Cómo extraer y separar la curcumina de la cúrcuma?

Turmeric is the dried rhizome dethe plant Curcuma longa L. (family Zingiberaceae). It is warm ennature, with pungent ybitter flavours. It enters the spleen and liver channels, where it functions to break up blood stasis and promote blood circulation, unblock the channels and relieve pain [1]. Turmeric is rich in curcuminoids, essential oils, flavonoids, sugars, alkaloids, organic acids and other compounds, dewhich curcuminoids are the main pharmacologically active ingredients[2]. They have a variety of pharmacological effects, such as anti-tumor, anti-inflammatory, anti-oxidant, anti-fibrosis and lowering blood lipids[3-4]. curcuminais a fat-soluble polyphenolic compound in turmeric. It is an orange-yellow crystalline powder at room temperature, slightly bitter in taste, insoluble in water, but soluble in ethanol, dimethyl sulfoxide, propylene glycol, glacial acetic acid, and alkaline solutions [5-6]. It is unstable in light and heat and has minimal toxicity [7]. It is widely used in the pharmaceutical, health, food, cosmetics and health product industries, and has valuable development and utilization value.

1 preparación para extracción y aislamiento de la curcumina

1.1 extracción

Curcumin is a pigment with a diketone structure, and its parent nucleus is diphenylheptane, which is the main active ingredient in turmeric, accounting for about 70% of curcuminoids[8]. Common methods for extracting curcumin include organic solvent extraction, acid-base extraction, enzyme extraction, supercritical CO2 fluid extraction, sodium salicylate extraction, flash extraction, etc.[9]. However, due to the chemical reactivity of curcumin and its instability in the presence of light and heat, the optimisation of the curcumin extraction method is an important part of the extraction and separation of curcumin from turmeric.

Shan Hou Song etAl.[10] compararon elcurcumin extraction rates from turmeric porthe immersion method and the ultrasonic-assisted extraction method using response surface methodology. The results showed that the ultrasonic extraction method gave the best extraction rate of 2.716 mg/g at an extraction temperature of 48 °C, a material-to-liquid ratio of 1:30, and an ethanol concentration of 75%. This shows that ultrasonic extraction has a higher extraction rate than maceration, consumes less solvent, and is simple to operate.

Ma Mingyan y ChenWei [11] utilizaron la extracción de líquido iónico asistido por ultrasonido para extraer la curcumina de la cúrcuma, y determinó el contenido de curcumina por fase inversa de alta cromatolíquida de alto rendimiento. Los resultados experimentales mostraron que la recuperación media de la curcumina fue de 98.31%, lo que indica que el método no sólo es simple de operar, verde y no contaminante, sino que también tiene una alta eficiencia de extracción y buena reproducibilidad.

La extracción por solvente acelerada (ASE) es una nueva técnica de extracción que utiliza un disolvente para extraer analide matrices sólidas y semi-sólidas bajo condiciones de aumento de temperatura (50-200 °C) y presión (6.89-20.7 MPa) en un recipiente cerrado. Tiene las ventajas de ahorrar tiempo, consumir menos disolvente, tener una alta eficiencia de extracción, ser capaz de operar en una variedad de modos, y automatización de procesos y otras ventajas. YadavetAl.[12]utilizaron etanol, acetato de etilo y acetona como disolventes de extracción para extraer la curcumina de la cúrcuma utilizando la tecnología ASE. Los resultados mostraron que la pureza de la curcumina extraída con acetona como solvente de extracción fue la más alta, alcanzando el 46,2%. Esto está en línea con las ventajas de la tecnología ASE, que es eficiente y ahorra tiempo.

Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, el método de extracción de la curcumina ya no se limita al método tradicional de extracción con disolvente orgánico. Debido a que la curcumina es químicamente inestable y el proceso de eliminación de impurezas de la curcumina extrapor el método ácido-base es complicado, el método de extracción ácido-base ya no es el mejor método para extraer la curcumina. La extracción enzimse basa en el método de extracción ácido-base, y la adición de celulasa, pectinasa, etc. acelera la velocidad de extracción y acorta el tiempo de extracción. Sin embargo, debido a que el método enzimrequiere condiciones suaves, es difícil controlar con precisión el pH del proceso y lograr la mejor tasa de extracción. En la actualidad, la extracción ultrasónica es el principal método para extraer la curcumina de la cúrcuma. Tiene las ventajas de ser fácil de operar y altamente eficiente, pero no es adecuado para la extracción a gran escala. La extracción por solvente acelerada puede mejorar las limitaciones de la extracción por ultrasonidos, que sólo es adecuado para la extracción a pequeña escala. Sin embargo, debido a que este método debe llevarse a cabo en condiciones de alta temperatura, la estructura de la curcumina es fácilmente destruida en condiciones de alta temperatura. Por lo tanto, el desarrollo de una tecnología de extracción eficiente y económica para la producción a gran escala es la tarea principal en el desarrollo y utilización de la curcumina.

1.2 separación y preparación

La curcumina cruobtenida mediante la extracción de cúrcuma con disolventes orgánicos contiene un gran número de impurezas tales como azúcares, esteroles y ácidos grasos, que reducen su pureza y afectan su posterior producción y uso. Por lo tanto, la curcumina cruda debe ser separada y puri. Los métodos tradicionales de separación y purificación incluyen extracción con disolvente orgánico, precipitación ácibase, cromatode columna de adsorde carbón activo, adsorcon poliamida, recristalización y adsorcon resina macroporosa.

En los últimos años, el uso generalizado de la tecnología de impresión molecular, la tecnología de separación de resina S-8 y otras técnicas cromatográficas en la separación y purificación de compuestos ha sentado las bases para la selección de la separación de la curcumina y los métodos de purificación. Chen Lingtong [13] comparó el rendimiento de la curcumina en condiciones de agitación magnética y agitación mecánica, y encontró que el rendimiento de la agitación magnética era mayor que la de la agitación mecánica. La temperatura se redujo a una tasa de 10 °C por minuto, y la agitación magnética y con la adición de cristales de siembra, la curcumina fue puripor cristde enfriamiento, y los resultados mostraron que la pureza de la curcumina alcanzó el 93,5% después de una cristalización y hasta el 99,8% después de tres cristalizaciones. Esto demuestra que el enfriamiento lento y la adición de cristales de siembra puede mejorar significativamente la pureza de los cristales.

Zhou Peipei et Al.[14] encontraron en una serie de experimentos que la pureza de los compuestos curcuminoides se puede aumentar en un 25,28% después de la purificación con resina S-8, lo que indica que la resina S-8 se puede utilizar para la purificación preliminar de los compuestos curcuminoides. Wang et al. [15] investigaron la capacidad de reconocimiento selectivo de la membrana del polímero molecularmente impreso de la curcumina a la curcumina, demetoxicurcumina y bisdemetoxicurcumina, y encontraron que la membrana impresa tenía una selectividad significativamente mayor para la curcumina que para la demetoxicurcumina y bisdemetoxicurcumina. Esto indica que la membrana de polímero molecular de la curcumina puede separar y enriquecer efectivamente la curcumina, y es eficiente, amigable con el medio ambiente y de bajo costo.

2 efectos farmacológicos

2.1 antitumoral

Curcumin is an important active ingredient in turmeric that exerts antitumor effects. According to research, the antitumor mechanism of curcumin includes the following three aspects: (1) inhibiting tumor cell proliferation and inducing apoptosis; (2) inhibiting tumor cell migration and invasion; (3) inhibiting tumor cell angiogenesis and other ways to achieve antitumor effects.

Chen Jiaquan et al. [16] estudiaron los efectos de la curcumina en diferentes gradide concentración en la proliferación y migración celular de las células de cáncer de ovariskov3 y midieron el contenido de MMP-9 en el medio de cultivo de células de cáncer de ovaridespués del tratamiento con curcumina mediante ELISA. Los resultados mostraron que la curcumina exhibiinhibidependiente del tiempo y la concentración de las células de cáncer de ovari. Se especula que el efecto inhibitde la curcumina en la proliferación y la migración de las células de cáncer de ovaripuede estar relacionado con la inducde la apoptosis en las células cancerosas y la inhibición de la expresión de MMP-9. Se ha informado de que el efecto inhibitde la curcumina en la proliferación, migración e invasión de las células de cáncer de mama puede estar relacionado con su disminución de la regulación de miR-7641 y la promoción de PTPN14 expresión [17].

