Estrazione ultrasonica della curcumina
- La curcumina è un fitochimico farmacologico e nutrizionale presente nei rizomi della Curcuma longa.
- Per un alto rendimento di estrazione, la sonicazione è la tecnica più efficiente.
- L'estrazione ad ultrasuoni si traduce in alta qualità, alta resa e richiede tempi di lavorazione brevi.
Isolamento ultrasonico della curcumina
L'estrazione ad ultrasuoni è un'alternativa altamente efficiente alle tecniche di estrazione convenzionali come la macerazione, l'estrazione con solventi a caldo o l'estrazione Soxhlet.
Isolamento ultrasonico di curcumina e curcuminoidi dalla pianta di curcuma (ad es. Curcuma longa, Curcuma amada) è un processo efficiente, rapido e semplice. Rispetto all'estrazione Soxhlet e all'estrazione in batch convenzionale, l'estrazione assistita da ultrasuoni eccelle con un significativo aumento della resa in curcumina in un tempo di estrazione più breve.
Per l'estrazione ad ultrasuoni di fitocomponenti possono essere utilizzati diversi solventi come acqua, solventi acquosi, etanolo, metanolo, glicerina, ecc. Per l'estrazione di curcumina, acqua, etanolo e triacilgliceroli sono solventi efficaci e sicuri, che si traducono in un'elevata resa di estratto.
- alto rendimento
- Estrazione rapida
- Recupero più completo
- funzionamento sicuro
- Facile implementazione
ultrasonoro UIP1000hdT con cella a flusso per l'estrazione della curcurmina
Estrazione ultrasonica della curcumina con il UP400St e successiva separazione dei principi bioattivi dal solvente (recupero del solvente) tramite evaporatore rotante
Processo di estrazione ad ultrasuoni
L'apparecchiatura a ultrasuoni Hielscher all'avanguardia consente il pieno controllo dei parametri di processo quali ampiezza, temperatura, pressione ed energia in ingresso.
Per l'estrazione ad ultrasuoni, i parametri periferici come la granulometria della materia prima, il tipo di solvente, il rapporto solido/solvente e il tempo di estrazione possono essere facilmente variati e ottimizzati per ottenere i migliori risultati.
Poiché l'estrazione ad ultrasuoni è un metodo di estrazione non termica, si evita la degradazione termica degli ingredienti bioattivi.
Nel complesso, i vantaggi come l'alto rendimento, il breve tempo di estrazione, la bassa temperatura di estrazione e le piccole quantità di solvente rendono la sonicazione il metodo di estrazione superiore.
Efficacia di processo superiore: L'estrazione ad ultrasuoni eccelle come tecnica sostenibile che richiede solo un investimento moderato di apparecchiature ad ultrasuoni. Il processo ad ultrasuoni può essere scalato linearmente fino alla produzione industriale. I costi del solvente e dell'energia per il processo ad ultrasuoni sono molto bassi. Altri importanti vantaggi sono la facilità e la sicurezza d'uso, i costi economici e la riproducibilità, che è fondamentale per una produzione standardizzata.
Formulazione liposomica ultrasonica dei liposomi
La curcumina è una molecola idrofoba e liposolubile. Ciò significa che la curcumina deve essere formulata in un sistema di supporto di farmaci come liposomi, nanoemulsioni, nanosfere, nanoparticelle polimeriche o complesso fitofosfolipidico. Le soluzioni acquose di curcumina possono essere preparate aggiungendo tensioattivi, lipidi, albumine, ciclodestrine, biopolimeri, ecc. La preparazione ad ultrasuoni delle nanoemulsioni e delle sospensioni uniformi è una tecnica molto efficace per formulare la curcumina nei complessi veicolanti dei farmaci. I supporti dei farmaci migliorano la solubilità, l'assorbimento, la farmacocinetica e la biodisponibilità della curcumina. Formulando la curcumina in nanocomplessi, la solubilità in acqua viene aumentata di circa 98000 volte (rispetto alla curcumina libera in acqua). La nanocomplexazione ha notevolmente migliorato la biodisponibilità e la stabilità allo stoccaggio della curcumina.
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Attrezzature per l'estrazione a ultrasuoni
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Tutte le macchine a ultrasuoni digitali sono dotate di un display touch screen a colori, scheda SD integrata per il protocollo automatico dei dati e controllo remoto tramite browser per un monitoraggio completo del processo. Con i sofisticati sistemi ad ultrasuoni di Hielscher, l'elevata standardizzazione dei processi e il controllo qualità è reso semplice.
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Protocollo: Nano-incapsulamento ultrasonico della curcumina
Preparazione di nanoparticelle cariche di curcumina
Le nanoparticelle caricate in curcumina sono sintetizzate utilizzando la tecnica della miniemulsificazione-evaporazione. La procedura varia a seconda dell'incapsulante utilizzato come descritto di seguito. La formulazione utilizzata è stata 22.400 g di acqua, 0.180 g di lecitina, 11.500 g di diclorometano, e 0.390 g di incapsulante (acido L-lattico PLLA, 4.000 g/gmol o poli(acido metacrilato di metacrilato di metile-co-metile Eudragit S100, 125.000 g/gmol o una miscela di essi sono utilizzati come incapsulante). Non è necessario alcun co-stabilizzatore in quanto è noto che i polimeri preformati sono efficaci nel prevenire la degradazione dell'emulsione per diffusione.
