ウコンの抽出方法は何ですか?

クルクミンがsold on のmarket is usually a mixture のクルクミンが(CUR, content about 77%), demethoxyクルクミンが(DMC, content about 18%), とbisdemethoxycurcumin (BDMC, content about 5%).

クルクミン(C12H20O6)は2 benzenepropanoic酸moieties支柱にo-hydroxy-methoxy団体付く鉄製のベンゼン環とβ-diketone(エノル形式)プロピレンパケットにより伝送されるだろう。クルクミンは、ショウガ科やクズ科の根茎の主成分であり、非常に珍しいジケトンポリフェノールです(図1)。融点は180 - 183℃で、波長425 nm付近の最大吸収ピークであり、水にはわずかに溶けるが、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチル、アルカリ性溶液には可溶である。強い発色力を持つ。クルクミンは、- oh、- och3などの構造活性基を二重結合しているため、強い酸、アルカリ、光または高温の存在下では非常に不安定であり、酸化しやすく変色しやすい。また、金属イオンとキレートを形成しやすい[1 - 3]。

クルクミンは、抗酸化作用[4]、抗凝固作用[5]、低脂血症[6]、抗アテローム性動脈硬化症[7]、抗肝線維症[8-9]、抗腫瘍作用[10-12]、抗炎症作用[5,13]、抗ウイルス作用[14-15]などの薬理作用があり、毒性が低いことから食品加工や医療産業で広く使用されている。クルクミンの生産や研究開発には、効率的な抽出法が必要です。従来の方法は単純で粗雑な抽出法が多く、抽出プロセスには高い溶剤消費量、長い処理時間、低い抽出効率、環境汚染[12]などの問題があり、現在の研究開発や市場の需要には適していません。現在一般的な抽出法としては、有機溶媒抽出、酸塩基抽出、マイクロ波法抽出、超音波法抽出、二相法抽出、酵素法抽出、フラッシュ法抽出、超臨界co2液抽出などがある。本稿では、上記の抽出方法を紹介することで、クルクミンの開発・利用の参考とすることを目的とする。

1化学抽出技術

1.1有機溶媒抽出

Organic 溶剤抽出is based on the solubility のthe desired extract. Organic solvents such as methanol, ethanol, acetone, とethyl acetate are selected to penetrate にthe interior のtissue cells とextract the chemical substances (solid-liquid extraction). The organic solvent 抽出method is the most commonly used means of curcumin extraction. It is simple and convenient to operate, and is often used as the primary step in extraction in combination with other auxiliary means. For example, Liu Li et al. [17] extracted curcumin によってheating and refluxing with nine commonly used extraction solvents. The extraction rates of each solvent, からlargest to smallest, were: methanol (0.56%), ethyl acetate: ethanol (0.55%), absolute ethanol (0.53%), ethyl acetate (0.50%), 70% ethanol (0.45%), acetone (0.44%), 80% ethanol (0.43%), 50% ethanol (0.31%), water (0.15%). Cai Jingjing et al. [18] used response surface optimization to extract curcumin from ginger 使用an organic solvent combined with a homogenization method. According to the optimized extraction process, the curcumin content extracted with 90% ethanol was 2.27 mg·g-1, which was basically consistent with the predicted value of 2.34 mg·g-1.

zeng zhiding[19]によれば、アセトン抽出法の最適な抽出条件は、40メッシュのウコン粉末、抽出温度30°c、物質と液体の比1:10、攪拌速度400 r・min-1、抽出速度2.69%である。zhang minら[20]は、エタノール、メタノール、アセトン、酢酸エチル、および灰汁を溶媒として、それぞれ50%体積分でクルクミンを抽出した。アルカリはクルクミンを抽出するのに不安定で酢酸エチルは最も抽出効果があったが、より高価だった。エタノールは抽出効果が高いだけでなく、経済的で安全であるため、クルクミンを抽出するための理想的な溶媒である。一般的に、クルクミンの抽出に使用される親水性エタノール溶媒は、毒性のあるメタノールやアセトンよりも安全である。また、再利用可能で安価であり、抽出された溶液はカビや劣化を起こさず、良好な緑色の溶媒となる。

