhlet.
Isolation par ultrasons de la curcumine et des curcuminoïdes de la plante curcuma (par ex. Curcuma longa, Curcuma amada) est un processus efficace, rapide et facile. Par rapport à l'extraction Soxhlet et à l'extraction conventionnelle par lots, l'extraction assistée par ultrasons excelle avec un rendement de curcumine significativement plus élevé dans un temps d'extraction plus court.
Pour l'extraction ultrasonique des phytoconstituants, différents solvants peuvent être utilisés, tels que l'eau, les solvants aqueux, l'éthanol, le méthanol, la glycérine, etc. Pour l'extraction de la curcumine, l'eau, l'éthanol et les triacylglycérols sont des solvants efficaces et sûrs, qui permettent d'obtenir un rendement élevé de l'extrait.
- rendement élevé
- extraction rapide
- Récupération plus complète
- fonctionnement sûr
- Une mise en œuvre facile
ultrasonateur UIP1000hdT avec cellule d'écoulement pour l'extraction de curcurmine
Processus d'extraction par ultrasons
Les sonicateurs de pointe Hielscher permettent un contrôle total des paramètres du processus tels que l'amplitude, la température, la pression et l'apport d'énergie.
Pour l'extraction par ultrasons, les paramètres périphériques tels que la taille des particules de matière première, le type de solvant, le rapport solide-solvant et le temps d'extraction peuvent être facilement modifiés et optimisés pour obtenir les meilleurs résultats.
L'extraction par ultrasons étant une méthode d'extraction non thermique, la dégradation thermique des ingrédients bioactifs est évitée.
Dans l'ensemble, les avantages tels que le rendement élevé, le temps d'extraction court, la température d'extraction basse et les faibles quantités de solvant font de la sonication la méthode d'extraction la plus performante.
Extraction de curcumine par ultrasons avec le UP400St et séparation ultérieure des principes bioactifs du solvant (récupération du solvant) au moyen d'un évaporateur rotatif
L'extraction par ultrasons de la curcumine du curcuma s'est avérée plus efficace lorsque la sonication était appliquée dans une installation en ligne continue, en utilisant une cellule d'écoulement ultrasonique. Des températures de traitement comprises entre 60 et 80°C sont bénéfiques pour améliorer le rendement de l'extrait.
Efficacité supérieure du processus : L'extraction par ultrasons est une technique durable qui ne nécessite qu'un investissement modéré en équipement à ultrasons. Le processus ultrasonique peut être mis à l'échelle de façon linéaire jusqu'à la production industrielle. Les coûts des solvants et de l'énergie pour le processus ultrasonique sont très faibles. D'autres avantages importants sont la facilité et la sécurité d'utilisation, les coûts économiques et la reproductibilité, qui est cruciale pour une production standardisée.
Formulation ultrasonique de liposomes
La curcumine est une molécule hydrophobe et liposoluble. Cela signifie que la curcumine doit être formulée dans un système de transport de médicaments tel que les liposomes, les nanoémulsions, les nanosphères, les nanoparticules polymériques ou les complexes de phytophospholipides. Les solutions aqueuses de curcumine peuvent être préparées en ajoutant des surfactants, des lipides, des albumines, des cyclodextrines, des biopolymères, etc. La préparation ultrasonique de nanoémulsions et de suspensions uniformes est une technique très efficace pour formuler la curcumine dans des complexes de vecteurs médicamenteux. Les vecteurs de médicaments améliorent la solubilité, l'absorption, la pharmacocinétique et la biodisponibilité de la curcumine. En formulant la curcumine en nanocomplexes, la solubilité dans l'eau est multipliée par 98 000 environ (par rapport à la curcumine libre dans l'eau). La nanocomplexation a considérablement amélioré la biodisponibilité et la stabilité de stockage de la curcumine.
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Équipement d'extraction par ultrasons
Hielscher Ultrasonics est votre partenaire pour les processus d'extraction des plantes médicinales. Que vous souhaitiez extraire de petites quantités pour la recherche et l'analyse ou traiter de grands volumes pour la production commerciale, nous avons l'extracteur à ultrasons qu'il vous faut. Nos services homogénéisateurs ultrasoniques de laboratoire ainsi que notre ultrasons de table et industriels sont robustes, faciles à utiliser et conçus pour fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 à pleine charge. Une large gamme de Accessoires tels que les sonotrodes (sondes / cornets à ultrasons) de différentes tailles et formes, les cellules d'écoulement, les réacteurs et les amplificateurs permettent d'obtenir une configuration optimale pour votre processus d'extraction spécifique.
Toutes les machines numériques à ultrasons sont équipées d'un écran tactile coloré, d'une carte SD intégrée pour l'enregistrement automatique des données et d'un navigateur de contrôle à distance pour une surveillance complète du processus. Avec les systèmes ultrasoniques sophistiqués de Hielscher, la standardisation des processus et le contrôle de la qualité sont simplifiés.
