Ultrasone extractie van curcumine
Curcumine is een fytochemische stof met farmacologische en nutritionele eigenschappen die voorkomt in de wortelstokken van Curcuma longa. Om hoge curcumineopbrengsten te verkrijgen, worden ultrasone extractoren gebruikt als de meest efficiënte extractietechniek. Ultrasone extractie levert curcumine van superieure kwaliteit en zeer hoge opbrengsten op. Tegelijkertijd vereist sonicatie slechts een korte verwerkingstijd van de kurkumawortelstok.
Ultrasone isolatie van curcumine
Ultrasone extractie is een zeer efficiënt alternatief voor conventionele extractietechnieken zoals maceratie, extractie met een warm oplosmiddel of Soxhlet-extractie.
Ultrasone isolatie van curcumine en curcuminoïden uit de kurkumaplant (bijv. Curcuma longa, Curcuma amada) is een efficiënt, snel en eenvoudig proces. Vergeleken met Soxhlet-extractie en conventionele batchextractie blinkt ultrasoon ondersteunde extractie uit door een aanzienlijk hogere curcumineopbrengst in een kortere extractietijd.
Voor de ultrasone extractie van plantaardige bestanddelen kunnen verschillende oplosmiddelen worden gebruikt, zoals water, waterige oplosmiddelen, ethanol, methanol, glycerine enz. Voor de extractie van curcumine zijn water, ethanol en triacylglycerolen effectieve en veilige oplosmiddelen die een hoge extractopbrengst opleveren.
- Hoge opbrengst
- Snelle extractie
- Volledigere terugwinning
- Veilig gebruik
- Eenvoudige implementatie
Sonicator UIP1000hdT met doorstroomcel voor de extractie van curcumine
Ultrasoon extractieproces
De geavanceerde sonicators van Hielscher bieden volledige controle over procesparameters zoals amplitude, temperatuur, druk en energietoevoer.
Bij ultrasone extractie kunnen aanvullende parameters zoals de deeltjesgrootte van de grondstof, het type oplosmiddel, de verhouding tussen vaste stof en oplosmiddel en de extractietijd eenvoudig worden gevarieerd en geoptimaliseerd voor de beste resultaten.
Omdat ultrasone extractie een niet-thermische extractiemethode is, wordt thermische afbraak van de bioactieve bestanddelen vermeden.
Voordelen zoals een hoge opbrengst, korte extractietijd, lage extractietemperatuur en geringe hoeveelheden oplosmiddel maken sonicatie tot de superieure extractiemethode.
Ultrasone extractie van curcumine met de UP400ST en daaropvolgende scheiding van bioactieve bestanddelen en oplosmiddel (terugwinning van het oplosmiddel) met een rotatieverdamper
Ultrasone extractie van curcumine uit kurkuma blijkt het meest efficiënt te zijn wanneer sonicatie wordt toegepast in een continue inline-opstelling met een ultrasone doorstroomcel. Procestemperaturen in het bereik van 60 tot 80°C zijn gunstig voor het verhogen van de extractopbrengst.
Superieure procesefficiëntie: Ultrasone extractie blinkt uit als een duurzame techniek die slechts een bescheiden investering in ultrasone apparatuur vereist. Het ultrasone proces kan lineair worden opgeschaald naar industriële productie. De kosten voor oplosmiddel en energie voor het ultrasone proces zijn zeer laag. Andere belangrijke voordelen zijn de eenvoudige en veilige bediening, de lage kosten en de reproduceerbaarheid, die cruciaal is voor een gestandaardiseerde productie.
Ultrasone liposomale formulering
Curcumine is een hydrofoob, vetoplosbaar molecuul. Dit betekent dat curcumine moet worden geformuleerd in een geneesmiddeldragersysteem zoals liposomen, nano-emulsies, nanosferen, polymere nanodeeltjes of een fytofosfolipidencomplex. Waterige curcumineoplossingen kunnen worden bereid door oppervlakteactieve stoffen, lipiden, albuminen, cyclodextrinen, biopolymeren enz. toe te voegen. De ultrasone bereiding van nano-emulsies en uniforme suspensies is een zeer effectieve techniek om curcumine in geneesmiddeldragercomplexen te formuleren. Geneesmiddeldragers verbeteren de oplosbaarheid, absorptie, farmacokinetiek en biologische beschikbaarheid van curcumine. Door curcumine in nanocomplexen te formuleren, wordt de wateroplosbaarheid ongeveer 98.000 keer verhoogd (vergeleken met vrije curcumine in water). De nanocomplexering verbeterde de biologische beschikbaarheid en de opslagstabiliteit van curcumine aanzienlijk.
