どのようにウコンからクルクミンを抽出し、分離するには?

ウコンは、植物のcurcuma longa l 。 (family zingiberaceae)の乾燥した根茎です。それは刺激的で苦い味と、自然の中で暖かいです。それは脾臓と肝臓のチャネルに入り、そこで血液の停滞を打破して血液循環を促進し、チャネルのブロックを解除して痛みを緩和する機能を果たします[1]。ウコンには、クルクミノイド、エッセンシャルオイル、フラボノイド、糖、アルカロイド、有機酸、その他の化合物が豊富に含まれています。抗腫瘍、抗炎症、抗酸化、抗線維化、血中脂質の低下など、さまざまな薬理作用があります[3-4]。クルクミンは脂溶性ポリフェノール化合物であるウコン。室温では橙黄色の結晶性粉末で、味はわずかに苦味があり、水には溶けませんが、エタノール、ジメチルスルホキシド、プロピレングリコール、氷酢酸、およびアルカリ溶液に可溶です[5-6]。光と熱に対して不安定であり、毒性は最小である[7]。医薬品、健康、食品、化粧品、健康製品産業で広く使用されており、貴重な開発と利用価値を持っています。

1クルクミン抽出および分離準備

1。1抽出

クルクミンは顔料ですジケトン構造を持ち、その核はジフェニルヘプタンであり、これはターメリックの主な有効成分であり、クルクミノイドの約70%を占めています[8]。クルクミンを抽出する一般的な方法には、有機溶媒抽出、酸塩基抽出、酵素抽出、超臨界co2液抽出、サリチル酸ナトリウム抽出、閃光抽出などがある[9]。しかし、クルクミンの化学的反応性と光と熱の存在下での不安定性のため、クルクミン抽出法の最適化は、ウコンからのクルクミンの抽出と分離の重要な部分です。

shan hou song etal.[10]を比較したクルクミン抽出率浸漬法および応答面法を用いた超音波補助抽出法によるウコンから。その結果、超音波抽出法では、抽出温度48°c、物質と液体の比1:30、エタノール濃度75%で最高抽出速度2.716 mg/gが得られた。これは、超音波抽出がマセレーションよりも高い抽出速度を持ち、溶媒消費量が少なく、操作が簡単であることを示しています。

ma mingyanとchen wei[11]は、超音波補助イオン液体抽出法を用いたウコンからクルクミンを抽出しますそして、クルクミン含有量を逆相高性能液体クロマトグラフィーで測定した。実験結果によると、クルクミンの平均回収率は98.31%であり、この方法は操作が簡単で、緑色で汚染されていないだけでなく、高い抽出効率と再現性があることを示しています。

加速溶媒抽出法(accelerated solvent extraction, ase)は、密閉容器内で温度(50 ~ 200°c)と圧力(6.89 ~ 20.7 mpa)を上昇させた条件下で、固体および半固体マトリックスから試料を抽出する新しい抽出法である。時間の節約、溶剤の消費量の削減、高い抽出効率、様々なモードでの運転、プロセスの自動化などの利点があります。yadavら[12]は、エタノール、酢酸エチル、アセトンを抽出溶媒として使用したase技術を用いてウコンからクルクミンを抽出する。その結果、抽出溶媒にアセトンを用いて抽出したクルクミンの純度は46.2%と最も高かった。これは、効率的で時間を節約できるase技術の利点と一致しています。

現代の科学技術の急速な発展に伴い、クルクミン抽出法は従来の有機溶媒抽出法に限定されなくなった。クルクミンは化学的に不安定であり、酸塩基法によるクルクミンの不純物除去が煩雑であるため、酸塩基法はもはやクルクミンを抽出する最良の方法ではありません。酵素抽出は酸塩基抽出法を基本としており、セルラーゼ、ペクチナーゼなどを添加することで抽出速度が速くなり、抽出時間が短縮される。しかし、酵素法は温和な条件を必要とするため、プロセスのphを正確に制御し、最適な抽出速度を得ることが困難でした。現在、ウコンからクルクミンを抽出する主な方法は超音波抽出法である。操作が簡単で効率が良いという利点がありますが、大規模抽出には適していません。溶媒抽出の加速は、超音波抽出の限界を改善することができます。しかし、この方法は高温下で行わなければならないため、クルクミンの構造は高温下で破壊されやすい。そのため、大規模生産のための効率的かつ経済的な抽出技術の開発が最重要課題となっていますクルクミンの開発と利用.

