Ultrasonik Kurkumin Ekstraksiyonu
Kurkumin, Curcuma longa rizomlarında bulunan, farmakolojik ve besinsel özelliklere sahip bir fitokimyasaldır. Yüksek kurkumin verimleri elde etmek için en verimli ekstraksiyon tekniği olarak ultrasonik ekstraktörler kullanılır. Ultrasonik ekstraksiyon, üstün kalitede kurkumin ve çok yüksek verimler sağlar. Aynı zamanda sonikasyon, zerdeçal rizomunun yalnızca kısa bir süre işlenmesini gerektirir.
Kurkuminin Ultrasonik İzolasyonu
Ultrasonik ekstraksiyon; maserasyon, sıcak çözücü ekstraksiyonu veya Soxhlet ekstraksiyonu gibi geleneksel ekstraksiyon tekniklerine oldukça verimli bir alternatiftir.
Zerdeçal bitkisinden (örneğin Curcuma longa, Curcuma amada) kurkumin ve kurkuminoidlerin ultrasonik izolasyonu verimli, hızlı ve kolay bir işlemdir. Soxhlet ekstraksiyonu ve geleneksel kesikli ekstraksiyonla karşılaştırıldığında, ultrasonik destekli ekstraksiyon daha kısa ekstraksiyon süresinde önemli ölçüde artırılmış kurkumin verimiyle öne çıkar.
Bitkisel bileşenlerin ultrasonik ekstraksiyonu için su, sulu çözücüler, etanol, metanol, gliserin vb. çeşitli çözücüler kullanılabilir. Kurkumin ekstraksiyonu için su, etanol ve triaçilgliseroller, yüksek ekstrakt verimi sağlayan etkili ve güvenli çözücülerdir.
- Yüksek verim
- Hızlı ekstraksiyon
- Daha eksiksiz geri kazanım
- Güvenli çalışma
- Kolay uygulama
Kurkumin ekstraksiyonu için akış hücreli UIP1000hdT sonikatörü
Ultrasonik Ekstraksiyon Süreci
Hielscher son teknoloji sonikatörleri; genlik, sıcaklık, basınç ve enerji girdisi gibi işlem parametreleri üzerinde tam kontrol sağlar.
Ultrasonik ekstraksiyonda ham maddenin parçacık boyutu, çözücü türü, katı madde/çözücü oranı ve ekstraksiyon süresi gibi yardımcı parametreler, en iyi sonuçları elde etmek için kolayca değiştirilebilir ve optimize edilebilir.
Ultrasonik ekstraksiyon ısıl olmayan bir ekstraksiyon yöntemi olduğundan, biyoaktif bileşenlerin ısıl bozunması önlenir.
Genel olarak yüksek verim, kısa ekstraksiyon süresi, düşük ekstraksiyon sıcaklığı ve az miktarda çözücü kullanımı gibi avantajlar, sonikasyonu üstün ekstraksiyon yöntemi hâline getirir.
Ultrasonik kurkumin ekstraksiyonunda UP400ST kullanımı ve ardından biyoaktif etken maddelerin döner evaporatör aracılığıyla çözücüden ayrılması (çözücü geri kazanımı)
Zerdeçaldan ultrasonik kurkumin ekstraksiyonunun, sonikasyonun ultrasonik bir akış hücresi kullanılarak sürekli bir hat içi düzende uygulandığında en verimli olduğu bulunmuştur. 60 ile 80°C aralığındaki işlem sıcaklıkları, ekstrakt verimini artırmak açısından faydalıdır.
Üstün işlem verimliliği: Ultrasonik ekstraksiyon, ultrason ekipmanına yalnızca orta düzeyde bir yatırım gerektiren sürdürülebilir bir teknik olarak öne çıkar. Ultrasonik işlem, endüstriyel üretime doğrusal olarak ölçeklendirilebilir. Ultrasonik işlemin çözücü ve enerji maliyetleri çok düşüktür. Diğer önemli avantajları; kolay ve güvenli çalışma, ekonomik maliyetler ve standartlaştırılmış üretim için kritik öneme sahip olan tekrarlanabilirliktir.
