Ultrazvučna ekstrakcija kurkurmina
Kurkumin je farmakološka i nutritivna fitokemikalija prisutna u rizomima Curcuma longa. Kako bi se dobili visoki prinosi kurkumina, ultrazvučni ekstraktori se koriste kao najučinkovitija tehnika ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija rezultira kurkuminom vrhunske kvalitete i vrlo visokim prinosima. Istodobno, sonikacija zahtijeva samo kratko vrijeme obrade rizoma kurkume.
Ultrazvučna izolacija kurkumina
Ultrazvučna ekstrakcija je vrlo učinkovita alternativa konvencionalnim tehnikama ekstrakcije kao što su maceracija, ekstrakcija vrućim otapalom ili Soxhlet ekstrakcija.
Ultrazvučna izolacija kurkumina i kurkuminoida iz biljke kurkume (npr Curcuma longa, Curcuma amada) je učinkovit, brz i jednostavan proces. U usporedbi sa Soxhlet ekstrakcijom i konvencionalnom šaržnom ekstrakcijom, ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija ističe se značajno povećanim prinosom kurkumina u kraćem vremenu ekstrakcije.
Za ultrazvučnu ekstrakciju fitosastojaka mogu se koristiti različita otapala kao što su voda, vodena otapala, etanol, metanol, glicerin itd. Za ekstrakciju kurkumina, voda, etanol i triacilgliceroli su učinkovita i sigurna otapala, koja rezultiraju visokim prinosom ekstrakt.
- visok prinos
- brza ekstrakcija
- Potpuniji oporavak
- siguran rad
- Jednostavna implementacija
ultrazvučni uređaj UIP1000hdT s protočnom ćelijom za ekstrakciju kurkurmina
Ultrazvučni proces ekstrakcije
Hielscherovi najsuvremeniji sonikatori omogućuju potpunu kontrolu nad procesnim parametrima kao što su amplituda, temperatura, tlak i unos energije.
Za ultrazvučnu ekstrakciju, periferni parametri kao što su veličina čestica sirovog materijala, vrsta otapala, omjer krutine i otapala i vrijeme ekstrakcije mogu se lako mijenjati i optimizirati za najbolje rezultate.
Budući da je ultrazvučna ekstrakcija metoda ne-termalne ekstrakcije, toplinska degradacija bioaktivnih sastojaka je izbjegnuta.
Sveukupno, prednosti kao što su visoki prinos, kratko vrijeme ekstrakcije, niska temperatura ekstrakcije i male količine otapala čine sonikaciju superiornom metodom ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija kurkumina s UP400St i naknadno odvajanje bioaktivnih sastojaka od otapala (oporaba otapala) putem rotacijskog isparivača
Utvrđeno je da je ultrazvučna ekstrakcija kurkumina iz kurkume najučinkovitija kada je sonikacija primijenjena u kontinuiranom inline sustavu, korištenjem ultrazvučne protočne ćelije. Procesne temperature temperature u rasponu od 60 do 80°C korisne su za povećanje prinosa ekstrakta.
Vrhunska učinkovitost procesa: Ultrazvučna ekstrakcija ističe se kao održiva tehnika koja zahtijeva samo umjereno ulaganje ultrazvučne opreme. Ultrazvučni proces može se linearno povećati na industrijsku proizvodnju. Troškovi otapala i energije za ultrazvučni proces su vrlo niski. Daljnje važne prednosti su jednostavan i siguran rad, ekonomični troškovi i ponovljivost, što je ključno za standardiziranu proizvodnju.