1.2分離と調製

によって得られた原油クルクミンウコンを抽出する有機溶剤には、糖、ステロール、脂肪酸などの不純物が多く含まれているため、純度が低下し、その後の生産と使用に影響を与えます。したがって、粗クルクミンはさらに分離して精製する必要があります。従来の分離・精製方法には、有機溶媒抽出、酸塩基沈殿、活性炭吸着カラムクロマトグラフィー、ポリアミド吸着、再結晶、マクロポーラス樹脂吸着などがある。

近年、化合物の分離・精製には、分子インプリンティング技術やs-8樹脂分離技術などのクロマトグラフィー技術が広く用いられており、クルクミンの分離・精製方法が選定されています。chen lingtong[13]は、クルクミンの磁気撹拌条件と機械撹拌条件での収率を比較し、磁気撹拌条件は機械撹拌条件よりも収率が高いことを明らかにした。温度は毎分10°cの速度で下げ、磁気撹拌と種子結晶の添加を行ったクルクミンは結晶を冷却して精製したその結果、クルクミンの純度は、1回の結晶化で93.5%、3回の結晶化で99.8%に達しました。これは、ゆっくり冷却して種結晶を添加すると、結晶の純度が大幅に向上することを示しています。

zhou peipeiらは一連の実験で、s-8樹脂で精製した後、クルクミノイド化合物の純度を25.28%高めることができ、s-8樹脂がクルクミノイド化合物の予備精製に使用できることを示した。wangら[15]は、クルクミンの分子インプリント高分子膜のクルクミン、デメトキシクルクミン、およびビスデメトキシクルクミンに対する選択的認識能力を調べ、インプリント膜がクルクミンに対して有意に高い選択性を示すことを見いだしたdemethoxycurcuminとbisdemethoxycurcumin。このことは、クルクミン分子インプリント高分子膜がクルクミンを効率的に分離・濃縮し、効率的で環境に優しく低コストであることを示しています。

2薬理的効果

2.1 Antitumor

クルクミンは、抗腫瘍効果を発揮するウコンの重要な有効成分です。研究によると、クルクミンの抗腫瘍机能には次の3つの側面がある。(1)腫瘍細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導する。(2)腫瘍細胞の移動と浸潤を阻害する;(3)腫瘍細胞の血管新生を阻害するなど、抗腫瘍効果を発揮する。

chen jiaquanら[16]は、卵巣がん細胞skov3の増殖および細胞移動に対する異なる濃度勾配におけるクルクミンの効果を研究し、elisaによるクルクミン治療後の卵巣がん細胞培養培地のmmp-9含有量を測定した。その結果、クルクミンは時間と濃度に依存して卵巣がん細胞を阻害することが示された。クルクミンが卵巣がん細胞の増殖や移動を抑制することは、がん細胞のアポトーシスの誘導やmmp-9の発現抑制と関連していると推測される。それは報告されていますクルクミンの抑制効果乳がん細胞の増殖、遊走および浸潤は、mir-7641の低下およびptpn14発現の促進と関連している可能性がある[17]。

tangら[18]は、hepg2細胞由来のヌードマウスのhcc orthotopic腫瘍におけるクルクミンとアストラガルス多糖類の併用介入を実験的に研究した。その結果、介入後の腫瘍組織には、枝の少ないまばらな血管、血管壁が完全な規則的な形状、血管内皮細胞が密に配置されており、腫瘍組織の血管が正常化する傾向があることが示された。これは、クルクミンが血管新生を阻害するだけでなく、腫瘍血管の正常化を誘導し、腫瘍血管の形態的構造を改善することを示しています。また、クルクミンが腫瘍の成長を抑制するの活性化を抑えることでNF -КB・celecoxibに関連してSTAT3ことanti-tumor活動[19]ます

2.2消炎

炎症は主に、火傷、感染症、化学物質による腐食など、生物学的または化学的要因によって引き起こされる刺激の程度が異なるために発生します[20]。sordlloとhelson[21]はそれを示していますクルクミンは、プロ炎症の活性を阻害することができますcytokines interleukin-1、インターロイキン- 6、腫瘍壊死要因-α要因炎症セルラーの釈放をブロックすると消炎効果を発挥します。bao cai-caiら[22]は、マウスの実験的自己免疫性脳脊髄炎(eae)に対するクルクミンの抗炎症効果を観察した。クルクミンがその結果、神経機能は和らげられるEAE過程で大きな被害を受け、炎症反応周辺と中部周辺のdown-regulate過程で、EAE・up-regulate Atg-5を表現するLC3 -Ⅱ水準がautophagy細胞は中枢神経系に中枢神経クルクミンが抑制効果を達成する炎症反応にEAEプロセスになり

qianら[23]は、一連の新しいクルクミンジカルボニル類似体(dac)を作製し、それらの抗炎症特性を評価した。予備選挙の結果の液体LPS-induced腫瘍の発生が抑え実効性壊死係数(TNF) -αおよびインターロイキン- 6 (IL-6)、ティミーの発生を抑えることができる。さらに、クルクミンは、異常な血液のレオロジーを改善し、炎症因子の発現を阻害することによって、関節リウマチのあるラットに対して抗炎症効果を達成することができる[24]。