Ultrasonik Lipozomal Formülasyon
Kurkumin, hidrofobik ve yağda çözünen bir moleküldür. Bu, kurkuminin lipozomlar, nanoemülsiyonlar, nanoküreler, polimerik nanoparçacıklar veya fito-fosfolipit kompleksi gibi bir ilaç taşıyıcı sistem içinde formüle edilmesi gerektiği anlamına gelir. Sulu kurkumin çözeltileri; yüzey aktif maddeler, lipitler, albüminler, siklodekstrinler, biyopolimerler vb. eklenerek hazırlanabilir. Nanoemülsiyonların ve homojen süspansiyonların ultrasonik olarak hazırlanması, kurkuminin ilaç taşıyıcı kompleksler içinde formüle edilmesi için çok etkili bir tekniktir. İlaç taşıyıcıları kurkuminin çözünürlüğünü, emilimini, farmakokinetiğini ve biyoyararlanımını iyileştirir. Kurkuminin nanokompleksler içinde formüle edilmesiyle suda çözünürlüğü yaklaşık 98.000 kat artırılır (sudaki serbest kurkuminle karşılaştırıldığında). Nanokompleks oluşturma, kurkuminin biyoyararlanımını ve depolama kararlılığını önemli ölçüde iyileştirmiştir.
Lipozomlarda ultrasonik enkapsülasyon hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!
Ultrasonik Ekstraksiyon Ekipmanı
Hielscher Ultrasonics, bitkisel materyallerden ekstraksiyon işlemlerinde çözüm ortağınızdır. İster araştırma ve analiz için küçük miktarlarda ekstraksiyon yapmak ister ticari üretim için büyük hacimleri işlemek isteyin, sizin için uygun ultrasonik ekstraktörümüz vardır. Ultrasonik laboratuvar homojenizatörlerimiz ve tezgâh üstü ve endüstriyel sonikatörlerimiz sağlamdır, kullanımı kolaydır ve tam yük altında 24/7 çalışmak üzere üretilmiştir. Geniş bir aksesuar yelpazesi – farklı boyut ve şekillerde sonotrotlar (ultrasonik problar / hornlar), akış hücreleri, reaktörler ve genlik yükselticiler gibi – sizin özel ekstraksiyon işleminiz için en uygun düzenin kurulmasını sağlar.
Tüm dijital ultrasonik makineler; renkli dokunmatik ekran, otomatik veri kaydı için entegre SD kart ve kapsamlı işlem izleme için tarayıcı üzerinden uzaktan kontrol ile donatılmıştır. Hielscher’in gelişmiş ultrasonik sistemleriyle yüksek düzeyde işlem standardizasyonu ve kalite kontrolü kolaylaşır.
Ekstraksiyon işleminizin gereksinimlerini görüşmek için bugün bizimle iletişime geçin! Bitkisel ekstraksiyonlar alanındaki uzun yıllara dayanan deneyimimizle size yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız!
UIP4000hdT sonikatörü ile yüksek kaliteli kurkumin ekstraktlarının hat içi üretimi
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!
UIP16000hdT endüstriyel sonikatörü ile bitkilerden fitokimyasalların hat içi ekstraksiyonu
Protokol: Kurkuminin Ultrasonik Nanoenkapsülasyonu
Kurkumin Yüklü Nanoparçacıkların Hazırlanması
Kurkumin yüklü nanoparçacıklar, miniemülsifikasyon–buharlaştırma tekniği kullanılarak sentezlenir. İşlem, aşağıda açıklandığı üzere kullanılan enkapsülasyon maddesine bağlı olarak değişir. Kullanılan formülasyon 22,400g su, 0,180g lesitin, 11,500g diklorometan ve 0,390g enkapsülasyon maddesinden oluşmuştur (enkapsülasyon maddesi olarak Poly(L-lactic acid) PLLA, 4.000g/gmol veya poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125.000 g/gmol ya da bunların bir karışımı kullanılır). Önceden oluşturulmuş polimerlerin difüzyon yoluyla gerçekleşen emülsiyon bozunmasını önlemede etkili olduğu bilindiğinden yardımcı bir stabilizatör gerekmez.
Enkapsülasyon maddesi olarak PLLA kullanıldığında, PLLA ve lesitin diklorometan içinde 10 dakika boyunca çözülmüş, ardından kurkumin eklenerek 5 min boyunca karıştırılmıştır (toplam enkapsülasyon maddesi kütlesinin 1, 3, 6, 18 wt% oranlarında). Bu çözelti, hafifçe karıştırılarak damıtılmış suya eklenmiştir. Oluşan makroemülsiyon, örneğin UP100H gibi bir ultrasonik homojenizatörle darbeli çevrimler hâlinde (30sec sonikasyon, 10sec duraklama) 180 saniye boyunca sonikasyona tabi tutulur. Daha sonra çözücü, 40°C sıcaklıkta 18 saat boyunca buharlaştırılır. Enkapsülasyon maddesi olarak PLLA ve Eudragit S100 birlikte kullanıldığında, Eudragit S100 diklorometan içinde 60°C sıcaklıkta 20 dakika boyunca çözülür. Ardından karışım soğutulmuş ve buharlaşan çözücü yeniden eklenmiştir.
Literatür / Kaynaklar
- 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.
