Ultraljudsextraktion av kurkumin

Kurkumin är en fytokemikalie med farmakologiska och näringsmässiga egenskaper som finns i jordstammarna hos Curcuma longa. För att uppnå höga kurkuminutbyten används ultraljudsextraktorer som den effektivaste extraktionstekniken. Ultraljudsextraktion ger kurkumin av överlägsen kvalitet och mycket höga utbyten. Samtidigt kräver ultraljudsbehandlingen endast en kort bearbetningstid för gurkmejans jordstam.

Isolering av kurkumin med ultraljud

Ultraljudsextraktion är ett mycket effektivt alternativ till konventionella extraktionstekniker som maceration, extraktion med varmt lösningsmedel eller Soxhletextraktion.
Isolering av kurkumin och kurkuminoider från gurkmejaväxten (t.ex. Curcuma longa, Curcuma amada) med ultraljud är en effektiv, snabb och enkel process. Jämfört med Soxhletextraktion och konventionell satsvis extraktion utmärker sig ultraljudsassisterad extraktion genom ett avsevärt högre kurkuminutbyte på kortare extraktionstid.
Vid ultraljudsextraktion av växtbeståndsdelar kan olika lösningsmedel användas, såsom vatten, vattenbaserade lösningsmedel, etanol, metanol, glycerin etc. För extraktion av kurkumin är vatten, etanol och triacylglyceroler effektiva och säkra lösningsmedel som ger ett högt extraktutbyte.

Fördelar med ultraljudsextraktion av kurkumin:

Högt utbyte
Snabb extraktion
Fullständigare utvinning
Säker drift
Enkelt införande

Ultraljudsextraktion är en mycket effektiv teknik för isolering av bioaktivt kurkumin från gurkmeja

Ultraljudsapparat UIP1000hdT med flödescell för kurkuminextraktion

I denna presentation ger vi en introduktion till framställning av växtextrakt. Vi förklarar utmaningarna med att framställa växtextrakt av hög kvalitet och hur en ultraljudsprocessor kan hjälpa er att övervinna dem. Presentationen visar hur ultraljudsextraktion fungerar. Ni får veta vilka fördelar ni kan förvänta er av att använda en ultraljudsprocessor för extraktion och hur ni kan integrera en ultraljudsextraktor i er extraktproduktion.

Ultraljudsextraktionsprocess

Hielschers toppmoderna ultraljudsapparater möjliggör full kontroll över processparametrar som amplitud, temperatur, tryck och energitillförsel.
Vid ultraljudsextraktion kan kringparametrar som råmaterialets partikelstorlek, lösningsmedelstyp, förhållandet mellan fast material och lösningsmedel samt extraktionstid enkelt varieras och optimeras för bästa resultat.
Eftersom ultraljudsextraktion är en icke-termisk extraktionsmetod undviks termisk nedbrytning av de bioaktiva beståndsdelarna.
Sammantaget gör fördelar som högt utbyte, kort extraktionstid, låg extraktionstemperatur och små mängder lösningsmedel ultraljudsbehandling till den överlägsna extraktionsmetoden.

Ultraljudsextraktion av kurkumin från gurkmeja med hexan som lösningsmedel. De bioaktiva föreningarna och lösningsmedlet separeras därefter med en rotationsindunstare.

Ultraljudsextraktion av kurkumin med UP400ST och efterföljande separation av bioaktiva ämnen från lösningsmedlet (lösningsmedelsåtervinning) med en rotationsindunstare

Växtbaserade färgämnen och fytokemikalier kan extraheras effektivt med Hielschers ultraljudsapparater av sondtyp

UP200Ht ultraljudsapparat för kurkuminextraktion

Ultraljudsextraktion av kurkumin från gurkmeja har visat sig vara effektivast när ultraljudsbehandlingen utfördes i en kontinuerlig inlinekonfiguration med en ultraljudsflödescell. Processtemperaturer i intervallet 60 till 80°C är gynnsamma för att öka extraktutbytet.
Överlägsen processeffektivitet: Ultraljudsextraktion utmärker sig som en hållbar teknik som endast kräver en måttlig investering i ultraljudsutrustning. Ultraljudsprocessen kan skalas upp linjärt till industriell produktion. Kostnaderna för lösningsmedel och energi för ultraljudsprocessen är mycket låga. Ytterligare viktiga fördelar är enkel och säker drift, låga kostnader och reproducerbarhet, vilket är avgörande för en standardiserad produktion.

