Ultrazvočna ekstrakcija kurkumina
Kurkumin je fitokemikalija s farmakološkimi in prehranskimi lastnostmi, prisotna v korenikah rastline Curcuma longa. Za doseganje visokih izkoristkov kurkumina se uporabljajo ultrazvočni ekstraktorji kot najučinkovitejša tehnika ekstrakcije. Z ultrazvočno ekstrakcijo pridobimo kurkumin vrhunske kakovosti z zelo visokimi izkoristki. Hkrati sonikacija zahteva le kratek čas obdelave korenike kurkume.
Ultrazvočna izolacija kurkumina
Ultrazvočna ekstrakcija je zelo učinkovita alternativa običajnim tehnikam ekstrakcije, kot so maceracija, ekstrakcija z vročim topilom ali Soxhletova ekstrakcija.
Ultrazvočna izolacija kurkumina in kurkuminoidov iz rastlin rodu Curcuma (npr. Curcuma longa, Curcuma amada) je učinkovit, hiter in preprost postopek. V primerjavi s Soxhletovo ekstrakcijo in običajno šaržno ekstrakcijo se ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka odlikuje z bistveno višjim izkoristkom kurkumina v krajšem času ekstrakcije.
Za ultrazvočno ekstrakcijo rastlinskih sestavin se lahko uporabljajo različna topila, kot so voda, vodna topila, etanol, metanol, glicerol itd. Za ekstrakcijo kurkumina so voda, etanol in triacilgliceroli učinkovita in varna topila, ki omogočajo visok izkoristek ekstrakta.
- Visok izkoristek
- Hitra ekstrakcija
- Popolnejše pridobivanje
- Varno delovanje
- Preprosta uvedba
Sonikator UIP1000hdT s pretočno celico za ekstrakcijo kurkumina
Postopek ultrazvočne ekstrakcije
Najsodobnejši sonikatorji Hielscher omogočajo popoln nadzor nad procesnimi parametri, kot so amplituda, temperatura, tlak in vnos energije.
Pri ultrazvočni ekstrakciji je mogoče spremljajoče parametre, kot so velikost delcev surovine, vrsta topila, razmerje med trdno snovjo in topilom ter čas ekstrakcije, preprosto spreminjati in optimizirati za najboljše rezultate.
Ker je ultrazvočna ekstrakcija netermična metoda ekstrakcije, se prepreči toplotna razgradnja bioaktivnih sestavin.
Na splošno je sonikacija zaradi prednosti, kot so visok izkoristek, kratek čas ekstrakcije, nizka temperatura ekstrakcije in majhne količine topila, boljša metoda ekstrakcije.
Ultrazvočna ekstrakcija kurkumina z napravo UP400ST in naknadno ločevanje bioaktivnih učinkovin od topila (regeneracija topila) z rotacijskim uparjalnikom
Ugotovljeno je bilo, da je ultrazvočna ekstrakcija kurkumina iz kurkume najučinkovitejša, kadar se sonikacija izvaja v neprekinjeni pretočni postavitvi z ultrazvočno pretočno celico. Procesne temperature v območju od 60 do 80°C ugodno vplivajo na povečanje izkoristka ekstrakta.
Vrhunska učinkovitost postopka: Ultrazvočna ekstrakcija se odlikuje kot trajnostna tehnika, ki zahteva le zmerno naložbo v ultrazvočno opremo. Ultrazvočni postopek je mogoče linearno povečati do industrijskega obsega proizvodnje. Stroški topila in energije za ultrazvočni postopek so zelo nizki. Druge pomembne prednosti so preprosto in varno delovanje, ekonomični stroški ter ponovljivost, ki je ključna za standardizirano proizvodnjo.
