Kurkumīna ekstrakcija ar ultraskaņu
Kurkumīns ir farmakoloģijā un uzturā izmantojams fitoķīmisks savienojums, kas atrodams Curcuma longa sakneņos. Lai iegūtu augstu kurkumīna iznākumu, izmanto ultraskaņas ekstraktorus kā visefektīvāko ekstrakcijas paņēmienu. Ekstrakcija ar ultraskaņu nodrošina izcilas kvalitātes kurkumīnu un ļoti augstu iznākumu. Vienlaikus kurkumas sakneņa apstrādei ar ultraskaņu nepieciešams tikai īss laiks.
Kurkumīna izolēšana ar ultraskaņu
Ekstrakcija ar ultraskaņu ir ļoti efektīva alternatīva tradicionālajām ekstrakcijas metodēm, piemēram, macerācijai, ekstrakcijai ar karstu šķīdinātāju vai Soksleta ekstrakcijai.
Kurkumīna un kurkuminoīdu izolēšana ar ultraskaņu no kurkumas auga (piemēram, Curcuma longa, Curcuma amada) ir efektīvs, ātrs un vienkāršs process. Salīdzinājumā ar Soksleta ekstrakciju un tradicionālo periodisko ekstrakciju ultraskaņas veicināta ekstrakcija izceļas ar ievērojami lielāku kurkumīna iznākumu īsākā ekstrakcijas laikā.
Augu sastāvdaļu ekstrakcijai ar ultraskaņu var izmantot dažādus šķīdinātājus, piemēram, ūdeni, ūdens bāzes šķīdinātājus, etanolu, metanolu, glicerīnu utt. Kurkumīna ekstrakcijai ūdens, etanols un triacilglicerīni ir efektīvi un droši šķīdinātāji, kas nodrošina augstu ekstrakta iznākumu.
- Augsts iznākums
- Ātra ekstrakcija
- Pilnīgāka atgūšana
- Droša ekspluatācija
- Vienkārša ieviešana
Ultraskaņas apstrādes ierīce UIP1000hdT ar plūsmas šūnu kurkumīna ekstrakcijai
Ekstrakcijas process ar ultraskaņu
Hielscher modernākās ultraskaņas apstrādes ierīces ļauj pilnībā kontrolēt procesa parametrus, piemēram, amplitūdu, temperatūru, spiedienu un ievadīto enerģiju.
Veicot ekstrakciju ar ultraskaņu, tādus papildu parametrus kā izejmateriāla daļiņu izmērs, šķīdinātāja veids, cietās vielas un šķīdinātāja attiecība un ekstrakcijas laiks var viegli mainīt un optimizēt, lai iegūtu vislabākos rezultātus.
Tā kā ekstrakcija ar ultraskaņu ir netermiska ekstrakcijas metode, tiek novērsta bioaktīvo sastāvdaļu termiskā noārdīšanās.
Kopumā tādas priekšrocības kā augsts iznākums, īss ekstrakcijas laiks, zema ekstrakcijas temperatūra un neliels šķīdinātāja daudzums padara apstrādi ar ultraskaņu par pārāku ekstrakcijas metodi.
Kurkumīna ekstrakcija ar ultraskaņu, izmantojot UP400ST, un sekojoša bioaktīvo vielu atdalīšana no šķīdinātāja (šķīdinātāja atgūšana), izmantojot rotācijas ietvaicētāju
Ir konstatēts, ka kurkumīna ekstrakcija no kurkumas ar ultraskaņu ir visefektīvākā, ja apstrādi ar ultraskaņu veic nepārtrauktā plūsmas sistēmā, izmantojot ultraskaņas plūsmas šūnu. Procesa temperatūra diapazonā no 60 līdz 80°C veicina ekstrakta iznākuma palielināšanos.
Izcila procesa efektivitāte: Ekstrakcija ar ultraskaņu izceļas kā ilgtspējīga metode, kurai nepieciešami tikai mēreni ieguldījumi ultraskaņas iekārtās. Ultraskaņas procesa mērogu var lineāri palielināt līdz rūpnieciskai ražošanai. Šķīdinātāja un enerģijas izmaksas ultraskaņas procesā ir ļoti zemas. Citas būtiskas priekšrocības ir vienkārša un droša ekspluatācija, ekonomiskas izmaksas un reproducējamība, kas ir izšķiroši svarīga standartizētai ražošanai.