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Sonicator UIP4000hdT pour la production en ligne d'extraits de curcumine de haute qualité
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Sonicateur industriel UIP16000hdT pour l'extraction en ligne de substances phytochimiques à partir de plantes
Protocole : Nano-encapsulation ultrasonique de la curcumine
Préparation de nanoparticules chargées de curcumine
Les nanoparticules chargées de curcumine sont synthétisées à l'aide de la technique de mini-mulsification-évaporation. La procédure varie en fonction de l'encapsulant utilisé, comme décrit ci-dessous. La formulation utilisée était la suivante : 22,400 g d'eau, 0,180 g de lécithine, 11,500 g de dichlorométhane et 0,390 g d'encapsulant (acide poly(L-lactique) PLLA, 4 000 g/gmol ou poly(acide méthaclique-co-méthacrylate de méthyle Eudragit S100, 125 000 g/gmol ou un mélange de ces deux substances sont utilisés comme encapsulant). Aucun co-stabilisateur n'est nécessaire car il est connu que les polymères préformés sont efficaces pour prévenir la dégradation de l'émulsion par diffusion.
Lorsque le PLLA est utilisé comme encapsulant, le PLLA et la lécithine ont été dissous dans le dichlorométhane pendant 10 minutes, puis la curcumine a été ajoutée et mélangée pendant 5 minutes (1, 3, 6, 18 % en poids de la masse totale de l'encapsulant). Cette solution est ajoutée à l'eau distillée sous légère agitation. La macroémulsion formée est soniquée à l'aide d'un homogénéisateur ultrasonique tel que UP100H pendant 180 secondes par cycles d'impulsions (30 secondes de sonication, 10 secondes de pause). Le solvant est ensuite évaporé pendant 18 heures à 40°C. Lorsque le PLLA et l'Eudragit S100 sont utilisés ensemble comme encapsulant, l'Eudragit S100 est dissous dans du dichlorométhane à 60°C pendant 20 minutes. Le mélange a ensuite été refroidi et le solvant évaporé a été ajouté à nouveau.
Littérature / Références
- 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.
Qu'il faut savoir
Les ultrasons et leurs effets d'extraction
L'extraction assistée par ultrasons est basée sur le principe suivant cavitation acoustique. Lorsque des ultrasons de forte puissance (basse fréquence, haute intensité) sont couplés à un liquide ou à un milieu pâteux, les ondes créent des cycles alternatifs de haute pression (compression) et de basse pression (raréfaction). Au cours de ces cycles de haute et de basse pression, des bulles de vide apparaissent et se développent au fil des cycles. Lorsque les bulles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles implosent violemment. Cette implosion des bulles et ses effets sont connus sous le nom de cavitation acoustique. La cavitation génère des micro-jets, des forces de cisaillement, des ondes de choc / des différentiels de pression élevés, la formation de radicaux, des températures extrêmes et des flux acoustiques. Ces conditions intenses brisent les parois cellulaires et entraînent un transfert de masse élevé, de sorte que la matière intracellulaire est transférée dans le solvant.
Solvants doux et non toxiques
Les extraits de plantes utilisés à des fins médicinales et nutritionnelles suscitent un intérêt croissant en tant que remèdes pharmacologiques et compléments nutritionnels (nutraceutiques). Afin de libérer les composés souhaités de la matière végétale, celle-ci doit être dissoute dans un solvant. Lorsque les extraits ciblés sont retirés de la masse du matériel végétal et transférés dans le solvant, l'extrait peut être concentré. L'extraction par ultrasons peut être appliquée comme méthode sans solvant en utilisant l'eau comme solvant. Les extractions à l'alcool et à la glycérine sont à la fois non toxiques et efficaces. Elles sont souvent utilisées pour l'extraction d'ingrédients alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques.
En ce qui concerne la production d'extraits très puissants, sains et non toxiques, il est important d'utiliser une méthode d'extraction efficace, qui permette l'utilisation de solvants doux et non toxiques tels que l'eau, les triacylglycérols ou l'alcool.
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curcumine
La curcumine est une oléorésine de curcuma et un pigment naturel que l'on trouve dans les rhizomes de la plante de curcuma. D'autres composés curcuminoïdes importants sont la déméthoxycurcumine (DMC) et la bisdéméthoxycurcumine (BDMC).
La curcumine (formule chimique C21H20O6) peut être extrait de Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. ou synthétisé chimiquement.
La curcumine est emprisonnée dans le réseau de polysaccharides et de lignine du curcuma. Par conséquent, une technique d'extraction puissante telle que la sonication est nécessaire pour briser les parois cellulaires afin de libérer la substance phytochimique bioactive.
Des études ont montré que le composé actif, la pipérine, que l'on trouve dans le poivre noir, augmente la biodisponibilité de la curcumine de plus de 2 000 %.
curcuma
Curcuma (Curcuma longa) est une plante herbacée vivace de la famille du gingembre. Zingiberaceae. Il est originaire d'Inde et d'Asie du Sud-Est. Les rhizomes du curcuma sont récoltés pour être utilisés comme épice et comme médicament.
Le curcuma est l'épice qui donne au curry sa couleur jaune intense. Il est utilisé en Inde depuis des milliers d'années comme épice culinaire et comme médicament ayurvédique. La poudre de curcuma se caractérise par une saveur chaude, amère et semblable à celle du poivre, ainsi que par un arôme de terre.
La poudre ou la pâte de curcuma est utilisée pour préparer une boisson chaude populaire. – les soi-disant “latte au curcuma” ou “lait d'or” – qui est préparé avec du lait ou des substituts de lait non laitiers, tels que le lait de soja, d'amande ou de coco.
Le curcuma est apprécié pour ses effets antioxydants, anti-inflammatoires et analgésiques.
Outre ses utilisations culinaires et médicinales, le curcuma est utilisé comme colorant naturel.