Bilinmesi Gerekenler
Ultrason ve Ekstraksiyon Etkileri
Ultrasonik destekli ekstraksiyonun dayandığı ilke akustik kavitasyondur. Yüksek güçlü ultrason (düşük frekanslı, yüksek yoğunluklu US) bir sıvı veya macun benzeri ortama aktarıldığında, dalgalar dönüşümlü yüksek basınç (sıkışma) ve düşük basınç (seyrelme) çevrimleri oluşturur. Bu yüksek basınç / düşük basınç çevrimleri sırasında vakum kabarcıkları oluşur ve birden fazla çevrim boyunca büyür. Kabarcıklar daha fazla enerji soğuramadıkları noktada şiddetle içe çöker. Kabarcıkların bu içe çökmesi ve bunun etkileri, akustik kavitasyon olarak bilinir. Kavitasyon; mikrojetler, kesme kuvvetleri, şok dalgaları / yüksek basınç farkları, radikal oluşumu, aşırı sıcaklıklar ve akustik akış oluşturur. Bu yoğun koşullar hücre duvarlarını parçalar ve yüksek kütle aktarımı sağlar; böylece hücre içi materyal çözücüye aktarılır.
Ilımlı, Toksik Olmayan Çözücüler
Tıbbi ve besinsel amaçlarla kullanılan bitkisel ekstraktlara, farmakolojik tedavi ajanları ve besin takviyeleri (nutrasötikler) olarak duyulan ilgi hızla artmaktadır. İstenen bileşiklerin bitki materyalinden serbest bırakılması için bunların bir çözücü içinde çözülmesi gerekir. Hedeflenen ekstraktlar bitki materyalinin ana kütlesinden ayrılıp çözücüye aktarıldığında, ekstrakt konsantre edilebilir. Ultrasonik ekstraksiyon, çözücü olarak su kullanılarak çözücüsüz bir yöntem olarak uygulanabilir. Gıda, ilaç ve kozmetik bileşenlerinin ekstraksiyonunda sıklıkla kullanılan alkol ve gliserin ekstraksiyonlarının her ikisi de toksik değildir ve etkilidir.
Yüksek etkinliğe sahip, sağlıklı ve toksik olmayan ekstraktların üretiminde su, triaçilgliseroller veya alkol gibi ılımlı, toksik olmayan çözücülerin kullanımına olanak tanıyan verimli bir ekstraksiyon yöntemi kullanmak önemlidir.
Ultrasonik ekstraksiyon işlemlerinde kullanılan çözücüler hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!
Kurkumin
Kurkumin, zerdeçal bitkisinin rizomlarında bulunan bir zerdeçal oleorezini ve doğal pigmenttir. Diğer önemli kurkuminoid bileşikleri demetoksikurkumin (DMC) ve bisdemetoksikurkumindir (BDMC).
Kurkumin (kimyasal formülü C21H20O6) şu bitkilerden ekstrakte edilebilir: Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. veya kimyasal olarak sentezlenebilir.
Kurkumin, zerdeçalın polisakkarit–lignin ağı içinde tutulur. Bu nedenle, biyoaktif fitokimyasalın serbest bırakılması amacıyla hücre duvarlarını parçalamak için sonikasyon gibi güçlü bir ekstraksiyon tekniği gerekir.
Araştırmalar, karabiberde bulunan aktif bileşik piperinin kurkuminin biyoyararlanımını %2.000’in üzerinde artırdığını göstermiştir.
Zerdeçal
Zerdeçal (Curcuma longa) zencefilgiller familyası Zingiberaceae içinde yer alan çok yıllık otsu bir bitkidir. Anavatanı Hindistan ve Güneydoğu Asya’dır. Zerdeçal bitkisinin rizomları, baharat ve ilaç olarak kullanılmak üzere hasat edilir.
Zerdeçal, köriye yoğun sarı rengini veren baharattır ve Hindistan’da binlerce yıldır hem yemeklerde baharat olarak hem de Ayurveda tıbbında ilaç olarak kullanılmaktadır. Zerdeçal tozu; sıcak, acı, biber benzeri bir tat ve topraksı bir aromayla karakterize edilir.
Zerdeçal tozu veya ezmesi, süt ya da soya, badem veya Hindistan cevizi sütü gibi süt ürünü olmayan alternatiflerle hazırlanan, “zerdeçal latte” veya “altın süt” olarak adlandırılan popüler bir sıcak içeceğin hazırlanmasında kullanılır.
Zerdeçal, antioksidatif, antiinflamatuvar ve analjezik etkileri nedeniyle değerlidir.
Zerdeçal, mutfak ve tıbbi kullanımlarının yanı sıra doğal boya olarak da kullanılır.