Ultrasone Curcurmin-extractie
Curcumine is een farmacologische en nutritionele fytochemische stof die aanwezig is in de wortelstokken van Curcuma longa. Om een hoge opbrengst aan curcumine te verkrijgen, wordt ultrasone extractie gebruikt als meest efficiënte extractietechniek. Ultrasone extractie resulteert in curcumine van superieure kwaliteit en een zeer hoge opbrengst. Tegelijkertijd vereist sonicatie slechts een korte verwerkingstijd van de kurkuma wortelstok.
Ultrasone isolatie van Curcumine
Ultrasone extractie is een zeer efficiënt alternatief voor conventionele extractietechnieken zoals maceratie, hete oplosmiddelextractie of Soxhletextractie.
Ultrasone isolatie van curcumine en curcuminoïden uit de curcumaplant (bijv. Curcuma longa, Curcuma amada) is een efficiënt, snel en gemakkelijk proces. In vergelijking met Soxhlet-extractie en conventionele batch-extractie, blinkt ultrasoon geassisteerde extractie uit met een aanzienlijk verhoogde opbrengst aan curcumine in een kortere extractietijd.
Voor de ultrasone extractie van fytoconstituenten 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 resulteren in een hoge opbrengst van het extract.
- hoog rendement
- snelle extractie
- Voller herstel
- veilige werking
- Eenvoudige implementatie
Ultrasoon UIP1000hdT met flowcel voor curcurminextractie
Ultrasoon extractieproces
De ultramoderne sonicators van Hielscher bieden volledige controle over de procesparameters zoals amplitude, temperatuur, druk en energie-input.
Voor ultrasone extractie kunnen randparameters 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 de thermische afbraak van de bioactieve ingrediënten vermeden.
In het algemeen maken de voordelen zoals een hoge opbrengst, korte extractietijd, lage extractietemperatuur en de kleine hoeveelheden oplosmiddel sonicatie tot de superieure extractiemethode.
Ultrasone curcumine-extractie met de UP400St en vervolgens scheiding van bioactieve bestanddelen van oplosmiddel (terugwinning oplosmiddel) via rotatieverdamper
Ultrasone extractie van curcumine uit kurkuma bleek het meest efficiënt te zijn wanneer sonicatie werd toegepast in een continue inline opstelling, met behulp van een ultrasone flowcel. Procestemperaturen tussen 60 en 80°C zijn gunstig om de opbrengst van het extract te verhogen.
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 tot 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 hydrofobe, vetoplosbare molecule. Dit betekent dat curcumine geformuleerd moet worden in een draagsysteem voor het geneesmiddel, zoals liposomen, nano-emulsies, nanosferen, polymere nanodeeltjes of fyto-fosfolipidencomplexen. Waterige oplossingen van curcumine kunnen worden bereid door toevoeging van oppervlakteactieve stoffen, lipiden, albuminen, cyclodextrinen, biopolymeren enz. Ultrasone bereiding van nano-emulsies en uniforme suspensies is een zeer effectieve techniek om curcumine te formuleren in complexen van medicijndragers. Geneesmiddeldragers verbeteren de oplosbaarheid, absorptie, farmacokinetiek en biologische beschikbaarheid van curcumine. Door curcumine te formuleren in nano-complexen wordt de oplosbaarheid in water ongeveer 98000 keer verbeterd (vergeleken met vrije curcumine in water). De nanocomplexatie 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 van botanische producten. 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 Lab Homogenisatoren evenals onze tafelmodel en industriële ultrasone apparaten zijn robuust, gebruiksvriendelijk en gebouwd voor 24/7 werking onder volledige belasting. Een breed scala aan Accessoires zoals sonotrodes (ultrasone sondes/ hoorns) met verschillende maten en vormen, flowcellen en reactoren en boosters maken de optimale opstelling voor uw specifieke extractieproces mogelijk.
Alle digitale ultrasoonmachines zijn uitgerust met een gekleurd aanraakscherm, geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensprotocollering en browserafstandsbediening voor uitgebreide procesbewaking. Met de geavanceerde ultrasone systemen van Hielscher wordt een hoge processtandaardisatie en kwaliteitscontrole eenvoudig.
Neem vandaag nog contact met ons op om de vereisten van uw extractieproces te bespreken! We helpen u graag met onze jarenlange ervaring in botanische extracties!
Sonicator UIP4000hdT voor de inline productie van hoogwaardige curcumine-extracten
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Industriële sonicator UIP16000hdT voor inline extractie van fytochemicaliën uit planten
Protocol: Ultrasone Nano-Encapsulatie van Curcumine
Bereiding van Curcumine geladen nanodeeltjes
Nanodeeltjes met curcumine worden gesynthetiseerd met de miniemulsificatie-verdampingstechniek. De procedure varieert afhankelijk van het gebruikte inkapselingsmiddel, zoals hieronder beschreven. De gebruikte formulering was 22.400 g water, 0.180 g lecithine, 11.500 g dichloormethaan en 0.390 g inkapselingsmiddel (Poly(L-melkzuur) PLLA, 4.000 g/gmol of poly(methacylzuur-co-methylmethacrylaat Eudragit S100, 125.000 g/gmol of een mengsel hiervan wordt gebruikt als inkapselingsmiddel). Er is geen co-stabilisator nodig omdat bekend is dat voorgevormde polymeren effectief zijn in het voorkomen van afbraak van de emulsie door diffusie.