2.3 Anti-fibrosis

クルクミンがまた、さまざまな経路で抗肺線維症、抗肝線維症、抗心臓線維症、抗腎線維症の効果を発揮し、臨床治療に広く使用されています[25]。クルクミンは、ミトコンドリアからのアポトーシス誘導因子の放出を促進することで肺線維芽細胞のアポトーシスを誘導し、抗肺線維症の効果を得ることが報告されている[26]。韓剛らクルクミンが【27】が固体dispersions増殖アラニンの活動酸っぱいアミノ基(ALT)とアミノ基の酸っぱいアミノ基(AST)マウス血清、急性肝損傷を抑える効果マウス、四塩化炭素による肝損傷の程度の改善、に重大なhepatoprotective効果ますクルクミンはまた、inosの発現を下方調節することができ、それによって達成するcurcumin' s保護効果セレン誘発性の肝および腎臓毒性に対して[28]、それによって肝障害がさらに肝線維化に進行するのを防ぐ[29]。

クルクミンはまた、抗心筋線維化作用を発揮することができる心筋梗塞後のコラーゲンの分解と合成のバランスをとる[30]。さらに、クルクミンは、腎臓の管状上皮細胞に双方向の効果を有します。クルクミン拡散を大幅に促進することができる人間腎柱と上皮細胞(HKC)ねを維持し濃度範囲3.125-25.000μmol / L。言うこと出発に対抗そうβ1-induced変換HKCの突然変異体をスピンドルの細胞に、上皮TGF -β1,の表情や炎症を抑えるI型コラーゲン細胞、推進骨morphogenetic表情を表したタンパク質(BMP-7)、有効腎線維症を防ぐ。しかし、クルクミンが高浓度の(10万μmol / L)を抑止効果にHKC拡散[31]だ

2.4血液脂質を低下させる

脂質異常症は冠状動脈性心疾患の主要な危険因子である。クルクミンは、血漿総コレステロール(tc)、トリグリセリド(tg)、および低密度リポタンパク質コレステロール(ldl-c)レベルを有意に低下させ、高密度リポタンパク質コレステロール(hdl-c)レベルを増加させることが研究によって示されています[32]。クルクミンには顕著なコレステロール低下作用があることが報告されており、その作用機序は身体の抑制に関係している可能性があります'のコレステロールの吸収と体を促進'のコレステロールの分解[33]。小浜斗[34]の研究によると、メカニズムcurcumin' s hypolipidemic効果肝フタル酸コ酵素a還元酵素の活性を上昇させ、脂肪酸代謝を促進することに関連しています。

2.5 Cardioprotection

心血管疾患の研究の多くは、クルクミンが有意な抗心筋損傷効果を有することを示しています。[35]が柳らによって誘導する災害クルクミン規模で心筋梗塞さを大きく向上させ冠状microembolism (CME)機構にかかわるかもしれません抑制アポトーシスを心筋梗塞セル仲介する伸筋炎発生とのTLR4 / MyD 88シグナリング経路/ NF -КB。ma rongzhenらは、マウスの盲腸を結紮および穿孔することによって敗血症モデルを確立し、敗血症マウスにおけるクルクミン前処理の心臓保護効果を調べた。その結果、クルクミンの前処理は、sirt1シグナル伝達経路を活性化することで、心筋組織の酸化ストレス損傷やアポトーシスを抑制し、敗血症による心筋損傷を改善することが示されました。このことは、クルクミンがsirt1シグナル伝達経路を活性化して酸化ストレスの損傷とアポトーシスを抑制することで心臓を保護できることを示している。

yao bohuaとjiang weihongは動物実験で、クルクミンの治療後にヘムオキシゲナーゼ1 (ho-1)の活性と発現を有意に上昇させ、心筋虚血/再灌流(i /r)損傷後の心筋酸化ストレス損傷を有意に阻害できることを明らかにした[37]。クルクミンは、その抗酸化作用を通じてi / rを軽減することができ、その作用機序がho-1タンパク質の活性と発現を上昇させることに関連している可能性があることを示している。また、クルクミンはまた、心機能障害を改善することができます全身の炎症反応を阻害し、酸化ストレス反応を減少させ、ca2 +レベルを低下させることによって、機械的外傷によって引き起こされる[38]。

