Extração ultrassónica de curcumina
A curcumina é um fitoquímico com propriedades farmacológicas e nutricionais presente nos rizomas de Curcuma longa. Para obter elevados rendimentos de curcumina, utilizam-se extratores ultrassónicos como a técnica de extração mais eficiente. A extração ultrassónica permite obter curcumina de qualidade superior e rendimentos muito elevados. Simultaneamente, a sonicação requer apenas um curto tempo de processamento do rizoma de curcuma.
Isolamento ultrassónico de curcumina
A extração ultrassónica é uma alternativa altamente eficiente às técnicas de extração convencionais, como a maceração, a extração com solvente quente ou a extração Soxhlet.
O isolamento ultrassónico de curcumina e curcuminoides a partir da planta de curcuma (por exemplo, Curcuma longa, Curcuma amada) é um processo eficiente, rápido e fácil. Em comparação com a extração Soxhlet e a extração convencional por lotes, a extração assistida por ultrassons destaca-se por um rendimento de curcumina significativamente superior num tempo de extração mais curto.
Para a extração ultrassónica de fitoconstituintes, podem utilizar-se vários solventes, como água, solventes aquosos, etanol, metanol, glicerina, etc. Para a extração de curcumina, a água, o etanol e os triacilgliceróis são solventes eficazes e seguros, que permitem obter um elevado rendimento de extrato.
- Elevado rendimento
- Extração rápida
- Recuperação mais completa
- Funcionamento seguro
- Implementação fácil
Sonicador UIP1000hdT com célula de fluxo para extração de curcumina
Processo de extração ultrassónica
Os sonicadores de última geração da Hielscher permitem um controlo total dos parâmetros do processo, como a amplitude, a temperatura, a pressão e a energia fornecida.
Na extração ultrassónica, os parâmetros periféricos, como a dimensão das partículas da matéria-prima, o tipo de solvente, a proporção sólido/solvente e o tempo de extração, podem ser facilmente ajustados e otimizados para obter os melhores resultados.
Uma vez que a extração ultrassónica é um método de extração não térmico, evita-se a degradação térmica dos ingredientes bioativos.
De um modo geral, vantagens como o elevado rendimento, o curto tempo de extração, a baixa temperatura de extração e as pequenas quantidades de solvente tornam a sonicação o método de extração superior.
Extração ultrassónica de curcumina com o UP400ST e subsequente separação dos princípios bioativos do solvente (recuperação do solvente) através de um evaporador rotativo
Verificou-se que a extração ultrassónica de curcumina a partir de curcuma é mais eficiente quando a sonicação é aplicada numa instalação em linha contínua, utilizando uma célula de fluxo ultrassónica. As temperaturas de processo no intervalo de 60 a 80°C são benéficas para aumentar o rendimento do extrato.
Eficiência superior do processo: A extração ultrassónica destaca-se como uma técnica sustentável que requer apenas um investimento moderado em equipamento de ultrassons. O processo ultrassónico pode ser ampliado linearmente até à produção industrial. Os custos de solvente e de energia do processo ultrassónico são muito baixos. Outras vantagens importantes são o funcionamento fácil e seguro, os custos reduzidos e a reprodutibilidade, que é crucial para uma produção normalizada.
Formulação lipossómica ultrassónica
A curcumina é uma molécula hidrofóbica e lipossolúvel. Isto significa que a curcumina tem de ser formulada num sistema de transporte de fármacos, como lipossomas, nanoemulsões, nanoesferas, nanopartículas poliméricas ou um complexo fitofosfolipídico. Podem preparar-se soluções aquosas de curcumina adicionando tensioativos, lípidos, albuminas, ciclodextrinas, biopolímeros, etc. A preparação ultrassónica de nanoemulsões e suspensões uniformes é uma técnica muito eficaz para formular curcumina em complexos de transporte de fármacos. Os transportadores de fármacos melhoram a solubilidade, a absorção, a farmacocinética e a biodisponibilidade da curcumina. Ao formular a curcumina em nanocomplexos, a solubilidade em água aumenta aproximadamente 98 000 vezes (em comparação com a curcumina livre em água). A nanocomplexação melhorou consideravelmente a biodisponibilidade e a estabilidade da curcumina durante o armazenamento.
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Equipamento de extração ultrassónica
A Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro para processos de extração a partir de plantas. Quer pretenda extrair pequenas quantidades para investigação e análise ou processar grandes volumes para produção comercial, temos o extrator ultrassónico adequado para si. Os nossos homogeneizadores ultrassónicos de laboratório e os nossos sonicadores de bancada e industriais são robustos, fáceis de utilizar e concebidos para funcionar 24/7 em plena carga. Uma vasta gama de acessórios , como sonotrodos (sondas ultrassónicas / cornetas) de diferentes dimensões e formas, células de fluxo, reatores e amplificadores de amplitude, permite obter a configuração ideal para o seu processo de extração específico.
Todas as máquinas ultrassónicas digitais estão equipadas com um ecrã tátil a cores, um cartão SD integrado para o registo automático de dados e controlo remoto através de um navegador para uma monitorização abrangente do processo. Com os sofisticados sistemas ultrassónicos da Hielscher, é simples alcançar um elevado nível de normalização do processo e de controlo de qualidade.