Liposomal formulering med ultraljud

Kurkumin är en hydrofob, fettlöslig molekyl. Det innebär att kurkumin måste formuleras i ett läkemedelsbärarsystem såsom liposomer, nanoemulsioner, nanosfärer, polymera nanopartiklar eller ett fytofosfolipidkomplex. Vattenbaserade kurkuminlösningar kan framställas genom tillsats av ytaktiva ämnen, lipider, albuminer, cyklodextriner, biopolymerer etc. Ultraljudsframställning av nanoemulsioner och enhetliga suspensioner är en mycket effektiv teknik för att formulera kurkumin i läkemedelsbärarkomplex. Läkemedelsbärare förbättrar kurkuminets löslighet, absorption, farmakokinetik och biotillgänglighet. Genom att formulera kurkumin i nanokomplex ökas vattenlösligheten cirka 98 000 gånger (jämfört med fritt kurkumin i vatten). Nanokomplexbildningen förbättrade kurkuminets biotillgänglighet och lagringsstabilitet avsevärt.
Klicka här för att läsa mer om inkapsling i liposomer med ultraljud!

System för ultraljudsextraktion används för att extrahera gingerol och andra hälsofrämjande ämnen ur ingefära. Videon visar UP100H vid extraktion av ingefära.

Utrustning för ultraljudsextraktion

Hielscher Ultrasonics är din partner för extraktionsprocesser med växtmaterial. Oavsett om du vill extrahera små mängder för forskning och analys eller bearbeta stora volymer för kommersiell produktion har vi en lämplig ultraljudsextraktor för dig. Våra ultraljudshomogenisatorer för laboratorier liksom våra ultraljudsapparater för bänkbruk och industri är robusta, lättanvända och byggda för drift dygnet runt under full belastning. Ett brett utbud av tillbehör såsom sonotroder (ultraljudssonder / horn) i olika storlekar och former, flödesceller och reaktorer samt boosters möjliggör en optimal konfiguration för just din extraktionsprocess.
Alla digitala ultraljudsapparater är utrustade med en pekskärm i färg, ett integrerat SD-kort för automatisk dataloggning och fjärrstyrning via webbläsare för omfattande processövervakning. Med Hielschers avancerade ultraljudssystem blir det enkelt att uppnå en hög grad av processstandardisering och kvalitetskontroll.
Kontakta oss idag för att diskutera kraven på din extraktionsprocess! Vi hjälper dig gärna med vår mångåriga erfarenhet av extraktion ur växtmaterial!

Ultraljudsextraktor UIP4000hdT för extraktion av växtmaterial med hög genomströmningskapacitet, t.ex. för att framställa kurkuminextrakt

Ultraljudsapparaten UIP4000hdT för inlineproduktion av högkvalitativa kurkuminextrakt

Kontakta oss! / Fråga oss!

UIP16000 – 16kW industriell ultraljudsdispergerare (Klicka för att förstora!)

Industriell ultraljudsapparat UIP16000hdT för inlineextraktion av fytokemikalier ur växter

Protokoll: Nanoinkapsling av kurkumin med ultraljud

Framställning av kurkuminladdade nanopartiklar

Kurkuminladdade nanopartiklar syntetiseras med miniemulgerings- och indunstningsteknik. Förfarandet varierar beroende på vilket inkapslingsmaterial som används, enligt beskrivningen nedan. Den använda formuleringen bestod av 22,400g vatten, 0,180g lecitin, 11,500g diklormetan och 0,390g inkapslingsmaterial (poly(L-mjölksyra) PLLA, 4 000g/gmol eller poly(metakrylsyra-co-metylmetakrylat Eudragit S100, 125 000 g/gmol eller en blandning av dessa används som inkapslingsmaterial). Ingen samstabilisator krävs eftersom det är känt att förbildade polymerer effektivt förhindrar emulsionsnedbrytning genom diffusion.
När PLLA används som inkapslingsmaterial löstes PLLA och lecitin i diklormetan under 10 minuter, varefter kurkumin tillsätts och blandas under 5 min (1, 3, 6, 18 viktprocent av inkapslingsmaterialets totala massa). Denna lösning tillsattes till det destillerade vattnet under försiktig omrörning. Den bildade makroemulsionen behandlas med ultraljud med en ultraljudshomogenisator såsom UP100H under 180 sekunder i pulscykler (30sek ultraljudsbehandling, 10sek paus). Därefter indunstas lösningsmedlet under 18 timmar vid 40°C. När PLLA och Eudragit S100 tillsammans användes som inkapslingsmaterial löses Eudragit S100 i diklormetan vid 60°C under 20 minuter. Därefter kyldes blandningen och det avdunstade lösningsmedlet tillsattes på nytt.

