מיצוי אולטרסוני של כורכומין
כורכומין הוא חומר פיטוכימי בעל פעילות פרמקולוגית ותזונתית המצוי בקני השורש של Curcuma longa. להשגת תפוקות גבוהות של כורכומין, משתמשים במכשירי מיצוי אולטרסוניים כטכניקת המיצוי היעילה ביותר. מיצוי אולטרסוני מניב כורכומין באיכות מעולה ובתפוקות גבוהות מאוד. בה בעת, סוניקציה דורשת זמן עיבוד קצר בלבד של קנה השורש של הכורכום.
בידוד אולטרסוני של כורכומין
מיצוי אולטרסוני הוא חלופה יעילה ביותר לטכניקות מיצוי מקובלות כגון השריה, מיצוי בממס חם או מיצוי סוקסלט.
בידוד אולטרסוני של כורכומין וכורכומינואידים מצמח הכורכום (למשל Curcuma longa, Curcuma amada) הוא תהליך יעיל, מהיר וקל. בהשוואה למיצוי סוקסלט ולמיצוי מנתי מקובל, מיצוי בסיוע אולטרסאונד מצטיין בתפוקת כורכומין מוגברת במידה ניכרת ובזמן מיצוי קצר יותר.
למיצוי אולטרסוני של מרכיבים צמחיים ניתן להשתמש במגוון ממסים כגון מים, ממסים מימיים, אתנול, מתנול, גליצרין וכדומה. למיצוי כורכומין, מים, אתנול וטריאצילגליצרולים הם ממסים יעילים ובטוחים, המניבים תפוקה גבוהה של תמצית.
- תפוקה גבוהה
- מיצוי מהיר
- השבה מלאה יותר
- הפעלה בטוחה
- יישום קל
מכשיר סוניקציה UIP1000hdT עם תא זרימה למיצוי כורכומין
תהליך המיצוי האולטרסוני
מכשירי הסוניקציה המתקדמים ביותר של Hielscher מאפשרים שליטה מלאה בפרמטרים של התהליך כגון משרעת, טמפרטורה, לחץ והאנרגיה המושקעת.
במיצוי אולטרסוני ניתן לשנות בקלות פרמטרים נלווים כגון גודל חלקיקי חומר הגלם, סוג הממס, היחס בין המוצק לממס וזמן המיצוי, ולמטב אותם להשגת התוצאות הטובות ביותר.
מכיוון שמיצוי אולטרסוני הוא שיטת מיצוי לא תרמית, נמנעת התפרקות תרמית של המרכיבים הפעילים ביולוגית.
בסך הכול, יתרונות כגון תפוקה גבוהה, זמן מיצוי קצר, טמפרטורת מיצוי נמוכה וכמויות ממס קטנות הופכים את הסוניקציה לשיטת המיצוי העדיפה.
מיצוי אולטרסוני של כורכומין באמצעות המכשיר UP400ST ולאחריו הפרדת החומרים הפעילים ביולוגית מהממס (השבת ממס) באמצעות מאייד סיבובי
נמצא שמיצוי אולטרסוני של כורכומין מכורכום הוא היעיל ביותר כאשר הסוניקציה מתבצעת במערך רציף בקו התהליך, באמצעות תא זרימה אולטרסוני. טמפרטורות תהליך בטווח של 60 עד 80°C מועילות להגדלת תפוקת התמצית.
יעילות תהליך מעולה: מיצוי אולטרסוני מצטיין כטכניקה בת קיימא הדורשת השקעה מתונה בלבד בציוד אולטרסוני. ניתן להגדיל את קנה המידה של התהליך האולטרסוני באופן ליניארי עד לייצור תעשייתי. עלויות הממס והאנרגיה בתהליך האולטרסוני נמוכות מאוד. יתרונות חשובים נוספים הם ההפעלה הקלה והבטוחה, העלויות החסכוניות ויכולת השחזור, החיונית לייצור מתוקנן.
