Chiết xuất curcumin bằng siêu âm
Curcumin là một hợp chất hóa thực vật có tác dụng dược lý và dinh dưỡng, hiện diện trong thân rễ của Curcuma longa. Để thu được curcumin với hiệu suất cao, thiết bị chiết xuất siêu âm được sử dụng như kỹ thuật chiết xuất hiệu quả nhất. Chiết xuất bằng siêu âm tạo ra curcumin có chất lượng vượt trội với hiệu suất rất cao. Đồng thời, xử lý bằng siêu âm chỉ đòi hỏi thời gian xử lý thân rễ nghệ ngắn.
Phân lập curcumin bằng siêu âm
Chiết xuất bằng siêu âm là một phương pháp thay thế có hiệu quả rất cao cho các kỹ thuật chiết xuất truyền thống như ngâm chiết, chiết bằng dung môi nóng hoặc chiết Soxhlet.
Phân lập curcumin và các curcuminoid từ cây nghệ (ví dụ: Curcuma longa, Curcuma amada) bằng siêu âm là một quy trình hiệu quả, nhanh chóng và đơn giản. So với chiết Soxhlet và chiết theo mẻ truyền thống, chiết xuất có hỗ trợ siêu âm nổi trội nhờ hiệu suất thu curcumin tăng đáng kể trong thời gian chiết ngắn hơn.
Để chiết xuất các thành phần thực vật bằng siêu âm, có thể sử dụng nhiều dung môi khác nhau như nước, dung môi gốc nước, ethanol, methanol, glycerin, v.v. Đối với chiết xuất curcumin, nước, ethanol và triacylglycerol là những dung môi hiệu quả và an toàn, cho hiệu suất thu dịch chiết cao.
- Hiệu suất cao
- Chiết xuất nhanh
- Thu hồi triệt để hơn
- Vận hành an toàn
- Dễ triển khai
Thiết bị siêu âm UIP1000hdT với buồng dòng chảy để chiết xuất curcumin
Quy trình chiết xuất bằng siêu âm
Các thiết bị siêu âm hiện đại hàng đầu của Hielscher cho phép kiểm soát hoàn toàn các thông số quy trình như biên độ, nhiệt độ, áp suất và năng lượng đầu vào.
Đối với chiết xuất bằng siêu âm, các thông số phụ trợ như kích thước hạt nguyên liệu, loại dung môi, tỷ lệ chất rắn trên dung môi và thời gian chiết có thể dễ dàng được thay đổi và tối ưu hóa để đạt kết quả tốt nhất.
Vì chiết xuất bằng siêu âm là phương pháp chiết xuất không dùng nhiệt nên tránh được sự phân hủy do nhiệt của các thành phần có hoạt tính sinh học.
Nhìn chung, những ưu điểm như hiệu suất cao, thời gian chiết ngắn, nhiệt độ chiết thấp và lượng dung môi ít khiến xử lý bằng siêu âm trở thành phương pháp chiết xuất vượt trội.
Chiết xuất curcumin bằng siêu âm với UP400ST và sau đó tách các hoạt chất sinh học khỏi dung môi (thu hồi dung môi) bằng thiết bị cô quay
Chiết xuất curcumin từ nghệ bằng siêu âm được xác định là hiệu quả nhất khi xử lý siêu âm được thực hiện trong một hệ thống liên tục trên đường ống, sử dụng buồng dòng chảy siêu âm. Nhiệt độ quy trình trong khoảng 60 đến 80°C có lợi cho việc nâng cao hiệu suất thu dịch chiết.
Hiệu quả quy trình vượt trội: Chiết xuất bằng siêu âm nổi trội như một kỹ thuật bền vững, chỉ đòi hỏi mức đầu tư vừa phải cho thiết bị siêu âm. Quy trình siêu âm có thể được mở rộng quy mô tuyến tính lên sản xuất công nghiệp. Chi phí dung môi và năng lượng cho quy trình siêu âm rất thấp. Những ưu điểm quan trọng khác là vận hành dễ dàng và an toàn, chi phí tiết kiệm và khả năng tái lập, yếu tố then chốt đối với sản xuất được tiêu chuẩn hóa.