Ultrazvučna liposomska formulacija
Kurkumin je hidrofobna molekula topiva u mastima. To znači da se kurkumin mora formulirati u sustav nosača lijeka kao što su liposomi, nanoemulzije, nanosfere, polimerne nanočestice ili fito-fosfolipidni kompleks. Vodene otopine kurkumina mogu se pripremiti dodavanjem surfaktanata, lipida, albumina, ciklodekstrina, biopolimera itd. Ultrazvučna priprema nanoemulzija i uniformnih suspenzija vrlo je učinkovita tehnika za formuliranje kurkumina u komplekse nosača lijeka. Nosači lijekova povećavaju topljivost, apsorpciju, farmakokinetiku i bioraspoloživost kurkumina. Formuliranjem kurkumina u nano-komplekse, topivost u vodi je povećana za cca. 98000 puta (u usporedbi sa slobodnim kurkuminom u vodi). Nanokompleksacija je značajno poboljšala bioraspoloživost i stabilnost skladištenja kurkumina.
Kliknite ovdje kako biste saznali više o ultrazvučnoj enkapsulaciji u liposome!
oprema za ultrazvučnu ekstrakciju
Hielscher Ultrasonics je vaš partner za procese ekstrakcije iz biljaka. Bilo da želite izvući male količine za istraživanje i analizu ili obraditi velike količine za komercijalnu proizvodnju, imamo odgovarajući ultrazvučni ekstraktor za vas. Naše Ultrazvučni laboratorijski homogenizatori kao i naše stolni i industrijski ultrazvučni uređaji su robusni, jednostavni za korištenje i napravljeni za 24/7 rad pod punim opterećenjem. Širok raspon Pribor kao što su sonotrode (ultrazvučne sonde/rogovi) različitih veličina i oblika, protočne ćelije i reaktori te pojačivači omogućuju optimalno postavljanje za vaš specifičan proces ekstrakcije.
Svi digitalni ultrazvučni strojevi opremljeni su zaslonom u boji osjetljivim na dodir, integriranom SD karticom za automatsko protokoliranje podataka i daljinskim upravljačem preglednika za sveobuhvatno praćenje procesa. Sa Hielscherovim sofisticiranim ultrazvučnim sustavima, visoka standardizacija procesa i kontrola kvalitete su jednostavni.
Kontaktirajte nas danas kako bismo razgovarali o zahtjevima vašeg procesa ekstrakcije! Rado ćemo vam pomoći s našim dugogodišnjim iskustvom u botaničkim ekstrakcijama!
Sonikator UIP4000hdT za inline proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata kurkumina
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Industrijski sonikator UIP16000hdT za inline ekstrakciju fitokemikalija iz biljaka
Protokol: Ultrazvučna nano-inkapsulacija kurkumina
Priprema nanočestica s kurkuminom
Nanočestice pune kurkumina sintetizirane su tehnikom miniemulzifikacije-isparavanja. Postupak se razlikuje ovisno o korištenom inkapsulantu kako je opisano u nastavku. Upotrijebljena formulacija bila je 22,400 g vode, 0,180 g lecitina, 11,500 g diklorometana i 0,390 g sredstva za kapsuliranje (poli(L-mliječne kiseline) PLLA, 4,000 g/gmol ili poli(metacilna kiselina-ko-metil metakrilat Eudragit S100, 125,000 g/ gmol ili njihova mješavina koriste se kao sredstvo za kapsuliranje). Nije potreban ko-stabilizator jer je poznato da su prethodno oblikovani polimeri učinkoviti u sprječavanju razgradnje emulzije difuzijom.