Klik hier voor meer informatie over ultrasone inkapseling in liposomen!
Apparatuur voor ultrasone extractie
Hielscher Ultrasonics is uw partner voor extractieprocessen met plantaardig materiaal. Of u nu kleine hoeveelheden wilt extraheren voor onderzoek en analyse of grote volumes wilt verwerken voor commerciële productie, wij hebben de geschikte ultrasone extractor voor u. Onze ultrasone homogenisatoren voor het laboratorium en onze sonicators voor gebruik op de werkbank en industriële sonicators zijn robuust, gebruiksvriendelijk en gebouwd voor 24/7 gebruik onder volledige belasting. Een breed assortiment accessoires zoals sonotrodes (ultrasone sondes / hoorns) met verschillende afmetingen en vormen, doorstroomcellen, reactoren en boosters maakt de optimale opstelling voor uw specifieke extractieproces mogelijk.
Alle digitale ultrasone apparaten zijn uitgerust met een kleurentouchscreen, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensregistratie en afstandsbediening via een browser voor uitgebreide procesbewaking. De geavanceerde ultrasone systemen van Hielscher maken een hoge mate van processtandaardisatie en kwaliteitscontrole eenvoudig.
Neem vandaag nog contact met ons op om de vereisten van uw extractieproces te bespreken! Wij helpen u graag met onze jarenlange ervaring met extracties uit plantaardig materiaal!
Sonicator UIP4000hdT voor de inline-productie van hoogwaardige curcumine-extracten
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Industriële sonicator UIP16000hdT voor inline-extractie van fytochemische stoffen uit planten
Protocol: ultrasone nano-inkapseling van curcumine
Bereiding van met curcumine beladen nanodeeltjes
Met curcumine beladen nanodeeltjes worden gesynthetiseerd met de mini-emulsificatie-verdampingstechniek. De procedure varieert afhankelijk van het gebruikte inkapselingsmateriaal, zoals hieronder beschreven. De gebruikte formulering bestond uit 22,400g water, 0,180g lecithine, 11,500g dichloormethaan en 0,390g inkapselingsmateriaal (Poly(L-lactic acid) PLLA, 4.000g/gmol of poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125.000 g/gmol of een mengsel daarvan wordt als inkapselingsmateriaal gebruikt). Er is geen co-stabilisator nodig, omdat bekend is dat voorgevormde polymeren effectief zijn in het voorkomen van emulsieafbraak door diffusie.
Wanneer PLLA als inkapselingsmateriaal wordt gebruikt, werden PLLA en lecithine gedurende 10 minuten in dichloormethaan opgelost. Daarna wordt curcumine toegevoegd en gedurende 5 min gemengd (1, 3, 6, 18 wt% van de totale massa van het inkapselingsmateriaal). Deze oplossing werd onder voorzichtig roeren aan het gedestilleerde water toegevoegd. De gevormde macro-emulsie wordt gesoniceerd met een ultrasone homogenisator zoals UP100H gedurende 180 seconden in pulscycli (30sec sonicatie, 10sec pauze). Daarna wordt het oplosmiddel gedurende 18 uur bij 40°C verdampt. Wanneer PLLA en Eudragit S100 samen als inkapselingsmateriaal werden gebruikt, wordt Eudragit S100 gedurende 20 minuten bij 60°C in dichloormethaan opgelost. Daarna werd het mengsel afgekoeld en werd het verdampte oplosmiddel opnieuw toegevoegd.
Literatuur / Referenties
- 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.
