Ultrazvučna ekstrakcija kurkumina
Kurkumin je farmakološka i nutritivna fitokemikalija prisutna u podancima biljke Curcuma longa. Kako bi se postigli visoki prinosi kurkumina, primjenjuju se ultrazvučni ekstraktori kao najučinkovitija tehnika ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija daje kurkumin vrhunske kvalitete i vrlo visoke prinose. Istodobno, sonikacija zahtijeva samo kratko vrijeme obrade podanka kurkume.
Ultrazvučna izolacija kurkumina
Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je učinkovita alternativa konvencionalnim tehnikama ekstrakcije kao što su maceracija, ekstrakcija vrućim otapalom ili Soxhletova ekstrakcija.
Ultrazvučna izolacija kurkumina i kurkuminoida iz biljke kurkume (npr. Curcuma longa, Curcuma amada) učinkovit je, brz i jednostavan postupak. U usporedbi sa Soxhletovom ekstrakcijom i konvencionalnom šaržnom ekstrakcijom, ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija ističe se znatno većim prinosom kurkumina uz kraće vrijeme ekstrakcije.
Za ultrazvučnu ekstrakciju biljnih sastojaka mogu se upotrebljavati različita otapala kao što su voda, vodena otapala, etanol, metanol, glicerol itd. Za ekstrakciju kurkumina voda, etanol i triacilgliceroli učinkovita su i sigurna otapala koja daju visok prinos ekstrakta.
- Visok prinos
- Brza ekstrakcija
- Potpunije izdvajanje
- Siguran rad
- Jednostavna primjena
Ultrazvučni uređaj UIP1000hdT s protočnom ćelijom za ekstrakciju kurkumina
Postupak ultrazvučne ekstrakcije
Najsuvremeniji ultrazvučni uređaji Hielscher omogućuju potpunu kontrolu nad procesnim parametrima kao što su amplituda, temperatura, tlak i unos energije.
Pri ultrazvučnoj ekstrakciji dodatni parametri kao što su veličina čestica sirovine, vrsta otapala, omjer krutine i otapala te vrijeme ekstrakcije mogu se jednostavno mijenjati i optimizirati za najbolje rezultate.
Budući da je ultrazvučna ekstrakcija netoplinska metoda ekstrakcije, izbjegava se toplinska razgradnja bioaktivnih sastojaka.
Sveukupno, prednosti kao što su visok prinos, kratko vrijeme ekstrakcije, niska temperatura ekstrakcije i male količine otapala čine sonikaciju nadmoćnom metodom ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija kurkumina s pomoću uređaja UP400ST i naknadno odvajanje bioaktivnih tvari od otapala (oporaba otapala) s pomoću rotacijskog isparivača
Utvrđeno je da je ultrazvučna ekstrakcija kurkumina iz kurkume najučinkovitija kada se sonikacija provodi u kontinuiranom protočnom sustavu s ultrazvučnom protočnom ćelijom. Procesne temperature u rasponu od 60 do 80°C pogoduju povećanju prinosa ekstrakta.
Vrhunska učinkovitost postupka: Ultrazvučna ekstrakcija ističe se kao održiva tehnika koja zahtijeva samo umjereno ulaganje u ultrazvučnu opremu. Ultrazvučni postupak može se linearno povećati do razmjera industrijske proizvodnje. Troškovi otapala i energije za ultrazvučni postupak vrlo su niski. Dodatne važne prednosti su jednostavan i siguran rad, ekonomičnost i ponovljivost, koja je ključna za standardiziranu proizvodnju.
Ultrazvučna liposomska formulacija
Kurkumin je hidrofobna molekula topljiva u mastima. To znači da se kurkumin mora formulirati u sustav nosača lijeka kao što su liposomi, nanoemulzije, nanosfere, polimerne nanočestice ili fitofosfolipidni kompleks. Vodene otopine kurkumina mogu se pripremiti dodavanjem površinski aktivnih tvari, lipida, albumina, ciklodekstrina, biopolimera itd. Ultrazvučna priprema nanoemulzija i jednolikih suspenzija vrlo je učinkovita tehnika za formuliranje kurkumina u komplekse s nosačima lijeka. Nosači lijeka poboljšavaju topljivost, apsorpciju, farmakokinetiku i bioraspoloživost kurkumina. Formuliranjem kurkumina u nanokomplekse topljivost u vodi povećava se približno 98.000 puta (u usporedbi sa slobodnim kurkuminom u vodi). Nanokompleksiranje je znatno poboljšalo bioraspoloživost i stabilnost kurkumina tijekom skladištenja.