Bào chế liposome bằng siêu âm
Curcumin là một phân tử kỵ nước, tan trong chất béo. Điều này có nghĩa là curcumin phải được bào chế trong một hệ mang thuốc như liposome, nhũ tương nano, vi cầu nano, hạt nano polyme hoặc phức hợp hoạt chất thực vật với phospholipid. Có thể điều chế dung dịch curcumin trong nước bằng cách thêm chất hoạt động bề mặt, lipid, albumin, cyclodextrin, polyme sinh học, v.v. Điều chế nhũ tương nano và huyền phù đồng nhất bằng siêu âm là một kỹ thuật rất hiệu quả để bào chế curcumin trong các phức hợp mang thuốc. Các chất mang thuốc cải thiện độ tan, khả năng hấp thu, dược động học và sinh khả dụng của curcumin. Bằng cách bào chế curcumin thành các phức hợp nano, độ tan trong nước tăng khoảng 98.000 lần (so với curcumin tự do trong nước). Việc tạo phức hợp nano đã cải thiện đáng kể sinh khả dụng và độ ổn định của curcumin trong quá trình bảo quản.
Nhấp vào đây để tìm hiểu thêm về kỹ thuật bao gói trong liposome bằng siêu âm!
Thiết bị chiết xuất siêu âm
Hielscher Ultrasonics là đối tác của bạn trong các quy trình chiết xuất từ thực vật. Dù bạn muốn chiết xuất lượng nhỏ để nghiên cứu và phân tích hay xử lý khối lượng lớn để sản xuất thương mại, chúng tôi đều có thiết bị chiết xuất siêu âm phù hợp với bạn. Các máy đồng nhất siêu âm dùng trong phòng thí nghiệm cũng như các thiết bị siêu âm để bàn và công nghiệp của chúng tôi đều bền chắc, dễ sử dụng và được thiết kế để vận hành 24/7 ở mức tải tối đa. Nhiều loại phụ kiện như đầu sonotrode (đầu dò / đầu phát siêu âm) với các kích thước và hình dạng khác nhau, buồng dòng chảy, thiết bị phản ứng và bộ tăng biên độ cho phép thiết lập cấu hình tối ưu cho quy trình chiết xuất cụ thể của bạn.
Tất cả các máy siêu âm kỹ thuật số đều được trang bị màn hình cảm ứng màu, thẻ SD tích hợp để tự động ghi dữ liệu và chức năng điều khiển từ xa qua trình duyệt để giám sát toàn diện quy trình. Với các hệ thống siêu âm tiên tiến của Hielscher, việc đạt mức độ tiêu chuẩn hóa quy trình cao và kiểm soát chất lượng trở nên đơn giản.
Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để trao đổi về các yêu cầu đối với quy trình chiết xuất của bạn! Chúng tôi rất sẵn lòng hỗ trợ bạn bằng kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực chiết xuất thực vật!
Thiết bị siêu âm UIP4000hdT để sản xuất trực tuyến các dịch chiết curcumin chất lượng cao
Liên hệ với chúng tôi! / Đặt câu hỏi cho chúng tôi!
Thiết bị siêu âm công nghiệp UIP16000hdT để chiết xuất trực tuyến các hợp chất hóa thực vật từ thực vật
Quy trình: Bao gói nano curcumin bằng siêu âm
Điều chế các hạt nano chứa curcumin
Các hạt nano chứa curcumin được tổng hợp bằng kỹ thuật tạo nhũ tương mini – bay hơi. Quy trình thay đổi tùy theo chất bao gói được sử dụng như mô tả dưới đây. Công thức được sử dụng gồm 22,400g nước, 0,180g lecithin, 11,500g dichloromethane và 0,390g chất bao gói (Poly(L-lactic acid) PLLA, 4.000g/gmol hoặc poly(methacylic acid-co-methyl methacrylate Eudragit S100, 125.000 g/gmol hoặc hỗn hợp của chúng được dùng làm chất bao gói). Không cần chất đồng ổn định vì các polyme được tạo sẵn đã được biết là có hiệu quả trong việc ngăn ngừa sự suy thoái nhũ tương do khuếch tán.
Khi PLLA được dùng làm chất bao gói, PLLA và lecithin được hòa tan trong dichloromethane trong 10 phút, sau đó curcumin được thêm vào và trộn trong 5 min (1, 3, 6, 18 wt% tổng khối lượng chất bao gói). Dung dịch này được thêm vào nước cất trong khi khuấy nhẹ. Nhũ tương thô hình thành được xử lý siêu âm bằng máy đồng nhất siêu âm như UP100H trong 180 giây theo các chu kỳ xung (30sec siêu âm, 10sec tạm dừng). Sau đó, dung môi được cho bay hơi trong 18 giờ ở 40°C. Khi PLLA và Eudragit S100 được dùng cùng nhau làm chất bao gói, Eudragit S100 được hòa tan trong dichloromethane ở 60°C trong 20 phút. Sau đó, hỗn hợp được làm nguội và dung môi đã bay hơi được thêm lại.