הכנת פורמולציה ליפוזומלית באמצעות אולטרסאונד
כורכומין הוא מולקולה הידרופובית המסיסה בשומן. משמעות הדבר היא שיש לשלב כורכומין בפורמולציה של מערכת נשיאת תרופות כגון ליפוזומים, ננו־אמולסיות, ננו־כדוריות, ננו־חלקיקים פולימריים או קומפלקס פיטו־פוספוליפידי. ניתן להכין תמיסות מימיות של כורכומין באמצעות הוספת חומרים פעילי שטח, ליפידים, אלבומינים, ציקלודקסטרינים, ביופולימרים וכדומה. הכנה אולטרסונית של ננו־אמולסיות ותרחיפים אחידים היא טכניקה יעילה מאוד לשילוב כורכומין בפורמולציות של קומפלקסים לנשיאת תרופות. נשאי תרופות משפרים את המסיסות, הספיגה, הפרמקוקינטיקה והזמינות הביולוגית של כורכומין. שילוב כורכומין בפורמולציה של ננו־קומפלקסים מגדיל את המסיסות במים פי 98,000 בקירוב (בהשוואה לכורכומין חופשי במים). יצירת הננו־קומפלקסים שיפרה במידה ניכרת את הזמינות הביולוגית ואת היציבות באחסון של כורכומין.
לחצו כאן למידע נוסף על כימוס אולטרסוני בליפוזומים!
ציוד למיצוי אולטרסוני
Hielscher Ultrasonics היא השותפה שלכם לתהליכי מיצוי מחומרים צמחיים. בין שברצונכם למצות כמויות קטנות לצורכי מחקר ואנליזה ובין שברצונכם לעבד נפחים גדולים לייצור מסחרי, יש לנו מכשיר מיצוי אולטרסוני מתאים עבורכם. הן ההומוגנייזרים האולטרסוניים שלנו למעבדה והן מכשירי האולטרסאונד השולחניים והתעשייתיים שלנו עמידים, קלים לשימוש ובנויים לפעולה 24/7 בעומס מלא. מגוון רחב של אביזרים כגון סונוטרודות (גשושיות / קרניים אולטרסוניות) בגדלים ובצורות שונים, תאי זרימה, כורים ומגבירי משרעת מאפשרים הרכבת מערך מיטבי לתהליך המיצוי הספציפי שלכם.
כל מכשירי האולטרסאונד הדיגיטליים מצוידים בצג מגע צבעוני, בכרטיס SD משולב לתיעוד נתונים אוטומטי ובשליטה מרחוק באמצעות דפדפן לניטור מקיף של התהליך. המערכות האולטרסוניות המתקדמות של Hielscher מקלות על השגת רמה גבוהה של סטנדרטיזציה של התהליך ובקרת איכות.
צרו איתנו קשר עוד היום כדי לדון בדרישות של תהליך המיצוי שלכם! נשמח לסייע לכם בעזרת ניסיוננו רב השנים במיצוי מחומרים צמחיים!
סוניקטור UIP4000hdT לייצור רציף בקו של תמציות כורכומין באיכות גבוהה
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
סוניקטור תעשייתי UIP16000hdT למיצוי רציף בקו של פיטוכימיקלים מצמחים
פרוטוקול: ננו־אנקפסולציה אולטרסונית של כורכומין
הכנת ננו־חלקיקים טעוני כורכומין
ננו־חלקיקים טעוני כורכומין מסונתזים באמצעות טכניקת מיניאמולסיפיקציה ואידוי. ההליך משתנה בהתאם לחומר הכימוס המשמש בו, כמתואר להלן. הפורמולציה ששימשה כללה 22.400g מים, 0.180g לציטין, 11.500g דיכלורומתאן ו־0.390g חומר כימוס (Poly(L-lactic acid) PLLA, 4,000g/gmol או poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125,000 g/gmol או תערובת שלהם משמשים כחומר כימוס). אין צורך במייצב נוסף, שכן ידוע שפולימרים שנוצרו מראש יעילים במניעת התפרקות האמולסיה עקב דיפוזיה.
כאשר PLLA משמש כחומר כימוס, ממיסים PLLA ולציטין בדיכלורומתאן במשך 10 דקות, ולאחר מכן מוסיפים כורכומין ומערבבים במשך 5 min (1, 3, 6, 18 wt% מהמסה הכוללת של חומר הכימוס). מוסיפים תמיסה זו למים המזוקקים תוך ערבוב עדין. המקרואמולסיה שנוצרה עוברת סוניקציה באמצעות הומוגנייזר אולטרסוני כגון UP100H במשך 180 שניות במחזורי פולסים (30sec סוניקציה, 10sec הפסקה). לאחר מכן מאדים את הממס במשך 18 שעות ב־40°C. כאשר PLLA ו־Eudragit S100 משמשים יחד כחומר כימוס, ממיסים את Eudragit S100 בדיכלורומתאן ב־60°C במשך 20 דקות. לאחר מכן מקררים את התערובת ומוסיפים שוב את הממס שהתאדה.