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Protocolo: nanoencapsulação ultrassónica de curcumina
Preparação de nanopartículas carregadas com curcumina
As nanopartículas carregadas com curcumina são sintetizadas utilizando a técnica de miniemulsificação–evaporação. O procedimento varia consoante o agente encapsulante utilizado, conforme descrito abaixo. A formulação utilizada foi de 22,400g de água, 0,180g de lecitina, 11,500g de diclorometano e 0,390g de agente encapsulante (poli(ácido L-láctico) PLLA, 4 000g/gmol ou poli(methacylic acid-co-metacrilato de metilo Eudragit S100, 125 000 g/gmol ou uma mistura destes são utilizados como agente encapsulante). Não é necessário qualquer coestabilizador, uma vez que se sabe que os polímeros pré-formados são eficazes na prevenção da degradação da emulsão por difusão.
Quando se utiliza PLLA como agente encapsulante, o PLLA e a lecitina foram dissolvidos em diclorometano durante 10 minutos e, em seguida, adiciona-se a curcumina e mistura-se durante 5 min (1, 3, 6, 18 wt% da massa total do agente encapsulante). Esta solução foi adicionada à água destilada sob agitação suave. A macroemulsão formada é sonicada com um homogeneizador ultrassónico, como o UP100H , durante 180 segundos em ciclos pulsados (30sec de sonicação, 10sec de pausa). Em seguida, o solvente é evaporado durante 18 horas a 40°C. Quando se utilizaram PLLA e Eudragit S100 em conjunto como agente encapsulante, o Eudragit S100 é dissolvido em diclorometano a 60°C durante 20 minutos. Em seguida, a mistura foi arrefecida e o solvente evaporado foi novamente adicionado.
Bibliografia / 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.
Informações úteis
Os ultrassons e os seus efeitos de extração
A extração assistida por ultrassons baseia-se no princípio da cavitação acústica. Quando se acoplam ultrassons de elevada potência (ultrassons de baixa frequência e elevada intensidade) a um meio líquido ou pastoso, as ondas criam ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (rarefação). Durante estes ciclos de alta pressão / baixa pressão, surgem bolhas de vácuo que crescem ao longo de vários ciclos. Quando as bolhas já não conseguem absorver mais energia, implodem violentamente. Esta implosão das bolhas e os seus efeitos são conhecidos como cavitação acústica. A cavitação gera microjatos, forças de cisalhamento, ondas de choque / elevados diferenciais de pressão, formação de radicais, temperaturas extremas e escoamento acústico. Estas condições intensas rompem as paredes celulares e promovem uma elevada transferência de massa, de modo que o material intracelular é transferido para o solvente.
Solventes suaves e não tóxicos
Os extratos de plantas utilizados para fins medicinais e nutricionais despertam um interesse em rápido crescimento como remédios farmacológicos e suplementos nutricionais (nutracêuticos). Para libertar os compostos desejados do material vegetal, estes têm de ser dissolvidos num solvente. Quando os extratos pretendidos são removidos da massa do material vegetal e transferidos para o solvente, o extrato pode ser concentrado. A extração ultrassónica pode ser aplicada como metodologia sem solventes, utilizando água como solvente. As extrações com álcool e glicerina também são não tóxicas e eficazes, sendo frequentemente utilizadas para a extração de ingredientes alimentares, farmacêuticos e cosméticos.
No que diz respeito à produção de extratos altamente potentes, saudáveis e não tóxicos, é importante utilizar um método de extração eficiente que permita utilizar solventes suaves e não tóxicos, como água, triacilgliceróis ou álcool.
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Curcumina
A curcumina é uma oleorresina de curcuma e um pigmento natural presente nos rizomas da planta de curcuma. Outros compostos curcuminoides importantes são a desmetoxicurcumina (DMC) e a bisdesmetoxicurcumina (BDMC).
A curcumina (fórmula química C21H20O6) pode ser extraída de Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. ou sintetizada quimicamente.
A curcumina está retida numa rede de polissacáridos e lignina na curcuma. Por isso, é necessária uma técnica de extração potente, como a sonicação, para romper as paredes celulares e libertar o fitoquímico bioativo.
Estudos demonstraram que o composto ativo piperina, presente na pimenta-preta, aumenta a biodisponibilidade da curcumina em mais de 2 000%.
Curcuma
A curcuma (Curcuma longa) é uma planta herbácea perene da família do gengibre, Zingiberaceae. É originária da Índia e do Sudeste Asiático. Os rizomas da planta de curcuma são colhidos para utilização como especiaria e medicamento.
A curcuma é a especiaria que confere ao caril a sua cor amarela intensa e é utilizada na Índia há milhares de anos como especiaria culinária e como medicamento ayurvédico. A curcuma em pó caracteriza-se por um sabor quente, amargo e semelhante ao da pimenta, e por um aroma terroso.
A curcuma em pó ou em pasta é utilizada para preparar uma bebida quente popular – o chamado “latte de curcuma” ou “leite dourado” – que se prepara com leite ou alternativas vegetais ao leite, como bebidas de soja, amêndoa ou coco.
A curcuma é valorizada pelos seus efeitos antioxidantes, anti-inflamatórios e analgésicos.
Além das utilizações culinárias e medicinais, a curcuma é utilizada como corante natural.