Kliknite ovdje kako biste saznali više o ultrazvučnom enkapsuliranju u liposome!
Oprema za ultrazvučnu ekstrakciju
Hielscher Ultrasonics vaš je partner za procese ekstrakcije iz biljnog materijala. Bilo da želite ekstrahirati male količine za istraživanje i analizu ili obrađivati velike količine za komercijalnu proizvodnju, imamo odgovarajući ultrazvučni ekstraktor za vas. Naši ultrazvučni laboratorijski homogenizatori kao i naši stolni i industrijski ultrazvučni uređaji robusni su, jednostavni za upotrebu i izrađeni za rad 24/7 pod punim opterećenjem. Širok raspon dodatne opreme poput sonotroda (ultrazvučnih sondi / rogova) različitih veličina i oblika, protočnih ćelija, reaktora i pojačivača amplitude omogućuje optimalnu konfiguraciju za vaš specifični proces ekstrakcije.
Svi digitalni ultrazvučni uređaji opremljeni su zaslonom u boji osjetljivim na dodir, ugrađenom SD karticom za automatsko bilježenje podataka i daljinskim upravljanjem putem preglednika za sveobuhvatan nadzor procesa. Uz napredne ultrazvučne sustave tvrtke Hielscher jednostavno je postići visok stupanj standardizacije procesa i kontrole kvalitete.
Obratite nam se već danas kako bismo razgovarali o zahtjevima vašeg procesa ekstrakcije! Rado ćemo vam pomoći svojim dugogodišnjim iskustvom u ekstrakciji iz biljnog materijala!
Sonikator UIP4000hdT za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata kurkumina u kontinuiranom protoku
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Industrijski sonikator UIP16000hdT za ekstrakciju fitokemikalija iz biljaka u kontinuiranom protoku
Protokol: Ultrazvučna nanoenkapsulacija kurkumina
Priprema nanočestica s uklopljenim kurkuminom
Nanočestice s uklopljenim kurkuminom sintetiziraju se tehnikom miniemulgiranja i isparavanja. Postupak se razlikuje ovisno o upotrijebljenom materijalu za enkapsulaciju, kako je opisano u nastavku. Upotrijebljena formulacija sadržavala je 22,400g vode, 0,180g lecitina, 11,500g diklormetana i 0,390g materijala za enkapsulaciju (Poly(L-lactic acid) PLLA, 4.000g/gmol ili poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125.000 g/gmol ili njihova smjesa upotrebljavaju se kao materijal za enkapsulaciju). Kostabilizator nije potreban jer je poznato da su prethodno oblikovani polimeri učinkoviti u sprječavanju razgradnje emulzije difuzijom.
Kada se PLLA upotrebljava kao materijal za enkapsulaciju, PLLA i lecitin otapaju se u diklormetanu 10 minuta, nakon čega se dodaje kurkumin i miješa 5 min (1, 3, 6, 18 wt% ukupne mase materijala za enkapsulaciju). Ta se otopina dodaje destiliranoj vodi uz lagano miješanje. Nastala makroemulzija sonikira se ultrazvučnim homogenizatorom kao što je UP100H tijekom 180 sekundi u impulsnim ciklusima (30sec sonikacije, 10sec stanke). Nakon toga otapalo se isparava 18 sati pri 40°C. Kada se PLLA i Eudragit S100 zajedno upotrebljavaju kao materijal za enkapsulaciju, Eudragit S100 otapa se u diklormetanu pri 60°C tijekom 20 minuta. Nakon toga smjesa se hladi i ponovno se dodaje 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.