120予约抽出

予约抽出、適量を指す酸やアルカリ解体を増進する案や降水量、所望のコンポーネントの溶解水に本質的な性質なのに基づいて成分抽出中石炭酸ヒドロキシ派から博士に関連しつつ溶けやすい一階がクルクミンがアルカリ解決策を使って調整することができる溶媒エタノールにph7 NaOH、HClして解決策を産み出すクルクミン抽出率を向上させることである。song changshengら[21]は直交試験を用いてクルクミン塩基抽出法のプロセス条件を最適化した。飼料10 g、抽出温度20°c、抽出時間28時間、naoh溶液質量分率1.0%の最適条件では、クルクミンの抽出率は3.13%、クルクミンの総純度は95.44%であった。この方法で得られた粗クルクミンは乾燥しやすいが、溶液のphを一度に調整することは困難である。ph値が高すぎるとクルクミンは分解しやすく、生成物の特性が不安定になります。

1.3 Double-phase抽出

二相抽出は、2つの混和しない液体相の間の物質の分布係数の差を使用して抽出します。二相抽出技術は、環境に優しい新しい抽出・精製技術です。主にタンパク質や核酸の抽出・精製に用いられる[22 - 24]。現在、この方法をクルクミン抽出に使用した例はあまり報告されていませんが、温和な条件であるため、顔料抽出に使用できます。この方法では、抽出物の性質に応じて、水性二相系(atps)を選択する必要があります。高分子/高分子、高分子/無機塩(硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなど)、低分子有機/無機塩、界面活性剤の4種類がある。溶剤の発生源とコストのため、低分子有機/無機塩atpsは一般的に植物抽出に使用されます。

su wenbinら[25]は、両生性イオン液体臭化1-ブチル-3-ピリジニウム([bpy] br)とリン酸水素二カリウムを用いてatpsを形成し、マイクロ波による抽出と組み合わせてウコンからクルクミノイドを抽出した。クルクミノイドの抽出率は4.99%であり、従来の熱逆流法による抽出率(0.042%)の100倍以上であった。wang jiajingら[26]20 gの脱皮ウコンをエタノール抽出物と60%硫酸アンモニウム溶液と1:1の比率で混合し、二相混合物を得た。50 mlの超音波抽出物を硫酸アンモニウム溶液と1:1の比率で混合し、アルコール相を濃縮乾燥させてクルクミン粗製品を得た。液体相をテストし、11%のクルクミンを含むことがわかりました。ghasemzadehらは[27]、炭水化物(ソルビトール、フルクトース)と臭化テトラブチルホスホニウム(il)からなるatpを用いてクルクミンを抽出した。二相溶媒抽出の抽出液は比較的安定しているが、二相溶媒系は乳化しやすく、抽出効率が低い。マイクロ波や超音波などの補助的な方法を使用する必要があり、初期のサンプルの粗抽出には適していません。

1.4 Enzyme-assisted抽出

酵素を利用した抽出とは、溶媒に適切な量の酵素を添加して植物組織を分解することで、組織内の有効成分の迅速な溶解を促進し、抽出効率を向上させることだ。一般的に使用される酵素には、植物の細胞壁を分解するセルラーゼやペクチナーゼがある。yin lichong[28]は、酵素補助超音波法を用いてクルクミンを抽出した。酵素量21 mg・g-1で42分の酵素加水分解後、クルクミンの収率は4.890%であった。ning naら[29]は、マイクロ波補助酵素法を用いてウコンからクルクミンを抽出し、クルクミンの収率は21.96 mg・g-1である。機械的および物理的な細胞破壊と比較して、この方法は操作が簡単で、抽出効率が高い。しかし、酵素に適した環境を正確に制御することは難しく、操作を誤ると不活化しやすく、抽出効率に影響を与えます。