Litteratur / Referenser

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.

Värt att veta

Ultraljud och dess extraherande effekter

Ultraljudsassisterad extraktion bygger på principen om akustisk kavitation. När högeffektsultraljud (lågfrekvent ultraljud med hög intensitet) kopplas in i ett flytande eller pastaliknande medium skapar vågorna omväxlande högtryckscykler (kompression) och lågtryckscykler (förtunning). Under dessa högtrycks- / lågtryckscykler uppstår vakuumbubblor som växer under flera cykler. När bubblorna inte kan absorbera mer energi imploderar de våldsamt. Denna bubbelimplosion och dess effekter kallas akustisk kavitation. Kavitation genererar mikrostrålar, skjuvkrafter, stötvågor / stora tryckskillnader, radikalbildning, extrema temperaturer och akustisk strömning. Dessa intensiva förhållanden bryter sönder cellväggar och ger hög massöverföring så att det intracellulära materialet överförs till lösningsmedlet.

Milda, giftfria lösningsmedel

Örtextrakt som används för medicinska ändamål och näringsändamål väcker snabbt växande intresse som farmakologiska medel och som kosttillskott (nutraceutika). För att frigöra de önskade föreningarna från växtmaterialet måste detta lösas upp i ett lösningsmedel. När de önskade extrakten har avlägsnats från huvuddelen av växtmaterialet och överförts till lösningsmedlet kan extraktet koncentreras. Ultraljudsextraktion kan tillämpas som en lösningsmedelsfri metod där vatten används som lösningsmedel. Extraktion med alkohol och glycerin är också både giftfri och effektiv och används ofta för att extrahera ingredienser till livsmedel, läkemedel och kosmetika.
Vid framställning av mycket potenta, hälsosamma och giftfria extrakt är det viktigt att använda en effektiv extraktionsmetod som möjliggör användning av milda, giftfria lösningsmedel som vatten, triacylglyceroler eller alkohol.
Klicka här för att läsa mer om de lösningsmedel som används vid ultraljudsextraktion!

Kurkumin

Kurkumin är ett oleoresin från gurkmeja och ett naturligt pigment som finns i gurkmejeväxtens jordstammar. Andra viktiga kurkuminoidföreningar är demetoxikurkumin (DMC) och bisdemetoxikurkumin (BDMC).
Kurkumin (kemisk formel C₂₁H₂0O₆) kan extraheras från Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. eller syntetiseras kemiskt.
Kurkumin är inneslutet i ett polysackarid-ligninnätverk i gurkmeja. Därför krävs en kraftfull extraktionsteknik, såsom ultraljudsbehandling, för att bryta ned cellväggarna så att den bioaktiva fytokemikalien frigörs.
Studier har visat att den aktiva föreningen piperin, som finns i svartpeppar, ökar kurkuminets biotillgänglighet med över 2 000%.

Gurkmeja

Gurkmeja (Curcuma longa) är en örtartad flerårig växt i ingefärsfamiljen Zingiberaceae. Den har sitt ursprung i Indien och Sydostasien. Gurkmejeväxtens jordstammar skördas för att användas som krydda och läkemedel.
Gurkmeja är den krydda som ger curry dess intensivt gula färg och har använts i Indien i tusentals år både som krydda i matlagning och som ayurvediskt läkemedel. Gurkmejapulver kännetecknas av en varm, bitter, pepparliknande smak och en jordig arom.
Gurkmejapulver eller gurkmejepasta används för att tillreda en populär varm dryck – så kallad ”gurkmejelatte” eller ”gyllene mjölk” – som görs med mjölk eller växtbaserade mjölkalternativ, såsom soja-, mandel- eller kokosmjölk.
Gurkmeja uppskattas för sina antioxidativa, antiinflammatoriska och smärtstillande effekter.
Utöver användningen i matlagning och för medicinska ändamål används gurkmeja som naturligt färgämne.