Korisne činjenice
Ultrazvuk i njegovi učinci pri ekstrakciji
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija temelji se na načelu akustične kavitacije. Kada se ultrazvuk velike snage (niske frekvencije, visokog intenziteta US) uvodi u tekući ili pastozni medij, valovi stvaraju naizmjenične cikluse visokog tlaka (kompresije) i niskog tlaka (razrjeđivanja). Tijekom tih ciklusa visokog / niskog tlaka nastaju vakuumski mjehurići koji rastu tijekom više ciklusa. U trenutku kada mjehurići više ne mogu apsorbirati energiju, snažno implodiraju. Ta implozija mjehurića i njezini učinci poznati su kao akustična kavitacija. Kavitacija stvara mikromlazove, smične sile, udarne valove / velike razlike tlaka, radikale, ekstremne temperature i akustično strujanje. Ti intenzivni uvjeti razbijaju stanične stijenke i uzrokuju intenzivan prijenos mase, tako da se unutarstanični materijal prenosi u otapalo.
Blaga, netoksična otapala
Biljni ekstrakti koji se upotrebljavaju u medicinske i prehrambene svrhe privlače sve veći interes kao farmakološki pripravci i dodaci prehrani (nutraceutici). Kako bi se željeni spojevi oslobodili iz biljnog materijala, taj se materijal mora otopiti u otapalu. Kada se ciljani ekstrakti izdvoje iz glavnine biljnog materijala i prenesu u otapalo, ekstrakt se može koncentrirati. Ultrazvučna ekstrakcija može se primijeniti kao metoda bez otapala uz upotrebu vode kao otapala. Ekstrakcije alkoholom i glicerinom također su netoksične i učinkovite te se često upotrebljavaju za ekstrakciju prehrambenih, farmaceutskih i kozmetičkih sastojaka.
Za proizvodnju vrlo snažnih, zdravih i netoksičnih ekstrakata važno je primijeniti učinkovitu metodu ekstrakcije koja omogućuje upotrebu blagih, netoksičnih otapala kao što su voda, triacilgliceroli ili alkohol.
Kliknite ovdje kako biste pročitali više o otapalima koja se upotrebljavaju u postupcima ultrazvučne ekstrakcije!
Kurkumin
Kurkumin je oleorezin kurkume i prirodni pigment koji se nalazi u podancima biljke kurkume. Drugi važni kurkuminoidni spojevi su demetoksikurkumin (DMC) i bisdemetoksikurkumin (BDMC).
Kurkumin (kemijska formula C21H20O6) može se ekstrahirati iz biljaka Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. ili sintetizirati kemijskim putem.
Kurkumin je zarobljen u polisaharidno-ligninskoj mreži u kurkumi. Stoga je za razbijanje staničnih stijenki potrebna snažna tehnika ekstrakcije kao što je sonikacija kako bi se oslobodila bioaktivna fitokemikalija.
Istraživanja su pokazala da aktivni spoj piperin, koji se nalazi u crnom papru, povećava bioraspoloživost kurkumina za više od 2.000%.
Kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) je zeljasta višegodišnja biljka iz porodice đumbirovki Zingiberaceae. Potječe iz Indije i jugoistočne Azije. Podanci biljke kurkume beru se za upotrebu kao začin i lijek.
Kurkuma je začin koji curryju daje intenzivnu žutu boju, a u Indiji se tisućama godina upotrebljava kao kulinarski začin i ajurvedski lijek. Kurkumu u prahu odlikuju topao, gorak okus nalik papru i zemljasta aroma.
Kurkuma u prahu ili u obliku paste upotrebljava se za pripremu popularnog toplog napitka – takozvanog „lattea s kurkumom” ili „zlatnog mlijeka” – koji se priprema s mlijekom ili biljnim zamjenama za mlijeko, poput sojina, bademova ili kokosova mlijeka.
Kurkuma je cijenjena zbog svojih antioksidacijskih, protuupalnih i analgetskih učinaka.
Osim u kulinarstvu i medicini, kurkuma se upotrebljava i kao prirodno bojilo.