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- 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.
Những thông tin đáng biết
Siêu âm và tác dụng chiết xuất
Chiết xuất có hỗ trợ siêu âm dựa trên nguyên lý xâm thực âm. Khi năng lượng siêu âm công suất cao (siêu âm tần số thấp, cường độ cao) được truyền vào môi trường lỏng hoặc dạng sệt, các sóng tạo ra những chu kỳ áp suất cao (nén) và áp suất thấp (giãn) luân phiên. Trong các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp này, các bọt chân không xuất hiện và phát triển qua nhiều chu kỳ. Khi các bọt không thể hấp thụ thêm năng lượng, chúng sụp đổ dữ dội. Sự sụp đổ của bọt và các tác động của nó được gọi là xâm thực âm. Xâm thực tạo ra các tia vi mô, lực cắt, sóng xung kích / chênh lệch áp suất lớn, sự hình thành gốc tự do, nhiệt độ cực cao và dòng chảy âm. Những điều kiện mạnh mẽ này phá vỡ thành tế bào và thúc đẩy truyền khối mạnh, nhờ đó vật chất nội bào được chuyển vào dung môi.
Dung môi dịu nhẹ, không độc hại
Các chiết xuất thảo dược dùng cho mục đích y học và dinh dưỡng đang ngày càng được quan tâm nhanh chóng với vai trò là dược phẩm điều trị và thực phẩm bổ sung dinh dưỡng (nutraceuticals). Để giải phóng các hợp chất mong muốn khỏi nguyên liệu thực vật, nguyên liệu phải được hòa tan trong dung môi. Khi các chất cần chiết được tách khỏi khối nguyên liệu thực vật và chuyển vào dung môi, dịch chiết có thể được cô đặc. Chiết xuất bằng siêu âm có thể được áp dụng như một phương pháp không dùng dung môi bằng cách sử dụng nước làm dung môi. Chiết xuất bằng cồn và glycerin cũng đều không độc hại và hiệu quả, thường được sử dụng để chiết xuất các thành phần dùng trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm.
Đối với việc sản xuất các chiết xuất có hoạt tính mạnh, có lợi cho sức khỏe và không độc hại, điều quan trọng là sử dụng một phương pháp chiết xuất hiệu quả, cho phép dùng các dung môi dịu nhẹ, không độc hại như nước, triacylglycerol hoặc cồn.
Nhấp vào đây để đọc thêm về các dung môi được sử dụng trong quy trình chiết xuất bằng siêu âm!
Curcumin
Curcumin là một loại nhựa dầu nghệ và sắc tố tự nhiên có trong thân rễ cây nghệ. Các hợp chất curcuminoid quan trọng khác là demethoxycurcumin (DMC) và bisdemethoxycurcumin (BDMC).
Curcumin (công thức hóa học C21H20O6) có thể được chiết xuất từ Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. hoặc được tổng hợp bằng phương pháp hóa học.
Curcumin bị giữ trong mạng lưới polysaccharide-lignin của nghệ. Vì vậy, cần có một kỹ thuật chiết xuất mạnh như xử lý siêu âm để phá vỡ thành tế bào, giúp giải phóng hợp chất thực vật có hoạt tính sinh học này.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hoạt chất piperine có trong hạt tiêu đen làm tăng sinh khả dụng của curcumin hơn 2.000%.
Nghệ
Nghệ (Curcuma longa) là một loài thực vật thân thảo sống lâu năm thuộc họ Gừng Zingiberaceae. Loài cây này có nguồn gốc từ Ấn Độ và Đông Nam Á. Thân rễ cây nghệ được thu hoạch để dùng làm gia vị và thuốc.
Nghệ là loại gia vị tạo nên màu vàng đậm cho cà ri và đã được sử dụng ở Ấn Độ trong hàng nghìn năm làm gia vị nấu ăn cũng như thuốc trong y học Ayurveda. Bột nghệ có vị ấm, đắng, giống hạt tiêu và mùi đất đặc trưng.
Bột nghệ hoặc nghệ dạng sệt được dùng để pha chế một thức uống nóng phổ biến – gọi là “latte nghệ” hoặc “sữa vàng” – được pha từ sữa hoặc các loại thức uống thay thế sữa không có nguồn gốc động vật, như sữa đậu nành, sữa hạnh nhân hoặc sữa dừa.
Nghệ được đánh giá cao nhờ tác dụng chống oxy hóa, chống viêm và giảm đau.
Ngoài công dụng trong ẩm thực và y học, nghệ còn được sử dụng làm chất nhuộm tự nhiên.