Ultradźwiękowa ekstrakcja kurkuminy
Kurkumina jest farmakologiczną i odżywczą substancją fitochemiczną obecną w kłączach Curcuma longa. W celu uzyskania wysokiej wydajności kurkuminy, ekstraktory ultradźwiękowe są stosowane jako najbardziej wydajna technika ekstrakcji. Ekstrakcja ultradźwiękowa skutkuje uzyskaniem kurkuminy o najwyższej jakości i bardzo wysokiej wydajności. Jednocześnie sonikacja wymaga jedynie krótkiego czasu przetwarzania kłącza kurkumy.
Ultradźwiękowa izolacja kurkuminy
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce skuteczną alternatywą dla konwencjonalnych technik ekstrakcji, takich jak maceracja, ekstrakcja gorącym rozpuszczalnikiem lub ekstrakcja Soxhleta.
Ultradźwiękowa izolacja kurkuminy i kurkuminoidów z rośliny kurkumy (np. Curcuma longa, Kurkuma amada) jest wydajnym, szybkim i łatwym procesem. W porównaniu z ekstrakcją Soxhleta i konwencjonalną ekstrakcją wsadową, ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami wyróżnia się znacznie zwiększoną wydajnością kurkuminy w krótszym czasie ekstrakcji.
Do ekstrakcji ultradźwiękowej fitoskładników można stosować różne rozpuszczalniki, takie jak woda, rozpuszczalniki wodne, etanol, metanol, gliceryna itp. Do ekstrakcji kurkuminy woda, etanol i triacyloglicerole są skutecznymi i bezpiecznymi rozpuszczalnikami, co skutkuje wysoką wydajnością ekstraktu.
- wysoka wydajność
- Szybka ekstrakcja
- Pełniejszy powrót do zdrowia
- bezpieczne działanie
- Łatwa implementacja
ultrasonicator UIP1000hdT z komorą przepływową do ekstrakcji kurkuminy
Proces ekstrakcji ultradźwiękowej
Najnowocześniejsze sonikatory firmy Hielscher umożliwiają pełną kontrolę nad parametrami procesu, takimi jak amplituda, temperatura, ciśnienie i pobór energii.
W przypadku ekstrakcji ultradźwiękowej parametry peryferyjne, takie jak wielkość cząstek surowca, rodzaj rozpuszczalnika, stosunek ciała stałego do rozpuszczalnika i czas ekstrakcji można łatwo zmieniać i optymalizować w celu uzyskania najlepszych wyników.
Ponieważ ekstrakcja ultradźwiękowa jest metodą ekstrakcji nietermicznej, unika się degradacji termicznej składników bioaktywnych.
Ogólnie rzecz biorąc, zalety takie jak wysoka wydajność, krótki czas ekstrakcji, niska temperatura ekstrakcji i niewielkie ilości rozpuszczalnika sprawiają, że sonikacja jest lepszą metodą ekstrakcji.
Ultradźwiękowa ekstrakcja kurkuminy za pomocą UP400St a następnie oddzielenie bioaktywnych składników od rozpuszczalnika (odzysk rozpuszczalnika) za pomocą wyparki obrotowej
Ultradźwiękowa ekstrakcja kurkuminy z kurkumy okazała się najbardziej skuteczna, gdy sonikacja była stosowana w ciągłej konfiguracji inline, przy użyciu ultradźwiękowej komórki przepływowej. Temperatura procesu w zakresie od 60 do 80°C jest korzystna dla zwiększenia wydajności ekstraktu.
Najwyższa wydajność procesu: Ekstrakcja ultradźwiękowa wyróżnia się jako zrównoważona technika, która wymaga jedynie umiarkowanej inwestycji w sprzęt ultradźwiękowy. Proces ultradźwiękowy może być liniowo skalowany do produkcji przemysłowej. Koszty rozpuszczalnika i energii dla procesu ultradźwiękowego są bardzo niskie. Kolejnymi ważnymi zaletami są łatwa i bezpieczna obsługa, ekonomiczne koszty i powtarzalność, która ma kluczowe znaczenie dla znormalizowanej produkcji.