Quando il PLLA è usato come incapsulante, il PLLA e la lecitina sono stati dissolti in diclorometano per 10 minuti e, dopo di che, la curcumina è stata aggiunta e miscelata per 5 minuti (1, 3, 6, 6, 18 % in peso della massa totale dell'incapsulante). Questa soluzione è stata aggiunta all'acqua distillata mescolando delicatamente. La macroemulsione formata è sonicato con un omogeneizzatore ad ultrasuoni come ad esempio UP100H per 180 secondi in cicli di impulsi (sonicazione 30sec, pausa 10sec). Successivamente, il solvente viene fatto evaporare per 18 ore a 40°C. Quando PLLA ed Eudragit S100 insieme sono stati usati come incapsulante, Eudragit S100 viene disciolto in diclorometano a 60°C per 20 minuti. Successivamente, la miscela è stata raffreddata e il solvente evaporato è stato aggiunto di nuovo.
Letteratura / Referenze
- 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.
Particolarità / Cose da sapere
Gli ultrasuoni e i suoi effetti di estrazione
L'estrazione assistita da ultrasuoni si basa sul principio di cavitazione acustica. Quando gli ultrasuoni ad alta potenza (bassa frequenza, alta intensità US) sono accoppiati in un mezzo liquido o pastoso, le onde creano cicli alternati ad alta pressione (compressione) e bassa pressione (rarefazione). Durante questi cicli ad alta pressione/bassa pressione, le bolle del vuoto si formano e crescono in vari cicli. Nel momento in cui le bolle non possono assorbire più energia, implodono violentemente. L'implosione di questa bolla e i suoi effetti sono noti come cavitazione acustica. La cavitazione genera microgetti, forze di taglio, onde d'urto / differenziali di alta pressione, formazione di radicali, temperature estreme e flusso acustico. Queste intense condizioni rompono le pareti cellulari e l'elevato trasferimento di massa in modo che il materiale intracellulare venga trasferito nel solvente.
Solventi delicati e non tossici
Gli estratti di erbe utilizzati a scopo medicinale e nutricionale stanno diventando sempre più interessanti come rimedi farmacologici e come integratori alimentari (nutraceutici). Al fine di rilasciare i composti desiderati dal materiale vegetale, esso deve essere sciolto all'interno di un solvente. Quando gli estratti mirati vengono rimossi dalla massa del materiale vegetale e trasferiti nel solvente, l'estratto può essere concentrato. L'estrazione ad ultrasuoni può essere applicata come metodo privo di solventi utilizzando l'acqua come solvente. Le estrazioni di alcool e glicerina sono atossiche ed efficaci, spesso utilizzate per l'estrazione di alimenti, ingredienti farmaceutici e cosmetici.
Per quanto riguarda la produzione di estratti altamente potenti, sani e non tossici, è importante utilizzare un metodo di estrazione efficiente, che consente di utilizzare solventi delicati e non tossici come l'acqua, i triacilgliceroli o l'alcool.
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curcumina
La curcumina è un'oleoresina di curcuma e pigmento naturale che si trova nei rizomi della pianta tumerica. Altri importanti composti curcuminoidi sono la demetossicurcumina (DMC) e la bisdimetossicurcumina (BDMC).
Curcumina (formula chimica C21H20O6) può essere estratto da Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. o sintetizzato chimicamente.
La curcumina viene catturata nella rete polisaccaride-lignina in curcuma. Pertanto, una tecnica di estrazione potente come la sonicazione è necessaria per rompere le pareti cellulari in modo che il fitochimico bioattivo viene rilasciato.
Studi hanno dimostrato che il composto attivo piperina, che si trova nel pepe nero, aumenta la biodisponibilità della curcumina di oltre il 2.000%.
Curcuma
Curcuma (Curcuma longa) è una pianta erbacea perenne della famiglia dello zenzero TGE Zingiberaceae. È originaria dell'India e del Sud-Est asiatico. I rizomi della pianta di curcuma vengono raccolti per essere utilizzati come spezia e medicina.
La curcuma è la spezia che conferisce al curry il suo colore giallo intenso ed è stata utilizzata in India per migliaia di anni come spezia culinaria e medicina ayurvedica. La polvere di curcuma è caratterizzata da un sapore caldo, amaro, amaro, simile al pepe e dall'aroma di terra.
La polvere o pasta di curcuma è usata per preparare una popolare bevanda calda – il cosiddetto “latte di curcuma” o “latte dorato” – che viene preparato con latte o alternative al latte non lattiero caseario, come il latte di soia, mandorla o cocco.
La curcuma è apprezzata per i suoi effetti antiossidanti, antinfiammatori e analgesici.
Oltre agli usi culinari e medicinali, la curcuma è utilizzata come colorante naturale.