Extração ultrassônica de Curcurmin
A curcumina é um fitoquímico farmacológico e nutricional presente nos rizomas de Curcuma longa. A fim de obter altos rendimentos de curcumina, extratores ultrassônicos são usados como técnica de extração mais eficiente. A extração ultrassônica resulta em curcumina de qualidade superior e rendimentos muito altos. Simultaneamente, a sonicação requer apenas um curto tempo de processamento do rizoma de açafrão.
Isolamento ultrassônico da curcumina
A extração ultrassônica é uma alternativa altamente eficiente às técnicas convencionais de extração, como maceração, extração por solvente quente ou extração por Soxhlet.
Isolamento ultrassônico de curcumina e curcuminóides da planta de curcuma (p. ex. Curcuma longa, Curcuma amada) é um processo eficiente, rápido e fácil. Em comparação com a extração de Soxhlet e a extração em lote convencional, a extração assistida por ultrassom se destaca com um rendimento de curcumina significativamente aumentado em um tempo de extração mais curto.
Para a extração ultrassônica de fitoconstituintes, vários solventes podem ser usados, como água, solventes aquosos, etanol, metanol, glicerina, etc. Para a extração da curcumina, água, etanol e triacilgliceróis são solventes eficazes e seguros, que resultam em um alto rendimento de extrato.
- alto rendimento
- extração rápida
- Recuperação mais completa
- Operação segura
- Fácil implementação
ultrassonicador UIP1000hdT com célula de fluxo para extração de curcurmin
Processo de extração ultrassônica
Os sonicadores de última geração da Hielscher permitem o controle total sobre os parâmetros do processo, como amplitude, temperatura, pressão e entrada de energia.
Para extração ultrassônica, parâmetros periféricos, como tamanho de partícula da matéria-prima, tipo de solvente, proporção sólido-solvente e tempo de extração, podem ser facilmente variados e otimizados para obter melhores resultados.
Como a extração ultrassônica é um método de extração não térmico, a degradação térmica dos ingredientes bioativos é evitada.
No geral, vantagens como alto rendimento, curto tempo de extração, baixa temperatura de extração e pequenas quantidades de solvente tornam a sonicação o método de extração superior.
Extração ultrassônica de curcumina com o UP400St e subsequente separação de princípios bioativos do solvente (recuperação de solvente) via evaporador rotativo
A extração ultrassônica de curcumina da cúrcuma foi considerada mais eficiente quando a sonicação foi aplicada em uma configuração contínua em linha, usando uma célula de fluxo ultrassônico. As temperaturas do processo na faixa de 60 a 80 ° C são benéficas para aumentar o rendimento do extrato.
Eficiência superior do processo: A extração ultrassônica se destaca como uma técnica sustentável que requer apenas um investimento moderado de equipamento de ultrassom. O processo ultrassônico pode ser ampliado linearmente para a produção industrial. Os custos de solvente e energia para o processo ultrassônico são muito baixos. Outras vantagens importantes são a operação fácil e segura, os custos econômicos e a reprodutibilidade, o que é crucial para uma produção padronizada.
Formulação lipossomal ultrassônica
A curcumina é uma molécula hidrofóbica e solúvel em gordura. Isso significa que a curcumina deve ser formulada em um sistema transportador de medicamentos, como lipossomas, nanoemulsões, nanoesferas, nanopartículas poliméricas ou complexo fitofosfolipídico. As soluções aquosas de curcumina podem ser preparadas adicionando surfactantes, lipídios, albuminas, ciclodextrinas, biopolímeros, etc. A preparação ultrassônica de nanoemulsões e suspensões uniformes é uma técnica muito eficaz para formular a curcumina em complexos transportadores de medicamentos. Os transportadores de medicamentos aumentam a solubilidade, absorção, farmacocinética e biodisponibilidade da curcumina. Ao formular a curcumina em nanocomplexos, a solubilidade em água é aumentada em aprox. 98000 vezes (em comparação com a curcumina livre em água). A nanocomplexação melhorou consideravelmente a biodisponibilidade e a estabilidade de armazenamento da curcumina.
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Equipamento de extração ultrassônica
Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro para processos de extração de botânicos. Se você deseja extrair pequenas quantidades para pesquisa e análise ou processar grandes volumes para produção comercial, temos o extrator ultrassônico adequado para você. Nosso Homogeneizadores ultrassônicos do laboratório bem como nosso ultrassônicos de bancada e industriais são robustos, fáceis de usar e construídos para operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob carga total. Uma ampla gama de Acessórios Como sonotrodos (sondas / chifres ultrassônicos) com diferentes tamanhos e formas, células de fluxo e reatores e boosters permitem a configuração ideal para seu processo de extração específico.
Todas as máquinas ultrassônicas digitais são equipadas com um display sensível ao toque colorido, cartão SD integrado para protocolo automático de dados e controle remoto do navegador para monitoramento abrangente do processo. Com os sofisticados sistemas ultrassônicos da Hielscher, a alta padronização do processo e o controle de qualidade são simplificados.