Ultradźwiękowy preparat liposomalny
Kurkumina jest hydrofobową, rozpuszczalną w tłuszczach cząsteczką. Oznacza to, że kurkumina musi być sformułowana w systemie nośnika leku, takim jak liposomy, nanoemulsje, nanosfery, nanocząstki polimerowe lub kompleks fitofosfolipidowy. Wodne roztwory kurkuminy można przygotować przez dodanie środków powierzchniowo czynnych, lipidów, albumin, cyklodekstryn, biopolimerów itp. Ultradźwiękowe przygotowanie nanoemulsji i jednorodnych zawiesin jest bardzo skuteczną techniką formułowania kurkuminy w kompleksy nośników leków. Nośniki leków zwiększają rozpuszczalność, wchłanianie, farmakokinetykę i biodostępność kurkuminy. Poprzez formułowanie kurkuminy w nanokompleksy, rozpuszczalność w wodzie jest zwiększona około 98000 razy (w porównaniu do wolnej kurkuminy w wodzie). Nanokompleksacja znacznie poprawiła biodostępność i stabilność kurkuminy podczas przechowywania.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowej enkapsulacji w liposomach!
sprzęt do ekstrakcji ultradźwiękowej
Hielscher Ultrasonics jest partnerem w procesach ekstrakcji z roślin. Niezależnie od tego, czy chcesz ekstrahować małe ilości do badań i analiz, czy też przetwarzać duże ilości do produkcji komercyjnej, mamy dla Ciebie odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy. Nasz homogenizatorów ultradźwiękowych do laboratorium jak również nasze Ultradźwięki stacjonarne i przemysłowe są solidne, łatwe w użyciu i zbudowane do pracy 24/7 pod pełnym obciążeniem. Szeroki zakres Wyposażenie takie jak sonotrody (sondy ultradźwiękowe / rogi) o różnych rozmiarach i kształtach, komórki przepływowe oraz reaktory i wzmacniacze pozwalają na optymalną konfigurację dla konkretnego procesu ekstrakcji.
Wszystkie cyfrowe maszyny ultradźwiękowe są wyposażone w kolorowy wyświetlacz dotykowy, zintegrowaną kartę SD do automatycznego protokołowania danych oraz zdalne sterowanie przez przeglądarkę do kompleksowego monitorowania procesu. Dzięki zaawansowanym systemom ultradźwiękowym firmy Hielscher, wysoka standaryzacja procesu i kontrola jakości są proste.
Skontaktuj się z nami już dziś, aby omówić wymagania dotyczące procesu ekstrakcji! Chętnie pomożemy dzięki naszemu wieloletniemu doświadczeniu w ekstrakcjach botanicznych!
Sonicator UIP4000hdT do liniowej produkcji wysokiej jakości ekstraktów kurkuminy
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Sonikator przemysłowy UIP16000hdT do ekstrakcji fitochemikaliów z roślin na linii produkcyjnej
Protokół: Ultradźwiękowa nanokapsułkowanie kurkuminy
Przygotowanie nanocząstek zawierających kurkuminę
Nanocząstki kurkuminy są syntetyzowane przy użyciu techniki miniemulsyfikacji-odparowania. Procedura różni się w zależności od zastosowanego środka kapsułkującego, jak opisano poniżej. Zastosowana formulacja składała się z 22,400 g wody, 0,180 g lecytyny, 11,500 g dichlorometanu i 0,390 g enkapsulantu (poli(kwas L-mlekowy) PLLA, 4000 g / gmol lub poli(kwas metakrylowy-co-metakrylan metylu) Eudragit S100, 125 000 g / gmol lub ich mieszanina są stosowane jako enkapsulant). Współstabilizator nie jest wymagany, ponieważ wiadomo, że wstępnie uformowane polimery skutecznie zapobiegają degradacji emulsji przez dyfuzję.
W przypadku stosowania PLLA jako enkapsulantu, PLLA i lecytynę rozpuszczano w dichlorometanie przez 10 minut, a następnie dodawano kurkuminę i mieszano przez 5 minut (1, 3, 6, 18% mas. całkowitej masy enkapsulantu). Roztwór ten dodano do wody destylowanej przy delikatnym mieszaniu. Utworzoną makroemulsję poddaje się działaniu ultradźwięków 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 PLLA i Eudragit S100 zostały użyte razem jako enkapsulant, Eudragit S100 rozpuszcza się w dichlorometanie w temperaturze 60°C przez 20 minut. Następnie mieszaninę schłodzono i ponownie dodano odparowany rozpuszczalnik.
Literatura / Referencje
- 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.