Kada se PLLA koristi kao sredstvo za kapsuliranje, PLLA i lecitin su otopljeni u diklorometanu 10 minuta i, nakon toga, dodan je kurkumin i miješan 5 minuta (1, 3, 6, 18 težinskih % ukupne mase sredstva za kapsuliranje). Ova otopina je dodana u destiliranu vodu uz lagano miješanje. Nastala makroemulzija se sonicira ultrazvučnim homogenizatorom kao što je UP100H 180 sekundi u pulsnim ciklusima (30 sekundi sonikacije, 10 sekundi pauze). Nakon toga, otapalo je upareno 18 sati na 40°C. Kada su PLLA i Eudragit S100 zajedno korišteni kao sredstvo za kapsuliranje, Eudragit S100 se otapa u diklorometanu na 60°C tijekom 20 minuta. Nakon toga, smjesa je ohlađena i ponovno je dodano ispareno otapalo.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Ultrazvuk i njegovi ekstrakcijski učinci
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija temelji se na principu akustična kavitacija. Kada se ultrazvuk velike snage (niska frekvencija, ultrazvuk visokog intenziteta) spoji u tekućinu ili medij poput paste, valovi stvaraju izmjenične cikluse visokog tlaka (kompresija) i niskog tlaka (razrjeđivanje). Tijekom ovih ciklusa visokog/niskog tlaka, vakuumski mjehurići se pojavljuju i rastu tijekom različitih ciklusa. U trenutku kada mjehurići ne mogu apsorbirati više energije, oni snažno implodiraju. Ta implozija mjehurića i njezini učinci poznati su kao akustična kavitacija. Kavitacija stvara mikromlaznice, posmične sile, udarne valove/visoke razlike tlaka, stvaranje radikala, ekstremne temperature i akustično strujanje. Ovi intenzivni uvjeti razbijaju stanične stijenke i visok prijenos mase tako da se unutarstanični materijal prenosi u otapalo.
Blaga, netoksična otapala
Ekstrakti ljekovitog bilja koji se koriste u medicinske i prehrambene svrhe sve više dobivaju na značaju kao farmakološki lijekovi i kao dodaci prehrani (nutraceutici). Kako bi se željeni spojevi oslobodili iz biljnog materijala, on mora biti otopljen u otapalu. Kada se ciljani ekstrakti uklone iz mase biljnog materijala i prenesu u otapalo, ekstrakt se može koncentrirati. Ultrazvučna ekstrakcija može se primijeniti kao metodologija bez otapala koristeći vodu kao otapalo. Alkoholne i glicerinske ekstrakcije su i netoksične i učinkovite, koje se često koriste za ekstrakciju prehrambenih, farmaceutskih i kozmetičkih sastojaka.
U pogledu proizvodnje visoko moćnih, zdravih, netoksičnih ekstrakata, važno je koristiti učinkovitu metodu ekstrakcije, koja dopušta upotrebu blagih, netoksičnih otapala kao što su voda, triacilgliceroli ili alkohol.
Kliknite ovdje da biste pročitali više o otapalima koja se koriste u procesima ultrazvučne ekstrakcije!
kurkumin
Kurkumin je uljna smola kurkume i prirodni pigment koji se nalazi u rizomima biljke kurkuma. Ostali važni kurkuminoidni spojevi su demetoksikurkumin (DMC) i bisdemetoksikurkumin (BDMC).
Kurkumin (kemijska formula C21H20O6) može se izdvojiti iz Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. ili sintetizirati kemijski.
Kurkumin je zarobljen u mreži polisaharid-lignin u kurkumi. Stoga je potrebna snažna tehnika ekstrakcije kao što je sonikacija kako bi se razbile stanične stijenke kako bi se bioaktivna fitokemikalija oslobodila.
Istraživanja su pokazala da aktivni spoj piperin, koji se nalazi u crnom papru, povećava bioraspoloživost kurkumina za više od 2000%.
kurkuma
kurkuma (Curcuma longa) je zeljasta višegodišnja biljka iz porodice đumbira Zingiberaceae. Porijeklom je iz Indije i jugoistočne Azije. Rizomi biljke kurkuma se beru da bi se koristili kao začin i lijek.
Kurkuma je začin koji curryju daje intenzivnu žutu boju i koristi se u Indiji već tisućama godina kao kulinarski začin, ali i kao ayurvedski lijek. Kurkumu u prahu karakterizira topao, gorak okus poput papra i zemljana aroma.
Prah ili pasta od kurkume koristi se za pripremu popularnog toplog napitka – takozvani “kurkuma latte” ili “zlatno mlijeko” – koji se priprema s mlijekom ili alternativnim mliječnim proizvodima koji nisu mliječni, poput sojinog, bademovog ili kokosovog mlijeka.
Kurkuma je cijenjena zbog svog antioksidativnog, protuupalnog i analgetskog djelovanja.
Osim u kulinarstvu i medicini, kurkuma se koristi kao prirodno bojilo.