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Protocolo: Nano-encapsulamento ultrassônico de curcumina
Preparação de nanopartículas carregadas de curcumina
As nanopartículas carregadas de curcumina são sintetizadas usando a técnica de miniemulsificação-evaporação. O procedimento varia de acordo com o encapsulante usado, conforme descrito abaixo. A formulação utilizada foi 22.400g de água, 0.180g de lecitina, 11.500g de diclorometano e 0,390g de encapsulante (Poli(L-ácido láctico) PLLA, 4.000g/gmol ou poli(ácido metacílico-co-metilmetacrilato Eudragit S100, 125.000 g/gmol ou uma mistura deles são usados como encapsulante). Nenhum co-estabilizador é necessário, pois sabe-se que os polímeros pré-formados são eficazes na prevenção da degradação da emulsão por difusão.
Quando o PLLA é usado como encapsulante, o PLLA e a lecitina foram dissolvidos em diclorometano por 10 minutos e, após isso, a curcumina é adicionada e misturada por 5 min (1, 3, 6, 18% em peso da massa total do encapsulante). Esta solução foi adicionada à água destilada sob agitação suave. A macroemulsão formada é sonicada com um homogeneizador ultrassônico como UP100H por 180 segundos em ciclos de pulso (sonicação de 30 segundos, pausa de 10 segundos). Em seguida, o solvente é evaporado por 18 horas a 40°C. Quando PLLA e Eudragit S100 juntos foram usados como encapsulante, Eudragit S100 é dissolvido em diclorometano a 60 ° C por 20 minutos. Depois disso, a mistura foi resfriada e o solvente evaporado foi adicionado novamente.
Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Ultrassom e seus efeitos de extração
A extração assistida por ultrassom é baseada no princípio de cavitação acústica. Quando o ultrassom de alta potência (US de baixa frequência e alta intensidade) é acoplado a um meio líquido ou pastoso, as ondas criam ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (rarefação). Durante esses ciclos de alta / baixa pressão, bolhas de vácuo ocorrem e crescem ao longo de vários ciclos. No momento em que as bolhas não conseguem absorver mais energia, elas implodem violentamente. Essa implosão de bolhas e seus efeitos são conhecidos como cavitação acústica. A cavitação gera microjatos, forças de cisalhamento, ondas de choque / diferenciais de alta pressão, formação de radicais, temperaturas extremas e fluxo acústico. Essas condições intensas quebram as paredes celulares e a alta transferência de massa, de modo que o material intracelular é transferido para o solvente.
Solventes suaves e não tóxicos
Os extratos de ervas que são usados para fins medicinais e nutricionais estão ganhando um interesse crescente como remédios farmacológicos e como suplementos nutricionais (nutracêuticos). Para liberar os compostos desejados do material vegetal, ele deve ser dissolvido em um solvente. Quando os extratos direcionados são removidos da maior parte do material vegetal e transferidos para o solvente, o extrato pode ser concentrado. A extração ultrassônica pode ser aplicada como metodologia sem solvente usando água como solvente. As extrações de álcool e glicerina também não são tóxicas e eficazes, sendo frequentemente usadas para a extração de ingredientes alimentícios, farmacêuticos e cosméticos.
No que diz respeito à produção de extratos altamente potentes, saudáveis e não tóxicos, é importante usar um método de extração eficiente, que permita o uso de solventes suaves e não tóxicos, como água, triacilgliceróis ou álcool.
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Curcumina
A curcumina é uma oleorresina de açafrão e pigmento natural encontrado nos rizomas da planta açafrão. Outros compostos curcuminóides importantes são a demetoxicurcumina (DMC) e a bisdemetoxicurcumina (BDMC).
Curcumina (fórmula química C21H20O6) pode ser extraído de Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. ou sintetizado quimicamente.
A curcumina é capturada na rede polissacarídeo-lignina na cúrcuma. Portanto, uma técnica de extração poderosa, como a sonicação, é necessária para quebrar as paredes celulares para que o fitoquímico bioativo seja liberado.
Estudos mostraram que o composto ativo piperina, encontrado na pimenta-do-reino, aumenta a biodisponibilidade da curcumina em mais de 2.000%.
cúrcuma
Açafrão (Curcuma longa) é uma planta herbácea perene da família do gengibre Zingiberaceae. É nativa da Índia e do Sudeste Asiático. Os rizomas da planta de açafrão são colhidos para serem usados como tempero e remédio.
A cúrcuma é a especiaria que dá ao curry sua cor amarela intensa e tem sido usada na Índia há milhares de anos como tempero culinário e também como medicina ayurvédica. A cúrcuma em pó é caracterizada por um sabor quente, amargo, semelhante a pimenta e aroma terroso.
O pó ou pasta de açafrão é usado para preparar uma bebida quente popular – o chamado “café com leite de açafrão” ou “leite dourado” – que é preparado com leite ou alternativas ao leite não lácteo, como leite de soja, amêndoa ou coco.
A cúrcuma é valorizada por seus efeitos antioxidantes, anti-inflamatórios e analgésicos.
Além dos usos culinários e medicinais, a cúrcuma é utilizada como corante natural.