Ultrazvočna priprava liposomskih formulacij
Kurkumin je hidrofobna molekula, topna v maščobah. To pomeni, da je treba kurkumin vključiti v sistem nosilcev zdravilnih učinkovin, kot so liposomi, nanoemulzije, nanosfere, polimerni nanodelci ali fitofosfolipidni kompleks. Vodne raztopine kurkumina je mogoče pripraviti z dodajanjem površinsko aktivnih snovi, lipidov, albuminov, ciklodekstrinov, biopolimerov itd. Ultrazvočna priprava nanoemulzij in enakomernih suspenzij je zelo učinkovita tehnika za vključevanje kurkumina v komplekse nosilcev zdravilnih učinkovin. Nosilci zdravilnih učinkovin izboljšajo topnost, absorpcijo, farmakokinetiko in biološko uporabnost kurkumina. Z vključevanjem kurkumina v nanokomplekse se topnost v vodi poveča približno 98.000-krat (v primerjavi s prostim kurkuminom v vodi). Nanokompleksiranje je znatno izboljšalo biološko uporabnost in stabilnost kurkumina med shranjevanjem.
Kliknite tukaj za več informacij o ultrazvočni enkapsulaciji v liposome!
Oprema za ultrazvočno ekstrakcijo
Hielscher Ultrasonics je vaš partner za postopke ekstrakcije iz rastlinskih surovin. Ne glede na to, ali želite ekstrahirati majhne količine za raziskave in analize ali obdelovati velike prostornine za komercialno proizvodnjo, imamo za vas ustrezen ultrazvočni ekstraktor. Naši ultrazvočni laboratorijski homogenizatorji in naši namizni in industrijski sonikatorji so robustni, preprosti za uporabo in zasnovani za delovanje 24/7 pri polni obremenitvi. Širok nabor dodatne opreme , kot so sonotrode (ultrazvočne sonde / rogovi) različnih velikosti in oblik, pretočne celice, reaktorji ter ojačevalniki amplitude, omogoča optimalno postavitev za vaš specifični postopek ekstrakcije.
Vse digitalne ultrazvočne naprave so opremljene z barvnim zaslonom na dotik, vgrajeno kartico SD za samodejno beleženje podatkov in daljinskim upravljanjem prek brskalnika za celovito spremljanje procesa. Z dovršenimi ultrazvočnimi sistemi Hielscher sta visoka stopnja standardizacije procesa in nadzor kakovosti preprosta.
Še danes stopite v stik z nami, da se pogovorimo o zahtevah vašega postopka ekstrakcije! Z veseljem vam bomo pomagali s svojimi dolgoletnimi izkušnjami na področju ekstrakcije iz rastlinskih surovin!
Sonikator UIP4000hdT za pretočno proizvodnjo visokokakovostnih ekstraktov kurkumina
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Industrijski sonikator UIP16000hdT za pretočno ekstrakcijo fitokemikalij iz rastlin
Protokol: ultrazvočna nanoenkapsulacija kurkumina
Priprava nanodelcev, napolnjenih s kurkuminom
Nanodelci, napolnjeni s kurkuminom, se sintetizirajo s tehniko miniemulgiranja in uparjanja. Postopek se razlikuje glede na uporabljeni material za enkapsulacijo, kot je opisano spodaj. Uporabljena formulacija je vsebovala 22,400g vode, 0,180g lecitina, 11,500g diklorometana in 0,390g materiala za enkapsulacijo (poli(L-mlečna kislina) PLLA, 4.000g/gmol ali poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125.000 g/gmol ali njuna mešanica se uporabljajo kot material za enkapsulacijo). Kostabilizator ni potreben, saj je znano, da predhodno pripravljeni polimeri učinkovito preprečujejo razpad emulzije zaradi difuzije.
Kadar se kot material za enkapsulacijo uporablja PLLA, sta bila PLLA in lecitin 10 minut raztapljana v diklorometanu, nato pa se doda kurkumin in meša 5 min (1, 3, 6, 18 wt% celotne mase materiala za enkapsulacijo). Ta raztopina je bila ob nežnem mešanju dodana destilirani vodi. Nastala makroemulzija se sonikira z ultrazvočnim homogenizatorjem, kot je UP100H , 180 sekund v pulznih ciklih (30sec sonikacije, 10sec premora). Nato se topilo uparja 18 ur pri 40°C. Kadar sta bila PLLA in Eudragit S100 skupaj uporabljena kot material za enkapsulacijo, se Eudragit S100 raztaplja v diklorometanu pri 60°C 20 minut. Nato je bila mešanica ohlajena in uparjeno topilo je bilo ponovno dodano.
