Ултразвучна екстракција куркумина
Куркумин је фитохемијско једињење са фармаколошким и нутритивним својствима, присутно у ризомима биљке Curcuma longa. За постизање високих приноса куркумина користе се ултразвучни екстрактори као најефикаснија техника екстракције. Ултразвучна екстракција даје куркумин врхунског квалитета и веома високе приносе. Истовремено, соникација захтева само кратко време обраде ризома куркуме.
Ултразвучно издвајање куркумина
Ултразвучна екстракција је веома ефикасна алтернатива конвенционалним техникама екстракције као што су мацерација, екстракција врућим растварачем или Сокслетова екстракција.
Ултразвучно издвајање куркумина и куркуминоида из биљака рода Curcuma (нпр. Curcuma longa, Curcuma amada) је ефикасан, брз и једноставан поступак. У поређењу са Сокслетовом екстракцијом и конвенционалном шаржном екстракцијом, екстракција потпомогнута ултразвуком истиче се знатно већим приносом куркумина за краће време екстракције.
За ултразвучну екстракцију биљних састојака могу се користити различити растварачи као што су вода, водени растварачи, етанол, метанол, глицерин итд. За екстракцију куркумина, вода, етанол и триацилглицероли су ефикасни и безбедни растварачи који дају висок принос екстракта.
- Висок принос
- Брза екстракција
- Потпуније издвајање
- Безбедан рад
- Једноставно увођење у примену
Ултразвучни уређај UIP1000hdT са проточном ћелијом за екстракцију куркумина
Процес ултразвучне екстракције
Најсавременији ултразвучни уређаји компаније Hielscher омогућавају потпуну контролу параметара процеса као што су амплитуда, температура, притисак и унос енергије.
При ултразвучној екстракцији, пратећи параметри као што су величина честица сировине, врста растварача, однос чврсте материје и растварача и време екстракције могу се лако мењати и оптимизовати ради постизања најбољих резултата.
Пошто је ултразвучна екстракција нетермичка метода екстракције, избегава се термичка разградња биоактивних састојака.
У целини, предности као што су висок принос, кратко време екстракције, ниска температура екстракције и мале количине растварача чине соникацију супериорном методом екстракције.
Ултразвучна екстракција куркумина помоћу уређаја UP400ST и накнадно одвајање биоактивних супстанци од растварача (регенерација растварача) помоћу ротационог испаривача
Утврђено је да је ултразвучна екстракција куркумина из куркуме најефикаснија када се соникација примењује у континуалном проточном систему, уз употребу ултразвучне проточне ћелије. Процесне температуре у опсегу од 60 до 80°C погодују повећању приноса екстракта.
Супериорна ефикасност процеса: Ултразвучна екстракција истиче се као одржива техника која захтева само умерено улагање у ултразвучну опрему. Ултразвучни процес може се линеарно скалирати до индустријске производње. Трошкови растварача и енергије за ултразвучни процес веома су ниски. Друге важне предности су једноставан и безбедан рад, економични трошкови и поновљивост, која је кључна за стандардизовану производњу.
Ултразвучна припрема липозомских формулација
Куркумин је хидрофобни молекул растворљив у мастима. То значи да се куркумин мора формулисати у систему носача лека као што су липозоми, наноемулзије, наносфере, полимерне наночестице или фитофосфолипидни комплекс. Водени раствори куркумина могу се припремити додавањем површински активних материја, липида, албумина, циклодекстрина, биополимера итд. Ултразвучна припрема наноемулзија и уједначених суспензија веома је ефикасна техника за формулисање куркумина у комплексима носача лека. Носачи лека побољшавају растворљивост, апсорпцију, фармакокинетику и биорасположивост куркумина. Формулисањем куркумина у нанокомплексима, растворљивост у води повећава се приближно 98.000 пута (у поређењу са слободним куркумином у води). Нанокомплексирање је знатно побољшало биорасположивост куркумина и његову стабилност током складиштења.
Кликните овде да бисте сазнали више о ултразвучној инкапсулацији у липозоме!
Опрема за ултразвучну екстракцију
Hielscher Ultrasonics је ваш партнер за процесе екстракције из биљног материјала. Било да желите да екстрахујете мале количине за истраживање и анализу или да обрађујете велике запремине за комерцијалну производњу, имамо одговарајући ултразвучни екстрактор за вас. Наши ултразвучни лабораторијски хомогенизатори као и наши стони и индустријски ултразвучни уређаји робусни су, једноставни за употребу и конструисани за рад 24/7 под пуним оптерећењем. Широк асортиман додатне опреме као што су сонотроде (ултразвучне сонде / рогови) различитих величина и облика, проточне ћелије, реактори и појачивачи амплитуде омогућава оптимално подешавање за ваш специфични процес екстракције.
Сви дигитални ултразвучни уређаји опремљени су екраном у боји осетљивим на додир, интегрисаном SD картицом за аутоматско бележење података и даљинским управљањем путем прегледача за свеобухватан надзор процеса. Уз напредне ултразвучне системе компаније Hielscher, постизање високог степена стандардизације процеса и контрола квалитета постају једноставни.
Контактирајте нас данас да бисмо размотрили захтеве вашег процеса екстракције! Радо ћемо вам помоћи својим дугогодишњим искуством у екстракцији из биљног материјала!