2物理抽出技術

2.1 Microwave-assisted抽出

マイクロ波は、周波数が300 mhz ~ 300 ghzの電磁波です。貫通力に優れ、液体に吸収されると熱を発生させる。マイクロ波加熱抽出法は、溶媒を加熱して試料マトリックスから有効成分を分離し、抽出プロセスを加速する方法です。この方法では、システムを加熱して有効成分の溶解を加速させます。hadiらは、クルクミン抽出のための最適なプロセス条件を決定するためにマイクロ波による抽出を使用した:マイクロ波出力700 w、粒子サイズ0.30 - 0.60 mm、抽出時間3分、溶媒体積10 ml、サンプル2 g、抽出温度60℃。liu caiqinらは[31]マイクロ波抽出法を用いて、クルクミンの最適なプロセスパラメータ(物質対液体比1:43.81、溶媒71.21%エタノール、マイクロ波出力540 w、抽出時間30秒)を求めた。マイクロ波の状態は安定していますが、従来の熱アシスト抽出では温度を正確に制御できません。不均一な加熱と高温はクルクミンを容易に不活性化し、抽出速度を低下させる。

2.2 Ultrasonic-assisted抽出

超音波を利用した抽出は、植物の細胞壁を超音波で破壊し、細胞内への溶剤の浸透を促進し、有効成分の溶剤への溶解を加速させることで、抽出速度と有効成分の抽出速度を向上させる[20]。クルクミンの超音波補助抽出は、主に超音波回数、超音波出力、超音波時間、溶媒の種類および量などの要因によって影響を受けます。guo chenxu[32]は、超音波を用いて抽出率(1.22±0.02)%のクルクミンを抽出した;同時に、連続流超音波を用いてクルクミンの抽出を行い、抽出率は(1.232±0.031)%まで上昇した。xuら[33]は、超音波抽出技術を硫酸アンモニウム/エタノールの水溶液と組み合わせて、ウコンの根茎からクルクミンを抽出した。抽出速度は46.91 mg・g-1までである。

ma mingyanら[34]は、イオン液体を抽出剤として使用し、超音波を用いた抽出、および高性能液体クロマトグラフィーを組み合わせて、curcuma wenchowensisのクルクミン含有量を決定する方法を確立した。最適な抽出条件の下で、クルクミンコンテンツ68.53μg・てろ助け。有機陽イオンと無機・有機アニオンからなるイオン液体は、グリーン化学における新たな研究分野の一つである。いくつかのイオン液体はセルロースの優れた溶媒である。植物の細胞壁は主にセルロースとヘミセルロースで構成されています。従来の溶媒は、抽出を完了するために濃度差のみに依存することができます。イオン液体は抽出の目的を達成するためにセルロースを溶解させることで植物の細胞壁を溶解させることができ、抽出速度を上げ、抽出時間を短縮することができる。超音波抽出は操作が簡単で、制御可能で安定した状態です。抽出物の構造と活性を損なうことなく、スピードアップと効率の向上に役立ちます。「グリーン技術」として広く活用することができる。

2.3フラッシュ抽出

フラッシュ抽出は、組織破砕抽出とも呼ばれ、高速粉砕、粉砕、攪拌、超分子浸透技術を室温で使用して、医薬品の有効成分を数分以内に溶解させ、迅速抽出の効果を達成する。feng suhuangら[35]は、ウコンからのクルクミノイドの抽出に対する還流抽出と閃光抽出の効果を比較し、閃光抽出の方が効率的であることを示した。フラッシュ抽出では、材料を粉砕すると同時に溶解するため、必要な時間が大幅に短縮されます。長期抽出による有効成分の分解や消費を回避し、高い抽出率と低エネルギー消費を実現しています。しかし、この方法で得られる抽出物の量は限られており、大規模生産には適していません。また、粘度が強すぎるハーブには適していません。破砕後にフィルターするのが難しくなる可能性があるからです[36]。