Fakty, które warto znać
Ultradźwięki i ich działanie ekstrakcyjne
Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami opiera się na zasadzie kawitacja akustyczna. Gdy ultradźwięki o dużej mocy (niska częstotliwość, wysoka intensywność US) są sprzężone z cieczą lub medium podobnym do pasty, fale tworzą naprzemienne cykle wysokiego ciśnienia (kompresja) i niskiego ciśnienia (rozrzedzenie). Podczas tych cykli wysokiego / niskiego ciśnienia powstają pęcherzyki próżniowe, które rosną w różnych cyklach. W momencie, gdy pęcherzyki nie są w stanie wchłonąć więcej energii, implodują gwałtownie. Implozja pęcherzyków i jej efekty znane są jako kawitacja akustyczna. Kawitacja generuje mikrostrumienie, siły ścinające, fale uderzeniowe / wysokie różnice ciśnień, tworzenie rodników, ekstremalne temperatury i strumienie akustyczne. Te intensywne warunki powodują pękanie ścian komórkowych i wysoki transfer masy, dzięki czemu materiał wewnątrzkomórkowy jest przenoszony do rozpuszczalnika.
Łagodne, nietoksyczne rozpuszczalniki
Ekstrakty ziołowe stosowane w celach leczniczych i odżywczych cieszą się szybko rosnącym zainteresowaniem jako środki farmakologiczne i suplementy diety (nutraceutyki). W celu uwolnienia pożądanych związków z materiału roślinnego, musi on zostać rozpuszczony w rozpuszczalniku. Gdy docelowe ekstrakty są usuwane z większości materiału roślinnego i przenoszone do rozpuszczalnika, ekstrakt może być skoncentrowany. Ekstrakcja ultradźwiękowa może być stosowana jako metoda bezrozpuszczalnikowa przy użyciu wody jako rozpuszczalnika. Ekstrakcje alkoholowe i glicerynowe są nietoksyczne i skuteczne, co jest często wykorzystywane do ekstrakcji żywności, farmacji i składników kosmetycznych.
Jeśli chodzi o produkcję silnych, zdrowych i nietoksycznych ekstraktów, ważne jest, aby stosować skuteczną metodę ekstrakcji, która pozwala na stosowanie łagodnych, nietoksycznych rozpuszczalników, takich jak woda, triacyloglicerole lub alkohol.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o rozpuszczalnikach stosowanych w procesach ekstrakcji ultradźwiękowej!
kurkumina
Kurkumina jest oleożywicą kurkumy i naturalnym pigmentem występującym w kłączach rośliny kurkumy. Inne ważne związki kurkuminoidowe to demetoksykurkumina (DMC) i bisdemetoksykurkumina (BDMC).
Kurkumina (wzór chemiczny C21H20O6) można wyodrębnić z Curcuma longa, Kurkuma amada, Kurkuma ochrorhiza Val. lub syntetyzowane chemicznie.
Kurkumina jest wychwytywana w sieci polisacharydowo-ligninowej w kurkumie. Dlatego do rozbicia ścian komórkowych wymagana jest potężna technika ekstrakcji, taka jak sonikacja, aby uwolnić bioaktywny fitochemikalia.
Badania wykazały, że aktywny związek piperyna, który znajduje się w czarnym pieprzu, zwiększa biodostępność kurkuminy o ponad 2000%.
kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) to wieloletnia roślina zielna z rodziny imbirowatych Zingiberaceae. Pochodzi z Indii i Azji Południowo-Wschodniej. Kłącza kurkumy są wykorzystywane jako przyprawa i lek.
Kurkuma to przyprawa, która nadaje curry intensywny żółty kolor i jest używana w Indiach od tysięcy lat jako przyprawa kulinarna, a także w medycynie ajurwedyjskiej. Kurkuma w proszku charakteryzuje się ciepłym, gorzkim, pieprzowym smakiem i ziemistym aromatem.
Kurkuma w proszku lub paście jest używana do przygotowania popularnego gorącego napoju – tzw. “kurkuma latte” lub “złote mleko” – który jest przygotowywany z mlekiem lub alternatywami mleka bezmlecznego, takimi jak mleko sojowe, migdałowe lub kokosowe.
Kurkuma jest ceniona za swoje działanie przeciwutleniające, przeciwzapalne i przeciwbólowe.
Oprócz zastosowań kulinarnych i leczniczych, kurkuma jest wykorzystywana jako naturalny barwnik.