Tang et al. [18] estudiaron experimentalmente la intervención combinada de la curcumina y el polisacárido de astrágalo en tumores ortotópicos de CHC en ratones desnude derivados de células HepG2. Los resultados mostraron que después de la intervención, el tejido tumoral tenía vasos sanguíneos escasos con pocas ramas, una forma regular con paredes vasculares intactas y células endotelivasculares estrechamente dispuestas, y los vasos sanguíneos del tejido tumoral tendían a normalizarse. Esto indica que la curcumina no sólo inhila la angiogénesis, sino que también induce la normalización de los vasos sanguíneos del tumor y mejora la estructura morfológica de los vasos sanguíneos del tumor. Además, la curcumina también puede inhibir el crecimiento tumoral mediante la inhibición de la activación de NF-КB y STAT3 en combinación con celecoxib, logrando así la actividad anti-tumoral [19].

2.2 anti-inflaminflam

La inflamación ocurre principalmente debido a diferentes grados de estimulación inducida por factores biológicos o químicos, tales como quemaduras, infecciones y corrosión causada por agentes químicos [20]. Sordllo y Helson [21]mostraron que la curcumina puede inhibir la actividad de las citocinas pro-inflamatorias interleucina-1, interleucin-6, y el factor de necrosis tumoral - -, bloquear la liberación de factores inflamatorios celulares, para lograr un efecto antiinflamatorio. Bao Cai-cai et al. [22] observaron el efecto antiinflamde la curcumina en la encefalomielitis autoinmune experimental (EAE) en ratones. Los resultados mostraron que la curcumina puede aliviar el daño a la función nervien el curso de EAE, down-regular la respuesta inflamperiférica y central en el curso de EAE, y up regular la expresión de Atg-5 y LC3- - y el nivel de autofagia de las células nervicentrales en el sistema nervioso central, para lograr el efecto supresor de la curcumina en la respuesta inflamatoria en el proceso EAE.

Qian et al. [23] prepararon una serie de nuevos análogos de dicarbonilo de curcumina (ACS) y evaluaron sus propiedades antiinflamatorias. Los resultados preliminares mostraron que la mayoría de los compuestos podrían inhibir eficazmente la producción del factor de necrosis tumoral (TNF)-α indupor LPS e interleucin-6 (IL-6), inhibiendo así la aparición de reacciones inflamatorias. Además, la curcumina también puede lograr un efecto antiinflamatorio en ratas con artritis reumatoide mediante la mejora de la reología anormal de la sangre y la inhibición de la expresión de factores inflamatorios [24].

2.3 antifibrosis

La curcumina también puede ejercer efectos anti-fibrosis pulmonar, anti-fibrosis hepática, anti-fibrosis cardíaca y anti-fibrosis Renal renal renal renala través de diferentes vías, y es ampliamente utilizado en el tratamiento clínico [25]. Se ha reportado que la curcumina puede inducir apoptosis de fibroblapulmonares mediante la promoción de la liberación de factores que induca apoptosis de las mitocondrias, logrando así el efecto de anti-fibrosis pulmonar [26]. Han Gang et al. [27] encontraron que las dispersiones sólidas de curcumina pueden inhibir efectivamente las actividades de alanina aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST) en suero de ratón, reducir eficazmente la lesión hepática aguda en ratones causada por tetracloruro de carbono, mejorar el grado de lesión hepática, y tener efectos hepatoprotectores significativos. La curcumina también puede reducir la expresión de iNOS,logrando así curcumin&#Efecto protector frente a la toxicidad hepática y renal inducida por selenio [28], evitando así que el daño hepático avance más hacia la fibrosis hepática [29].