2.4超臨界co2流体抽出

超臨界co2流体抽出は、超臨界状態の物質に超臨界流体を接触させ、極性、沸点、分子量の順に成分を選択的に抽出・分離する。超臨界の粘度および拡散係数からな流体はガスに近い彼らの密度とsolubilization容量はに近い液体超臨界流体が抽出粘性が下高等拡散、伝統的な溶存量よりも溶剤抽出が強いことがいっそう加速する有効成分を抽出する。luoら[37]は、超臨界co2液抽出法を用いて、ウコンの有効成分であるクルクミンを抽出した。配合剤の投与量と抽出圧力が最も重要な影響因子です。最適な抽出条件では、クルクミン含有量は14.317 mg・g-1であった。

martinez-correa et al.[38]では、抽出溶媒として超臨界二酸化炭素(scco2)(60°c、40 mpa)とエタノール(60°c、水)(25°c)を用い、ウコンから抽出したクルクミンの収率を、それぞれ1ステップ法と2ステップ法で比較した。一段階法はscco2とエタノール(または水)の混合溶媒で同時に抽出する。scco2で連続抽出した後、エタノールまたは水で抽出する2段階法。一段階法では3.3%、二段階法では3.9%(ウコン100g当たりのクルクミン含有量)の収量が得られた。圧力や温度などの条件を制御しやすいため、熱に敏感で酸化しやすい物質の分離に適しています。得られた抽出物の純度は比較的高いが、コストが高く、工業生産には適していない。

その他3つの抽出方法

クルクミンを抽出する方法は、この他にもサリチル酸ナトリウム法、超高圧抽出技術、亜臨界抽出法、超音波強化マイクロエマルション抽出法、溶剤加速抽出法などがあり、いずれも効果がある。

サリチル酸ナトリウム法は、一般的に抽出を含む原油ターメリックの粉末小さじ1サリチル酸ナトリウム溶液で。抽出物を水で希釈して沈殿物を生成し、乾燥させてエタノールに溶解させ、濾過してから再度乾燥させてクルクミン全体の生成物を得る。liu xinqiaoら[39]は、クルクミン抽出速度に対するサリチル酸ナトリウム法、酸塩基法、活性炭およびその他の方法の効果を比較した。サリチル酸ナトリウム法では全クルクミンの純度は93.2%と最も高かったが、転移率は10%以下であった。サリチル酸ナトリウム抽出法は、クルクミンを高純度で得られ、操作が容易で、設備の必要性が低く、再利用性が高く、小規模生産にも対応可能です。抽出工程で自然沈降を使用すると、抽出物中のクルクミン全量が大量に沈殿せず、移動速度が非常に低くなります。遠心分離機を使用すると、クルクミン全体とともに大量の不純物が沈殿し、最終製品の純度が低く工業生産には適さない[21]。

超高圧抽出技術の基本原理は、薬草を常温で粉砕した後、抽出媒体(薬草の性質によって抽出媒体を選択する)に混ぜて密封容器に入れることだ。原料溶液に100 ~ 1000 mpaの静水圧をかけ、一定時間保持すると速やかに圧力を解放し、抽出工程を完了させます。li xiaopeng[40]は、70%エタノールで抽出した場合の4つの抽出方法の総クルクミン収率を比較した。超音波(2.421%)>逆流(2.039%)>冷たい注入により…(1.585%)…時間効率の面では、超高圧の3分の抽出率は、12時間の冷間注入より1.289%、逆流2時間より0.835%、超音波の1時間より0.453%高かった。超臨界抽出は圧力差により溶媒消費量を低減し、抽出物は安定している。熱に敏感な揮発性成分の抽出には適しているが、超音波に比べて条件が簡単で、他の条件を調整する必要がある。bi xiaodanら[41]は、家庭用の圧力釜を用いてクルクミンを抽出する家庭沸点法をシミュレーションした。高圧アシスト法の抽出率は0.403%であり,従来の沸騰法のクルクミン抽出率は0.200%であった。高圧アシスト抽出は実験研究や工場生産だけでなく、家庭での抽出にも応用できることがわかります。しかし、工場で使用される機器は高価であり、非常に高い安全性が要求されます。