2.6他

現代クルクミンが薬理作用の研究から、前述のanti-tumorに加えて、、消炎抗酸化、anti-fibrosis、cardioprotective、膨大lipid-lowering効果が必要でなど様々な薬理作用効果な抗酸化、が抗不安、neuroprotection、肝臓保護、改善の腸内フローが[39-46]不均衡に決まった。

3応用研究

クルクミンは多くの病気を予防し、治療するだけではありません食品添加物、健康食品、化粧品などの分野でも発展の見込みがある[47-49]。クルクミンは、非毒性で無害であり、抗菌、抗酸化、および他の保存効果を有する緑色の自然な食品防腐剤である[50]。恭王ら[51]クルクミンが合成静菌効果とpiperineを研究しました、その結果、静菌最大規模だったcurcumin-piperine比率が地は40:1られ、最小抑制濃度(MIC)は減ったが、静菌のペーハー範囲の広がりに延長される保存時間大幅にあった。これは、クルクミンが天然食品防腐剤であることを示しています。

4まとめと展望

クルクミンは安定性が低く極性が低いため、生物学的利用能が著しく低下し、新しい剤形のクルクミンの開発が大きな課題となっている。そのため、クルクミンの生物学的利用能と安定性を向上させる研究が学術的に注目されています。人工消化液中にクルクミンセルナノエマルジョン(cur-snedds)を分散させた後に得られる沈殿物中のクルクミン含有量は約約であることが報告されていますクルクミン原料の95%クルクミンは、主に水素結合に基づく分子間力を有する分散系で発生するように、化学構造を変化させることなく、結晶形態を変化させ、クルクミンのでvitro放出および腸吸収を大幅に改善する[52]。

さらに、ナノテクノロジー、カプセル化、マイクロカプセル、リポソーム、標的製剤などの最新の医薬品技術も、化合物の安定性を大幅に向上させ、薬剤の生物学的利用能を向上させることができます。また、固体の自己ナノ乳化型薬物送達システム(s-snedds)も有効であることが文献で報告されていますクルクミンの経口バイオアベイラビリティを向上させますラットの神経障害性疼痛の予防を加速させる[53]。wen nanchuanら[54]は、クルクミン二量体の持続放出型ナノ粒子を作製し、ナノ粒子の特性に対するさまざまな薬剤とポリマーの質量比およびその他の要因の影響を研究した。結果は、クルクミンダイマー持続放出ナノ粒子だけでなく、クルクミンの安定性を高め、非常に高い薬物負荷効率を有するだけでなく、薬物持続放出の効果を達成することを示し、研究のための科学的基礎を提供しています新しいクルクミン剤形.

マイクロカプセルに封入されたクルクミンナノ粒子良好な安定性を有するだけでなく、より容易に吸収され、利用され、効果的に着色され、クルクミン製剤の開発のための科学的基盤を提供します[55]。蔡東旭(美紅柳イ・ヒャンドン)[56]クルクミンがヒアルロン合わせacid-modified liposomes策をやわらげる効果が免疫白癬を通じて調整はNFの表情を調整する-κB mRNA immunoglobulin伊賀・イギーIL-2の内容やIL-4ますlesional組織でまた、クルクミンtpp-peg-pclナノセルの粒子サイズが小さく、安定性が高く、ミトコンドリアを標的とし、「リソソーム脱出」機能が腫瘍細胞に対する薬剤のアポトーシス作用を有意に高め、クルクミンの生物学的利用能を大幅に向上させることも研究によって示されている[57]。

現時点では、異なる新技術の影響に関する多くの報告がありましたがクルクミンの安定性と生物学的利用能従来の抽出・分離法では、ウコンの化学組成が複雑であるため、光や熱にさらされた場合のクルクミンの不安定な性質を満たすことが困難でした。そのため、クルクミンの特殊な化学的性質を満たす抽出・分離技術の研究開発と量産化が急務となっています。体内でのクルクミンの吸収と利用のプロセスは複雑であり、その生物学的利用能に影響を与える多くの要因があります。ほとんどの研究はin vitro実験に限定されているので、クルクミンの吸収と利用のメカニズム新しい準備技術と組み合わせて体内でさらに検討する必要があります。

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