Ultradźwiękowa ekstrakcja kurkuminy

Protokół: ultradźwiękowa nanoenkapsulacja kurkuminy

Przygotowanie nanocząstek zawierających kurkuminę

Nanocząstki zawierające kurkuminę są syntetyzowane techniką miniemulsyfikacji i odparowania. Procedura różni się w zależności od zastosowanego materiału kapsułkującego, jak opisano poniżej. Zastosowana formulacja zawierała 22,400g wody, 0,180g lecytyny, 11,500g dichlorometanu i 0,390g materiału kapsułkującego (poli(kwas L-mlekowy) PLLA, 4 000g/gmol lub poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125 000 g/gmol lub ich mieszanina są stosowane jako materiał kapsułkujący). Nie jest wymagany współstabilizator, ponieważ wiadomo, że wcześniej wytworzone polimery skutecznie zapobiegają degradacji emulsji wskutek dyfuzji.
Gdy jako materiał kapsułkujący stosuje się PLLA, PLLA i lecytynę rozpuszczano w dichlorometanie przez 10 minut, a następnie dodaje się kurkuminę i miesza przez 5 min (1, 3, 6, 18 wt% całkowitej masy materiału kapsułkującego). Roztwór ten dodawano do wody destylowanej przy łagodnym mieszaniu. Powstałą makroemulsję poddaje się sonikacji za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego, takiego jak UP100H, przez 180 sekund w cyklach impulsowych (30 sekund sonikacji, 10 sekund przerwy). Następnie rozpuszczalnik odparowuje się przez 18 godzin w temperaturze 40°C. Gdy jako materiał kapsułkujący stosowano jednocześnie PLLA i Eudragit S100, Eudragit S100 rozpuszcza się w dichlorometanie w temperaturze 60°C przez 20 minut. Następnie mieszaninę chłodzono i ponownie dodawano odparowany rozpuszczalnik.

Warto wiedzieć

Ultradźwięki i ich działanie ekstrakcyjne

Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami opiera się na zjawisku kawitacji akustycznej. Gdy ultradźwięki o dużej mocy (o niskiej częstotliwości i wysokim natężeniu) są wprowadzane do cieczy lub ośrodka o konsystencji pasty, fale tworzą naprzemienne cykle wysokiego ciśnienia (sprężania) i niskiego ciśnienia (rozprężania). Podczas tych cykli wysokiego / niskiego ciśnienia powstają pęcherzyki próżniowe, które rosną w kolejnych cyklach. Gdy pęcherzyki nie mogą już pochłonąć więcej energii, gwałtownie implodują. Ta implozja pęcherzyków i jej skutki są znane jako kawitacja akustyczna. Kawitacja wytwarza mikrostrumienie, siły ścinające, fale uderzeniowe / duże różnice ciśnienia, wolne rodniki, ekstremalne temperatury i przepływ akustyczny. Te intensywne warunki rozrywają ściany komórkowe i sprzyjają intensywnemu przenoszeniu masy, dzięki czemu materiał wewnątrzkomórkowy jest przenoszony do rozpuszczalnika.

Łagodne, nietoksyczne rozpuszczalniki

Ekstrakty ziołowe stosowane do celów leczniczych i żywieniowych cieszą się szybko rosnącym zainteresowaniem jako środki farmakologiczne i suplementy diety (nutraceutyki). Aby uwolnić pożądane związki z materiału roślinnego, należy je rozpuścić w rozpuszczalniku. Gdy docelowe ekstrakty zostaną oddzielone od masy materiału roślinnego i przeniesione do rozpuszczalnika, ekstrakt można zagęścić. Ekstrakcję ultradźwiękową można stosować jako metodę bezrozpuszczalnikową, wykorzystując wodę jako rozpuszczalnik. Ekstrakcja alkoholem i gliceryną również jest nietoksyczna i skuteczna; obie metody są często stosowane do ekstrakcji składników żywności, produktów farmaceutycznych i kosmetyków.
Przy produkcji ekstraktów o silnym działaniu, korzystnych dla zdrowia i nietoksycznych ważne jest stosowanie wydajnej metody ekstrakcji, która umożliwia wykorzystanie łagodnych, nietoksycznych rozpuszczalników, takich jak woda, triacyloglicerole lub alkohol.
Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej o rozpuszczalnikach stosowanych w procesach ekstrakcji ultradźwiękowej!

Kurkumina

Kurkumina jest oleożywicą kurkumy i naturalnym barwnikiem występującym w kłączach tej rośliny. Innymi ważnymi związkami z grupy kurkuminoidów są demetoksykurkumina (DMC) i bisdemetoksykurkumina (BDMC).
Kurkumina (wzór chemiczny C₂₁H₂0O₆) może być ekstrahowana z Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. lub syntetyzowana chemicznie.
Kurkumina jest uwięziona w sieci polisacharydowo-ligninowej w kurkumie. Dlatego do rozrywania ścian komórkowych i uwalniania bioaktywnej substancji fitochemicznej wymagana jest technika ekstrakcji o silnym działaniu, taka jak sonikacja.
Badania wykazały, że piperyna, związek aktywny występujący w czarnym pieprzu, zwiększa biodostępność kurkuminy o ponad 2 000%.

Kurkuma

Kurkuma (Curcuma longa) jest wieloletnią rośliną zielną z rodziny imbirowatych Zingiberaceae. Pochodzi z Indii i Azji Południowo-Wschodniej. Kłącza kurkumy zbiera się, aby wykorzystać je jako przyprawę i środek leczniczy.
Kurkuma jest przyprawą, która nadaje curry intensywny żółty kolor, i od tysięcy lat jest stosowana w Indiach zarówno jako przyprawa kulinarna, jak i środek medycyny ajurwedyjskiej. Kurkuma w proszku charakteryzuje się rozgrzewającym, gorzkim smakiem przypominającym pieprz i ziemistym aromatem.
Kurkuma w proszku lub w postaci pasty jest używana do przygotowania popularnego gorącego napoju – tak zwanego „kurkumowego latte” lub „złotego mleka” – przygotowywanego z mlekiem lub jego roślinnymi zamiennikami, takimi jak mleko sojowe, migdałowe lub kokosowe.
Kurkuma jest ceniona za działanie przeciwutleniające, przeciwzapalne i przeciwbólowe.
Oprócz zastosowań kulinarnych i leczniczych kurkuma jest wykorzystywana jako naturalny barwnik.