La curcumina también puede ejercer un efecto de fibrosis antimiomiocárdica al equilibrar la degradación del colágeno y la síntesis después del infarto de miocardio [30]. Además, la curcumina tiene un efecto bidireccional en las células epitelitubulares ren. La curcumina puede promover significativamente la proliferación de células epitelitubulares renhumanas (HKC) y mantener su fenotipo en el rango de concentración de 3.125-25.000 μmol/L. Puede resistir la TGF- − 1 indupor la transformación de HKC en células de huso, inhibide la expresión de TGF- − 1 epiteliy colágeno tipo I en las células, y promover la expresión de la proteína morfogenética ósea (BMP-7), que previene eficazmente la fibrosis renal; Sin embargo, altas concentraciones de curcumina (100.000 μmol/L) tienen un efecto inhibitsobre la proliferación de HKC [31].

2.4 reducir los lípidos en la sangre

La dislipidemia es un factor de riesgo importante para la enfermedad coronaria. Los estudios han demostrado que la curcumina puede reducir significativamente el colesterol total en plasma (TC), triglic(TG), y los niveles de colesterol de lipoproteína de baja densidad (LDL-C), y aumentar los niveles de colesterol de lipoproteína de alta densidad (HDL-C) [32]. Se ha informado de que la curcumina tiene un efecto significativo para reducir el colesterol, y su mecanismo de acción puede estar relacionado con la inhibición del cuerpo's absorción de colesterol y la promoción del cuerpo 's degradación del colesterol [33]. De acuerdo con la investigación de Xiaobing Dou [34], el mecanismo de curcumin's efecto hipolipemimico está relacionado con el aumento de la regulación de la actividad de la hepática ftalil coenzima A reductasa y mejorar el metabolismo de los ácidos grasos.

2.5 la cardioprotección

Un gran número de estudios de enfermedades cardiovasculares han demostrado que la curcumina tiene un efecto significativo de daño antimiomiocár. Liu:et al. [35] encontraron que la curcumina puede mejorar significativamente el daño al miocardio inducido por microembocoron(EMC), y el mecanismo puede estar relacionado con la inhibición de la apoptosis de las células del miocardio y la aparición de miocardimediada por la vía de señalización TLR4/MyD 88/NF-КB. Ma Rongzhen et al. [36] establecieron un modelo de sepsis ligando y perforando el ciego de ratones e investigaron el efecto cardioprotector del pretratamiento con curcumina en ratones sépticos. Los resultados mostraron que el pretratamiento con curcumina puede inhibir el daño por estrés oxidativo y la apoptosis en el tejido miocárdico mediante la activación de la vía de señalización SIRT1, mejorando así el daño miocárcausado por la sepsis. Esto muestra que la curcumina puede proteger el corazón mediante la activación de la vía de señalización SIRT1 para inhibir el daño por estrés oxidativo y la apoptosis.

Yao Bohua y Jiang Weihong [37] encontraron en experimentos con animales que la curcumina post-tratamiento puede significativamente upregulate la actividad y la expresión de la heme oxigenasa 1 (HO-1), y puede inhibisignificativamente el daño al estrés oxidativo del miocardio después de la isquemia miocárdica/reperfusión (I/R) lesión. Lo que indica que la curcumina puede aliviar la I/R a través de su efecto antioxidante, y que su mecanismo de acción puede estar relacionado con el aumento de la regulación de la actividad y la expresión de la proteína HO-1. Además, la curcumina también puede mejorar eficazmente la disfunción cardíaca causada por un trauma mecánico mediante la inhibide la respuesta inflamatoria sistémica, la reducción de la respuesta de estrés oxidativo, y la reducción de los niveles de Ca2+ [38].

otros

Estudios farmacológicos modernos han encontrado que la curcumina, además de los ya mencionados anti-tumor, anti-inflamatorio, antioxidante, anti-fibrosis, cardioprotector, y efectos hipolipemiantes, tiene una variedad de efectos farmacológicos como antioxidante, anti-ansiedad, neuroprotección, protección del hígado, y la mejora del desequilibrio de la flora intestinal [39-46].