Соникатор UIP4000hdT за производњу висококвалитетних екстраката куркумина у проточном систему
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Индустријски соникатор UIP16000hdT за екстракцију фитохемикалија из биљака у проточном систему
Протокол: Ултразвучна наноинкапсулација куркумина
Припрема наночестица са инкапсулираним куркумином
Наночестице са инкапсулираним куркумином синтетишу се техником миниемулговања и испаравања. Поступак се разликује у зависности од употребљеног материјала за инкапсулацију, као што је описано у наставку. Употребљена формулација садржала је 22,400g воде, 0,180g лецитина, 11,500g дихлорметана и 0,390g материјала за инкапсулацију (као материјал за инкапсулацију користе се поли(L-млечна киселина) PLLA, 4.000g/gmol или поли(метакрилна киселина-ко-метилметакрилат Eudragit S100, 125.000 g/gmol или њихова мешавина). Костабилизатор није потребан јер је познато да претходно формирани полимери ефикасно спречавају разградњу емулзије услед дифузије.
Када се PLLA користи као материјал за инкапсулацију, PLLA и лецитин се растварају у дихлорметану током 10 минута, након чега се додаје куркумин и меша 5 min (1, 3, 6, 18 wt% укупне масе материјала за инкапсулацију). Овај раствор се додаје дестилованој води уз благо мешање. Настала макроемулзија се соницира ултразвучним хомогенизатором као што је UP100H током 180 секунди у импулсним циклусима (30sec соникације, 10sec паузе). Након тога, растварач се испарава током 18 сати на 40°C. Када се PLLA и Eudragit S100 заједно користе као материјал за инкапсулацију, Eudragit S100 се раствара у дихлорметану на 60°C током 20 минута. Након тога, смеша се хлади и испарени растварач се поново додаје.
Литература / Референце
- 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.
Чињенице које вреди знати
Ултразвук и његови ефекти при екстракцији
Ултразвучно потпомогнута екстракција заснива се на принципу акустичне кавитације. Када се ултразвук велике снаге (ултразвук ниске фреквенције и високог интензитета) спрегне са течним или пастозним медијумом, таласи стварају наизменичне циклусе високог притиска (компресија) и ниског притиска (разређивање). Током ових циклуса високог / ниског притиска настају вакуумски мехурићи који расту током више циклуса. Када мехурићи више не могу да апсорбују енергију, они силовито имплодирају. Ова имплозија мехурића и њени ефекти познати су као акустична кавитација. Кавитација ствара микромлазеве, силе смицања, ударне таласе / велике разлике притиска, доводи до стварања радикала, екстремних температура и акустичног струјања. Ови интензивни услови разарају ћелијске зидове и омогућавају интензиван пренос масе, тако да се унутарћелијски материјал преноси у растварач.
Благи, нетоксични растварачи
Биљни екстракти који се користе у медицинске и нутритивне сврхе привлаче све веће интересовање као фармаколошка средства и додаци исхрани (нутрацеутици). Да би се жељена једињења ослободила из биљног материјала, он мора да се раствори у растварачу. Када се циљани екстракти издвоје из главнине биљног материјала и пређу у растварач, екстракт се може концентровати. Ултразвучна екстракција може се применити као метода без растварача, уз употребу воде као растварача. Екстракције алкохолом и глицерином такође су нетоксичне и ефикасне и често се користе за екстракцију састојака за прехрамбене, фармацеутске и козметичке производе.
За производњу веома потентних, здравих, нетоксичних екстраката важно је користити ефикасну методу екстракције која омогућава употребу благих, нетоксичних растварача као што су вода, триацилглицероли или алкохол.
Кликните овде да бисте прочитали више о растварачима који се користе у поступцима ултразвучне екстракције!
Куркумин
Куркумин је олеосмола куркуме и природни пигмент који се налази у ризомима биљке куркуме. Друга важна куркуминоидна једињења су деметоксикуркумин (DMC) и бисдеметоксикуркумин (BDMC).
Куркумин (хемијска формула C21H20O6) може се екстраховати из Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. или хемијски синтетисати.
Куркумин је заробљен у полисахаридно-лигнинској мрежи у куркуми. Зато је потребна снажна техника екстракције, као што је соникација, да би се разбили ћелијски зидови и ослободила биоактивна фитохемикалија.
Истраживања су показала да активно једињење пиперин, које се налази у црном биберу, повећава биорасположивост куркумина за више од 2.000%.
Куркума
Куркума (Curcuma longa) је зељаста вишегодишња биљка из породице ђумбира Zingiberaceae. Потиче из Индије и југоисточне Азије. Ризоми куркуме се сакупљају да би се користили као зачин и лек.
Куркума је зачин који карију даје интензивну жуту боју и који се у Индији хиљадама година користи у кулинарству, као и у ајурведској медицини. Куркуму у праху одликују топао, горак укус налик биберу и земљана арома.
Куркума у праху или у облику пасте користи се за припрему популарног топлог напитка – такозваног „латеа са куркумом“ или „златног млека“ – који се припрема са млеком или биљним заменама за млеко, као што су сојино, бадемово или кокосово млеко.
Куркума је цењена због свог антиоксидативног, противупалног и аналгетског дејства.
Поред употребе у кулинарству и медицини, куркума се користи као природна боја.