Wetenswaardigheden
Ultrasoon geluid en de extractie-effecten ervan
Ultrasoon ondersteunde extractie is gebaseerd op het principe van akoestische cavitatie. Wanneer ultrasoon geluid met hoog vermogen (lage frequentie, hoge intensiteit) in een vloeistof of pasta-achtig medium wordt gekoppeld, creëren de golven afwisselende cycli van hoge druk (compressie) en lage druk (verdunning). Tijdens deze hogedruk- / lagedrukcycli ontstaan vacuümbellen die over meerdere cycli groeien. Wanneer de bellen geen energie meer kunnen opnemen, imploderen ze heftig. Deze implosie van bellen en de effecten ervan staan bekend als akoestische cavitatie. Cavitatie genereert microjets, afschuifkrachten, schokgolven / grote drukverschillen, radicaalvorming, extreme temperaturen en akoestische stroming. Deze intense omstandigheden breken celwanden open en bevorderen een hoge massaoverdracht, zodat het intracellulaire materiaal in het oplosmiddel terechtkomt.
Milde, niet-toxische oplosmiddelen
Plantaardige extracten die voor medicinale en voedingsdoeleinden worden gebruikt, krijgen snel toenemende belangstelling als farmacologische middelen en als voedingssupplementen (nutraceuticals). Om de gewenste verbindingen uit het plantenmateriaal vrij te maken, moeten deze in een oplosmiddel worden opgelost. Wanneer de beoogde extracten uit de bulk van het plantenmateriaal zijn verwijderd en in het oplosmiddel zijn overgebracht, kan het extract worden geconcentreerd. Ultrasone extractie kan worden toegepast als oplosmiddelvrije methode met water als oplosmiddel. Extracties met alcohol en glycerine zijn eveneens niet-toxisch en effectief en worden vaak gebruikt voor de extractie van ingrediënten voor voedingsmiddelen, farmaceutische producten en cosmetica.
Voor de productie van zeer krachtige, gezonde, niet-toxische extracten is het belangrijk een efficiënte extractiemethode te gebruiken die het gebruik van milde, niet-toxische oplosmiddelen zoals water, triacylglycerolen of alcohol mogelijk maakt.
Klik hier voor meer informatie over de oplosmiddelen die bij ultrasone extractieprocessen worden gebruikt!
Curcumine
Curcumine is een oleohars van kurkuma en een natuurlijk pigment dat voorkomt in de wortelstokken van de kurkumaplant. Andere belangrijke curcuminoïde verbindingen zijn demethoxycurcumine (DMC) en bisdemethoxycurcumine (BDMC).
Curcumine (chemische formule C21H20O6) kan worden geëxtraheerd uit Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. of chemisch worden gesynthetiseerd.
Curcumine zit opgesloten in een netwerk van polysachariden en lignine in kurkuma. Daarom is een krachtige extractietechniek zoals sonicatie nodig om de celwanden open te breken, zodat de bioactieve fytochemische stof vrijkomt.
Onderzoek heeft aangetoond dat de werkzame stof piperine, die voorkomt in zwarte peper, de biologische beschikbaarheid van curcumine met meer dan 2.000% verhoogt.
Kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) is een kruidachtige vaste plant uit de gemberfamilie Zingiberaceae. De plant is inheems in India en Zuidoost-Azië. De wortelstokken van de kurkumaplant worden geoogst voor gebruik als specerij en geneesmiddel.
Kurkuma is de specerij die curry zijn intense gele kleur geeft en wordt in India al duizenden jaren gebruikt als culinaire specerij en als ayurvedisch geneesmiddel. Kurkumapoeder wordt gekenmerkt door een warme, bittere, peperachtige smaak en een aards aroma.
Kurkumapoeder of -pasta wordt gebruikt om een populaire warme drank te bereiden – de zogeheten “kurkuma latte” of “gouden melk” – die wordt bereid met melk of plantaardige melkalternatieven, zoals soja-, amandel- of kokosmelk.
Kurkuma wordt gewaardeerd om zijn antioxidatieve, ontstekingsremmende en pijnstillende effecten.
Naast culinaire en medicinale toepassingen wordt kurkuma als natuurlijke kleurstof gebruikt.