Bij gebruik van PLLA als inkapselingsmiddel werden PLLA en lecithine 10 minuten opgelost in dichloormethaan en daarna werd curcumine toegevoegd en 5 minuten gemengd (1, 3, 6, 18 wt% van de totale massa van het inkapselingsmiddel). Deze oplossing werd onder voorzichtig roeren toegevoegd aan het gedestilleerde water. De gevormde macro-emulsie is gesoniseerd met een ultrasone homogenisator zoals UP100H gedurende 180 seconden in pulscycli (30 seconden sonicatie, 10 seconden pauze). Daarna wordt het oplosmiddel verdampt gedurende 18 uur bij 40°C. Wanneer PLLA en Eudragit S100 samen werden gebruikt als inkapselingsmiddel, werd Eudragit S100 opgelost in dichloormethaan bij 60 °C gedurende 20 minuten. Hierna werd het mengsel afgekoeld en werd het verdampte oplosmiddel weer 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
Ultrageluid en zijn extractieve effecten
Extractie met behulp van ultrasoon is gebaseerd op het principe van Akoestische cavitatie. Wanneer ultrageluid met een hoog vermogen (lage frequentie, hoge intensiteit US) wordt gekoppeld aan een vloeibaar of pasta-achtig medium, creëren de golven afwisselend hoge-druk (compressie) en lage-druk (rarefactie) cycli. Tijdens deze cycli van hoge en lage druk ontstaan vacuümbellen die gedurende verschillende cycli groeien. Op het moment dat de bellen niet meer energie kunnen absorberen, imploderen ze heftig. Dit imploderen van de bellen en de effecten ervan staan bekend als akoestische cavitatie. Cavitatie genereert microjets, schuifkrachten, schokgolven / hoge drukverschillen, radicaalvorming, extreme temperaturen en akoestische stroming. Deze intense omstandigheden breken celwanden en zorgen voor een hoge massaoverdracht zodat het intracellulaire materiaal in het oplosmiddel terechtkomt.
Milde, niet-giftige oplosmiddelen
Kruidenextracten die worden gebruikt voor medicinale en voedingsdoeleinden krijgen steeds meer belangstelling als farmacologische remedies en als voedingssupplementen (nutraceuticals). Om de gewenste verbindingen uit het plantenmateriaal vrij te maken, moet het worden opgelost in een oplosmiddel. Als de beoogde extracten uit de bulk van het plantmateriaal worden verwijderd en in het oplosmiddel worden overgebracht, kan het extract worden geconcentreerd. Ultrasone extractie kan worden toegepast als oplosmiddelvrije methode met water als oplosmiddel. Alcohol- en glycerine-extracties zijn beide niet-giftig en effectief en worden vaak gebruikt voor de extractie van voedings-, farmaceutische en cosmetische ingrediënten.
Voor de productie van zeer krachtige, gezonde, niet-giftige extracten is het belangrijk om een efficiënte extractiemethode te gebruiken, die het gebruik van milde, niet-giftige oplosmiddelen zoals water, triacylglycerolen of alcohol mogelijk maakt.
Klik hier om meer te lezen over de oplosmiddelen die worden gebruikt in ultrasone extractieprocessen!
curcumine
Curcumine is een oleohars van kurkuma en een natuurlijk pigment dat wordt gevonden in de wortelstokken van de tumerische plant. Andere belangrijke curcuminoïde verbindingen zijn demethoxycurcumine (DMC) en bisdemethoxycurcumine (BDMC).
Curcumine (chemische formule C21H20O6) kan worden gehaald uit Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. of chemisch gesynthetiseerd.
Curcumine zit in kurkuma gevangen in een polysaccharide-lignine netwerk. Daarom is een krachtige extractietechniek zoals sonicatie nodig om de celwanden te doorbreken zodat de bioactieve fytochemicaliën vrijkomen.
Onderzoeken hebben aangetoond dat de werkzame stof piperine, die in zwarte peper zit, de biologische beschikbaarheid van curcumine met meer dan 2000% verhoogt.
kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) is een kruidachtige vaste plant uit de gemberfamilie Zingiberaceae. De plant komt oorspronkelijk uit India en Zuidoost-Azië. De wortelstokken van de kurkumaplant worden geoogst om te worden gebruikt als specerij en medicijn.
Kurkuma is de specerij die curry zijn intens gele kleur geeft en wordt in India al duizenden jaren gebruikt als culinaire specerij en als ayurvedisch medicijn. 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 zogenaamde “kurkuma latte” of “gouden melk” – die wordt bereid met melk of zuivelvrije melkalternatieven, zoals soja-, amandel- of kokosmelk.
Kurkuma wordt gewaardeerd om zijn antioxidatieve, ontstekingsremmende en pijnstillende effecten.
Naast culinaire en medicinale toepassingen wordt kurkuma ook gebruikt als natuurlijke kleurstof.