Liposomālu preparātu veidošana ar ultraskaņu
Kurkumīns ir hidrofoba, taukos šķīstoša molekula. Tas nozīmē, ka kurkumīns jāiekļauj zāļu nesējsistēmā, piemēram, liposomās, nanoemulsijās, nanosfērās, polimēru nanodaļiņās vai fito-fosfolipīdu kompleksā. Kurkumīna ūdens šķīdumus var pagatavot, pievienojot virsmaktīvās vielas, lipīdus, albumīnus, ciklodekstrīnus, biopolimērus utt. Nanoemulsiju un viendabīgu suspensiju sagatavošana ar ultraskaņu ir ļoti efektīvs paņēmiens kurkumīna iekļaušanai zāļu nesējkompleksos. Zāļu nesēji uzlabo kurkumīna šķīdību, uzsūkšanos, farmakokinētiku un biopieejamību. Iekļaujot kurkumīnu nanokompleksos, tā šķīdība ūdenī palielinās aptuveni 98 000 reižu (salīdzinājumā ar brīvu kurkumīnu ūdenī). Nanokompleksu veidošana ievērojami uzlaboja kurkumīna biopieejamību un stabilitāti uzglabāšanas laikā.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par iekapsulēšanu liposomās ar ultraskaņu!
Ultraskaņas ekstrakcijas iekārtas
Hielscher Ultrasonics ir jūsu partneris augu izejvielu ekstrakcijas procesos. Neatkarīgi no tā, vai vēlaties ekstrahēt nelielus daudzumus pētniecībai un analīzei vai apstrādāt lielus apjomus komerciālai ražošanai, mums ir jums piemērots ultraskaņas ekstraktors. Mūsu laboratorijas ultraskaņas homogenizatori un mūsu galda un rūpnieciskās ultraskaņas iekārtas ir izturīgas, viegli lietojamas un paredzētas darbībai 24/7 ar pilnu slodzi. Plašs piederumu klāsts, piemēram, dažādu izmēru un formu sonotrodes (ultraskaņas zondes / ragi), plūsmas šūnas, reaktori un amplitūdas pastiprinātāji, ļauj izveidot optimālu konfigurāciju jūsu konkrētajam ekstrakcijas procesam.
Visas digitālās ultraskaņas iekārtas ir aprīkotas ar krāsu skārienekrānu, iebūvētu SD karti automātiskai datu reģistrēšanai un tālvadību pārlūkprogrammā visaptverošai procesa uzraudzībai. Hielscher modernās ultraskaņas sistēmas ļauj vienkārši nodrošināt augstu procesa standartizācijas līmeni un kvalitātes kontroli.
Sazinieties ar mums jau šodien, lai apspriestu jūsu ekstrakcijas procesa prasības! Mēs labprāt jums palīdzēsim, izmantojot mūsu ilggadējo pieredzi augu izejvielu ekstrakcijā!
Ultraskaņas iekārta UIP4000hdT augstas kvalitātes kurkumīna ekstraktu ražošanai nepārtrauktā plūsmā
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Rūpnieciskā ultraskaņas iekārta UIP16000hdT fitoķīmisko vielu ekstrakcijai no augiem nepārtrauktā plūsmā
Protokols: kurkumīna nanoiekapsulēšana ar ultraskaņu
Kurkumīnu saturošu nanodaļiņu sagatavošana
Kurkumīnu saturošas nanodaļiņas sintezē, izmantojot miniemulģēšanas un iztvaicēšanas metodi. Procedūra atšķiras atkarībā no izmantotā iekapsulējošā materiāla, kā aprakstīts tālāk. Izmantotās kompozīcijas sastāvs bija 22,400g ūdens, 0,180g lecitīna, 11,500g dihlormetāna un 0,390g iekapsulējošā materiāla (kā iekapsulējošo materiālu izmanto poli(L-pienskābi) PLLA, 4 000g/gmol, vai poli(metakrilskābes-ko-metilmetakrilāta Eudragit S100, 125 000 g/gmol, vai to maisījumu). Papildu stabilizators nav nepieciešams, jo ir zināms, ka iepriekš izveidoti polimēri efektīvi novērš difūzijas izraisītu emulsijas noārdīšanos.
Ja kā iekapsulējošo materiālu izmanto PLLA, PLLA un lecitīnu 10 minūtes šķīdināja dihlormetānā, pēc tam pievieno kurkumīnu un maisa 5 min (1, 3, 6, 18 wt% no iekapsulējošā materiāla kopējās masas). Šo šķīdumu, viegli maisot, pievienoja destilētam ūdenim. Izveidoto makroemulsiju apstrādā ar ultraskaņas homogenizatoru, piemēram, UP100H, 180 sekundes impulsu ciklos (30 sekundes apstrādes ar ultraskaņu, 10 sekundes pauzes). Pēc tam šķīdinātāju iztvaicē 18 stundas 40°C temperatūrā. Ja kā iekapsulējošo materiālu izmantoja PLLA kopā ar Eudragit S100, Eudragit S100 šķīdina dihlormetānā 60°C temperatūrā 20 minūtes. Pēc tam maisījumu atdzesēja un iztvaikojušo šķīdinātāju pievienoja vēlreiz.