ספרות / מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
אולטרסאונד והשפעותיו על המיצוי
מיצוי בסיוע אולטרסאונד מבוסס על העיקרון של קוויטציה אקוסטית. כאשר אולטרסאונד בעוצמה גבוהה (אולטרסאונד בתדר נמוך ובעוצמה גבוהה) מועבר לתוך נוזל או תווך דמוי משחה, הגלים יוצרים מחזורים מתחלפים של לחץ גבוה (דחיסה) ולחץ נמוך (הקלשה). במהלך מחזורי הלחץ הגבוה / הלחץ הנמוך נוצרות בועות ריק, והן גדלות לאורך מספר מחזורים. כאשר הבועות אינן יכולות לספוג עוד אנרגיה, הן קורסות בעוצמה פנימה. קריסת בועות זו והשפעותיה מוכרות בשם קוויטציה אקוסטית. קוויטציה יוצרת מיקרו־סילונים, כוחות גזירה, גלי הלם / הפרשי לחץ גבוהים, היווצרות רדיקלים, טמפרטורות קיצוניות וזרימה אקוסטית. תנאים עזים אלה מפרקים דופנות תאים וגורמים למעבר מסה מוגבר, כך שהחומר התוך־תאי מועבר אל הממס.
ממסים מתונים ולא רעילים
תמציות צמחיות המשמשות למטרות רפואיות ותזונתיות מעוררות עניין הגדל במהירות כתרופות וכמוספי תזונה (נוטרצבטיקה). כדי לשחרר את התרכובות הרצויות מהחומר הצמחי, יש להמיס את החומר הצמחי בממס. כאשר התמציות הרצויות מופרדות ממסת החומר הצמחי ומועברות אל הממס, ניתן לרכז את התמצית. ניתן ליישם מיצוי אולטרסוני כשיטה נטולת ממסים תוך שימוש במים כממס. גם מיצוי באלכוהול ומיצוי בגליצרין אינם רעילים והם יעילים, ומשמשים לעיתים קרובות למיצוי רכיבים למזון, לתרופות ולתמרוקים.
לצורך ייצור תמציות בעלות פעילות חזקה במיוחד, בריאות ולא רעילות, חשוב להשתמש בשיטת מיצוי יעילה המאפשרת שימוש בממסים עדינים ולא רעילים כגון מים, טריאצילגליצרולים או אלכוהול.
לחצו כאן לקריאה נוספת על הממסים המשמשים בתהליכי מיצוי אולטרסוני!
כורכומין
כורכומין הוא אולאורזין של כורכום ופיגמנט טבעי המצוי בקני השורש של צמח הכורכום. תרכובות כורכומינואידיות חשובות נוספות הן דמתוקסיכורכומין (DMC) וביסדמתוקסיכורכומין (BDMC).
כורכומין (נוסחה כימית C21H20O6) ניתן למצות מתוך Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. או לסנתז כימית.
כורכומין כלוא ברשת של רב־סוכרים וליגנין בכורכום. לכן נדרשת טכניקת מיצוי עוצמתית כגון סוניקציה כדי לפרק את דופנות התאים ולשחרר את הפיטוכימיקל הפעיל ביולוגית.
מחקרים הראו כי התרכובת הפעילה פיפרין, המצויה בפלפל שחור, מגדילה את הזמינות הביולוגית של כורכומין ביותר מ־2,000%.
כורכום
כורכום (Curcuma longa) הוא צמח עשבוני רב־שנתי ממשפחת הזנגביליים Zingiberaceae. מוצאו בהודו ובדרום־מזרח אסיה. קני השורש של צמח הכורכום נאספים לשימוש כתבלין וכתרופה.
כורכום הוא התבלין המעניק לקארי את צבעו הצהוב העז, והוא משמש בהודו זה אלפי שנים כתבלין לבישול וגם כתרופה איורוודית. אבקת כורכום מתאפיינת בטעם חם, מר ודמוי פלפל ובניחוח אדמתי.
אבקת כורכום או משחת כורכום משמשת להכנת משקה חם פופולרי – המכונה "לאטה כורכום" או "חלב זהוב" – המוכן מחלב או מתחליפי חלב שאינם מן החי, כגון חלב סויה, שקדים או קוקוס.
כורכום מוערך בזכות השפעותיו נוגדות החמצון, נוגדות הדלקת ומשככות הכאב.
מלבד השימושים הקולינריים והרפואיים, כורכום משמש כצבע טבעי.