Literatura / Viri
- 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.
Koristna dejstva
Ultrazvok in njegovi učinki pri ekstrakciji
Ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka temelji na načelu akustične kavitacije. Ko se ultrazvok velike moči (nizka frekvenca, visoka intenzivnost ultrazvoka) sklopi v tekoč ali pasti podoben medij, valovi ustvarjajo izmenjujoče se visokotlačne (stiskanje) in nizkotlačne (redčenje) cikle. Med temi visokotlačnimi / nizkotlačnimi cikli nastajajo vakuumski mehurčki, ki rastejo skozi več ciklov. Ko mehurčki ne morejo več absorbirati energije, silovito implodirajo. Ta implozija mehurčkov in njeni učinki so znani kot akustična kavitacija. Kavitacija ustvarja mikrocureke, strižne sile, udarne valove / velike razlike v tlaku, nastajanje radikalov, ekstremne temperature in akustično strujanje. Te intenzivne razmere razbijejo celične stene in povzročijo intenziven prenos snovi, tako da se znotrajcelični material prenese v topilo.
Blaga, nestrupena topila
Zanimanje za rastlinske ekstrakte, ki se uporabljajo v zdravilne in prehranske namene, hitro narašča, tako za uporabo kot farmakološka sredstva kot tudi kot prehranska dopolnila (nutracevtiki). Da bi se želene spojine sprostile iz rastlinskega materiala, je treba ta material raztopiti v topilu. Ko se ciljni ekstrakti odstranijo iz glavnine rastlinskega materiala in prenesejo v topilo, je mogoče ekstrakt koncentrirati. Ultrazvočna ekstrakcija se lahko uporablja kot metoda brez topil, pri kateri se kot topilo uporablja voda. Tudi ekstrakcija z alkoholom in ekstrakcija z glicerolom sta nestrupeni in učinkoviti ter se pogosto uporabljata za ekstrakcijo sestavin za živila, farmacevtske izdelke in kozmetiko.
Pri proizvodnji zelo učinkovitih, zdravju koristnih, nestrupenih ekstraktov je pomembno uporabljati učinkovito metodo ekstrakcije, ki omogoča uporabo blagih, nestrupenih topil, kot so voda, triacilgliceroli ali alkohol.
Kliknite tukaj za več informacij o topilih, ki se uporabljajo v postopkih ultrazvočne ekstrakcije!
Kurkumin
Kurkumin je oleorezina kurkume in naravni pigment, ki ga najdemo v korenikah rastline kurkume. Drugi pomembni kurkuminoidi so demetoksikurkumin (DMC) in bisdemetoksikurkumin (BDMC).
Kurkumin (kemijska formula C21H20O6) je mogoče ekstrahirati iz rastlin Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. ali kemično sintetizirati.
Kurkumin je ujet v polisaharidno-ligninsko mrežo v kurkumi. Zato je za razbitje celičnih sten potrebna zmogljiva tehnika ekstrakcije, kot je sonikacija, da se bioaktivna fitokemikalija sprosti.
Študije so pokazale, da učinkovina piperin, ki jo najdemo v črnem popru, poveča biološko uporabnost kurkumina za več kot 2.000%.
Kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) je zelnata trajnica iz družine ingverjevk Zingiberaceae. Izvira iz Indije in jugovzhodne Azije. Korenike kurkume se pobirajo za uporabo kot začimba in zdravilo.
Kurkuma je začimba, ki daje kariju intenzivno rumeno barvo, v Indiji pa se že tisoče let uporablja kot kulinarična začimba in ajurvedsko zdravilo. Za kurkumo v prahu sta značilna topel, grenak, popru podoben okus in zemeljska aroma.
Kurkuma v prahu ali v obliki paste se uporablja za pripravo priljubljenega vročega napitka – tako imenovane »kurkume latte« ali »zlatega mleka« – ki se pripravlja z mlekom ali nemlečnimi nadomestki, kot so sojino, mandljevo ali kokosovo mleko.
Kurkuma je cenjena zaradi svojih antioksidativnih, protivnetnih in analgetičnih učinkov.
Poleg kulinarične in zdravilne uporabe se kurkuma uporablja kot naravno barvilo.