Literatūra / Atsauces
- 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.
Noderīga informācija
Ultraskaņa un tās iedarbība ekstrakcijā
Ar ultraskaņu veicinātas ekstrakcijas pamatā ir akustiskās kavitācijas princips. Kad šķidrā vai pastveida vidē ievada lielas jaudas ultraskaņu (zemas frekvences, augstas intensitātes ultraskaņu), viļņi rada pārmaiņus augsta spiediena (saspiešanas) un zema spiediena (retinājuma) ciklus. Šo augsta spiediena / zema spiediena ciklu laikā rodas vakuuma burbuļi, kas vairāku ciklu gaitā aug. Kad burbuļi vairs nevar absorbēt enerģiju, tie strauji sabrūk uz iekšu. Šo burbuļu sabrukšanu un tās izraisīto iedarbību sauc par akustisko kavitāciju. Kavitācija rada mikrostrūklas, bīdes spēkus, triecienviļņus / lielas spiediena starpības, radikāļu veidošanos, ekstremālas temperatūras un akustisko plūsmu. Šie intensīvie apstākļi sagrauj šūnu sieniņas un nodrošina intensīvu masas pārnesi, tādējādi šūnu iekšējais materiāls nonāk šķīdinātājā.
Saudzīgi, netoksiski šķīdinātāji
Augu ekstrakti, kurus izmanto ārstniecībā un uzturā, izraisa strauji pieaugošu interesi kā farmakoloģiski ārstniecības līdzekļi un uztura bagātinātāji (nutraceitiskie līdzekļi). Lai no augu materiāla atbrīvotu vēlamos savienojumus, tie jāizšķīdina šķīdinātājā. Kad mērķa ekstrakti ir atdalīti no augu materiāla pamatmasas un pārnesti šķīdinātājā, ekstraktu var koncentrēt. Ultraskaņas ekstrakciju var izmantot kā metodi bez šķīdinātājiem, par šķīdinātāju izmantojot ūdeni. Arī ekstrakcija ar spirtu un glicerīnu ir netoksiska un efektīva; šīs metodes bieži izmanto pārtikas, farmaceitisko un kosmētikas sastāvdaļu ekstrakcijai.
Lai ražotu ļoti iedarbīgus, veselīgus un netoksiskus ekstraktus, ir svarīgi izmantot efektīvu ekstrakcijas metodi, kas ļauj lietot saudzīgus, netoksiskus šķīdinātājus, piemēram, ūdeni, triacilglicerīnus vai spirtu.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par ultraskaņas ekstrakcijas procesos izmantotajiem šķīdinātājiem!
Kurkumīns
Kurkumīns ir kurkumas oleosveķi un dabisks pigments, kas atrodams kurkumas auga sakneņos. Citi nozīmīgi kurkuminoīdu savienojumi ir demetoksikurkumīns (DMC) un bisdemetoksikurkumīns (BDMC).
Kurkumīnu (ķīmiskā formula C21H20O6) var ekstrahēt no Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. vai sintezēt ķīmiski.
Kurkumīns kurkumā ir ieslēgts polisaharīdu un lignīna tīklā. Tāpēc ir nepieciešama jaudīga ekstrakcijas metode, piemēram, apstrāde ar ultraskaņu, lai sagrautu šūnu sieniņas un atbrīvotu šo bioaktīvo fitoķīmisko savienojumu.
Pētījumi liecina, ka aktīvais savienojums piperīns, kas atrodams melnajos piparos, palielina kurkumīna biopieejamību par vairāk nekā 2 000%.
Kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) ir daudzgadīgs lakstaugs, kas pieder ingveraugu dzimtai Zingiberaceae. Tās izcelsmes reģioni ir Indija un Dienvidaustrumāzija. Kurkumas auga sakneņus ievāc izmantošanai par garšvielu un ārstniecības līdzekli.
Kurkuma ir garšviela, kas piešķir karijam intensīvi dzelteno krāsu, un Indijā to jau tūkstošiem gadu izmanto gan kā garšvielu kulinārijā, gan kā ārstniecības līdzekli ājurvēdā. Kurkumas pulverim raksturīga sildoša, rūgta, pipariem līdzīga garša un zemjains aromāts.
Kurkumas pulveri vai pastu izmanto populāra karstā dzēriena – tā dēvētās “kurkumas lates” jeb “zelta piena” – pagatavošanai; to gatavo ar pienu vai augu izcelsmes piena alternatīvām, piemēram, sojas, mandeļu vai kokosriekstu pienu.
Kurkumu novērtē tās antioksidatīvās, pretiekaisuma un pretsāpju iedarbības dēļ.
Papildus izmantošanai kulinārijā un ārstniecībā kurkumu lieto arī kā dabisku krāsvielu.