Subcritical extraction is an extraction technique that uses a subcriticalfluid as a solvent to extract the fat-soluble components of the material based on the principle of similar solubility of organic compounds, in a closed, oxygen-free, low-pressure pressure vessel. The extractant is then separated from the target product by vacuum distillation. 権et al. [42]used subcritical solvent extraction to extract three curcuminoidsfrom turmeric, with the maximum yield of curcumin being 13.58% (4.94% curcumin, 4.73% demethoxycurcumin, 3.91% bisdemethoxycurcumin). Subcritical extraction has higher productivity than supercritical CO2 fluid extraction, is energy-saving, has low operating costs, and can be used for large-scale industrial production.

yue chunhuaら[43]は、抽出プロセスと分離プロセスを結合させるためのブリッジとしてマイクロエマルジョンを用いた。クルクミンの総抽出量は20.12 mg・g-1であった。原油中のマイクロエマルション抽出液および油層分離液は、賦形剤を除去することなく、直接薬剤にすることができます。

加速溶媒抽出または加圧液体抽出は、有機溶媒を使用して固体または半固体マトリックスからより高い温度(50 ~ 200°c)と圧力(1000 ~ 3000 psi)で有効成分を抽出する新しい抽出技術です。yadavら[45]加速溶媒抽出によってクルクミノイドを抽出し、抽出溶媒としてのエタノール、酢酸エチル、アセトンの性能を比較し、クルクミノイドの収率はそれぞれ3.8%、2.8%、2.9%であった。この方法は時間を大幅に短縮し、工程を自動化し、操作が簡単で、抽出効率が高い。各抽出法の長所と短所を表1に比較した。

4展望

Extraction methods based on research into the クルクミンの特徴, process conditions, and the metabolic mechanisms of ingredients have led to the development of new extraction techniques such as ultrasound-assisted extraction, supercritical fluid extraction, and flash extraction. Compared with traditional extraction methods, these new techniques greatly shorten the time required for curcumin extraction, consume less consumables and energy, and significantly improve extraction efficiency. However, the following problems remain.

第一に、クルクミン抽出に関するほとんどの研究は、プロセスパラメータの最適化と異なるプロセス間の比較を含みますが、異なるプロセスの組み合わせにおけるイノベーションはまだ比較的少ないです。

第二に、抽出工程が複雑化し、規格が高くなるにつれて、これらの技術の普及が依然として困難である。また、抽出設備への設備投資が増え、中小企業の早期生産投資には不向きだ。

Furthermore, the optimization of the turmeric extract technology and the corresponding extraction equipment is mainly based on experimental research, and there is a lack of industrial production technology. It is difficult to put the results of experimental research into practice, which has caused a gap between experimental technology and industrial production.

加えて、著者で&#ウコンからクルクミンを抽出するための39の実験は、ウコンはクルクミンと物理的および化学的性質が非常に似ているクルクミンオイルを大量に含んでいることが判明しました。粗クルクミンからの除去が難しく、その後の分離・精製が困難になります。

したがって、今後のクルクミン抽出技術の研究では、まず工業生産における複数の抽出技術を組み合わせて抽出技術を簡素化し、対応する装置を設計する必要がある。第二に、抽出技術を実験研究と工業化生産アプリケーションによって分類し、実験研究を工業化生産に接続して、実験シミュレーションデータとプロセスをより良く適用する。分離と精製の難しさを軽減し、クルクミンの純度を向上させ、さらにクルクミンの結晶を得るために抽出プロセス中にクルクミンオイルを除去しようとすることをお勧めします。ウコンは、薬用と食用の特性を持つハーブの一種です。主な有効成分であるクルクミンは、医療や食品加工業界で広く使用されており、需要があります。したがって、効率的な抽出技術は、ウコンの研究と産業チェーンの発展にさらに役立ちます。

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