3 investigación de aplicación

Curcumin not only prevents and treats many diseases, but also has good development prospects in the food additive, health product, and cosmetic industries [47-49]. Curcumin is a green and natural food preservative that is non-toxic and harmless, and has antibacterial, antioxidant, and other preservation efectos[50]. Wang Yixin et al. [51] studied the combined bacteriostatic effect of curcumin and piperine, and the results showed that the bacteriostatic zone was largest when the curcumin-piperine ratio was 40:1, the minimum inhibitory concentration (MIC) was reduced, the bacteriostatic pH range was wider, and the preservation time was significantly extended. This indicates that curcumin is a natural food preservative.

4 resumen y perspectivas

La mala estabilidad y la baja polaridad de la curcumina reducen significativamente su biodisponibilidad, por lo que es un gran reto para el desarrollo de nuevas formas de dosificación de la curcumina. Por lo tanto, la investigación sobre la mejora de la biodisponibilidad y la estabilidad de la curcumina utilizando tecnologías modernas se ha convertido en un punto de acceso académico. Se ha reportado que el contenido de curcumina en el precipitproducido después de la dispersión de la curcumina auto-nanoemulsión (Cur-SNEDDS) en el líquido gastrointestinal artificial es de aproximadamente el 95% de la curcumina materia prima, y la forma de cristal se cambia sin cambiar la estructura química, de modo que la curcumina se produce en el sistema de dispersión con fuerzas intermoleculares basadas principalmente en enlaces de hidrógeno, mejorando significativamente la liberación in vitro y la absorción intestinal de la curcumina [52].

Además, las tecnologías farmacéuticas modernas como la nanotecnología, encapsulación, microcápsulas, liposomas y formuldirigidas también pueden mejorar significativamente la estabilidad de los compuestos y mejorar la biodisponibilidad del fármaco. Se ha informado en la literatura que los sistemas de administración de fármacos autonanoemulsificante sólidos (S-SNEDDS) también pueden mejorar eficazmente la biodisponibilidad oral de la curcumina y acelerar la prevención del dolor neuropático en ratas [53]. Wen Nanchuan et al. [54] preparcurcumin dímero de liberación sostenida nanopartículas y estudió los efectos de diferentes relación de masa de fármaco a polímero y otros factores sobre las propiedades de las nanopartículas. Los resultados mostraron que las nanopartículas de liberación sostenida del dímero de curcumina no sólo tienen una muy alta eficiencia de carga del fármaco, lo que mejora la estabilidad de la curcumina, pero también lograr el efecto de la liberación sostenida del fármaco, proporcionando una base científica para la investigación de nuevas formas farmacéuticas de curcumina.

Curcumin nanoparticles encapsulated by microcapsules not only have good stability, but are also more easily absorbed and utilized, and effectively colored, providing a scientific basis for the development of curcumin formulations [55]. Cai Meihong and Liu Xiangdong [56] found that curcumin combined with hyaluronic acid-modified ethanol-based liposomes can effectively relieve psoriasis through regulating the immune system, regulating the expression of NF-κB mRNA, immunoglobulin IgA and IgG, and the content of IL-2 and IL-4 in lesional tissue. Studies have also shown that curcumin TPP-PEG-PCL nanomicelles with small particle sizes, good stability, good mitochondrial targeting and “lysosomal escape” function can significantly enhance the pro-apoptotic effect of the drug on tumor cells and greatly improve the bioavailability of curcumin [57].

En la actualidad, aunque ha habido muchos informes sobre los efectos de diferentes nuevas tecnologías sobre la estabilidad y la biodisponibilidad de la curcumina, debido a la compleja composición química de la cúrcuma, es difícil para los métodos de extracción y separación existentes para cumplir con la naturaleza inestable de la curcumina cuando se expone a la luz y el calor. Por lo tanto, es urgente investigar y desarrollar técnicas de extracción y separación que cumplan con las propiedades químicas especiales de la curcumina y aplicarlos a la producción en masa. El proceso de absorción y utilización de la curcumina en el cuerpo es complejo, y hay muchos factores que afectan su biodisponibilidad. La mayoría de los estudios se han limitado a experimentos in vitro, por lo que el mecanismo de la absorción de la curcumina y la utilización en el cuerpo en combinación con nuevas técnicas de preparación debe ser explorado más a fondo.

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