¿Cuál es el uso del extracto de cúrcuma en polvo de curcumina en la industria alimentaria?

El jengibre es el rizomunseco de Zingiber officinale, una hierba perenne de la familia del jengibre. Una espeesencial en la vida cotidiana, el jengibre también tiene una variedad de funciones fisiológicas, tales como efectos antitumorales, antiinflamatorios, antioxidantes y antibacterianos [1-3]. La cúrcuma (Curcumalonga L.) pertenece a la familia del jengibre, género Curcuma, y es una planta medicinal con raíces comestibles. Prefiere un clima cálido y húmedo con mucho sol y lluvia. En China, la cúrcuma se distribuye principalmente en Taiwán, Fujian, Guangdong, Guangxi, Yunnan, Sichuan y Tíbet[4].

El rizoma de la cúrcuma se registró por primera vez en el "Tang Materia Medica", que dice que es amargo, acre y cálido en la naturaleza, entrando en los canales del bazo y el hígado. Se utiliza principalmente para tratar el estancamiento en frío, estancamiento de la sangre y disipación del viento y aliviar el dolor [5]. Los principales ingredientes activos de la cúrcuma que ejercen efectos farmacológicos son los aceites volátiles y los compuestos curcuminoides, que representan alrededor de 3% a 6% de la composición de la planta de cúrcuma [6]. La curcumina (C21 H20 O6) tiene una estructura especial de dicetona. Es un polvo cristalde color naranja amarillo con un olor aromático especial y un sabor ligeramente amargo. Es insoluble en agua. La fórmula estructural química se muestra en la figura 1. El extracto de cúrcuma, además de ser utilizado como un aditivo alimentario natural y agente colorante, se ha demostrado que tiene una alta actividad biológica, como la protección de los nervios, anti-cáncer, anti-inflamatorio, anti-oxid, etc, y tiene una perspectiva muy amplia del mercado.

1. La situación actual del mercado de la cúrcuma y los métodos y procesos de extracción de la curcumina

1.1. El mercado de la cúrcuma: producción y zona de plantación

China es uno de los world's principales productores y consumidores de cúrcuma. La producción total y la superficie cultivada de cúrcuma (fresca) en China de 2009 a 2018 se muestran en la figura 2 [7]. En comparación con 2017, China's la producción de cúrcuma (fresca) en 2018 disminuyó en un 4,59%, y la superficie cultivada disminuyó en 5. Pero el grado de mecanización ha mejorado. Durante 2018, China's la producción total de cúrcuma (seca) fue de aproximadamente 10,100 toneladas, y la demanda y las importaciones fueron de 9,718,72 toneladas y 516,44 toneladas, respectivamente, con las importaciones que representan 5. 13%, con un tamaño de mercado de hasta 214 millones de yuanes, un aumento del 29,70% interanual de 165 millones de yuanes en 2017, lo que indica que la cúrcuma todavía tiene un margen considerable de crecimiento en el mercado futuro. Según el último informe de Value MarketResearch, el mercado global de la cúrcuma tenía un valor de 56,5 millones de dólares estadounidenses en 2018 (basado en los ingresos), con un enorme potencial de mercado. Se espera que alcance los 132,9 millones de dólares estadounidenses para 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) del 13% [8,9]. La cúrcuma tiene una amplia gama de usos, incluyendo el procesamiento de alimentos, la medicina y la industria de la belleza. Como una sustancia bioimportante en la cúrcuma, la curcumina juega un papel indispensable en ella.

1.2 métodos y procesos de extracción de curcumina

Hay muchos métodos para la extracción de la curcumina de la planta de cúrcuma, que van desde la extracción con un solo solvente, la extracción áci-base, extracción de enzimas, extracción asistida por ultrasonidos, extracción por microondas, y la extracción de CO2 supercrítico para la aplicación integral de múltiples métodos de extracción. Los métodos de extracción y parámetros de proceso para la curcumina se muestran en la tabla 1.

2. Aplicación de la curcumina en la industria alimentaria

La curcumina es un agente colorde alimentos naturalCon un color brillante y un poder de coloración más fuerte que el amarillo limón yel amarillo puesta del sol. También tiene cierto valor nutricional y se utiliza en la producción de encurencur, fideos instantáneos, conservas, productos marinados, pasteles, dulces, refres, etc. En GB 2760-2011 "normas de uso de aditivos alimentarios", se estipula que la curcumina se puede añadir a varios alimentos, tales como el chocolate y productos de chocolate, dulces, jarabes con sabor, bebidas y gelatinas. La cantidad de aditivo varía de 0,01 a 0,7 g/kg[18-20].

Zhang Baojun et Al.agregó la curcumina a los fideos instantáneos, lo que no sólo mejoró naturalmente el color de los fideos, sino que también aumentó el valor nutricional del producto. YenLichong desarrolló una bebida funcional de curcumina utilizando la curcumina como el ingrediente principal y la adición de vitaminas y otras sustancias. El resultado de la bebida funcional de curcumina tiene un mejor sabor y un color brillante. Además, la curcumina tiene propiedades antioxidantes y un cierto efecto antibacteriano, y también puede ser utilizado como conservante natural de alimentos. Es ampliamente utilizado en el procesamiento de alimentos, cocción de alimentos, almacenamiento y conservación de frutas y verduras, y la producción de frutos secos [21,22].

3 investigación sobre la actividad biológica de la curcumina

En Li Shizhen's "compende de Materia médica" de la dinastía Ming, el jengibre es llamado "Baoding Xiang" y se dice que tiene los efectos de aliviar el dolor, promover la circulación sanguínea y aliviar el estancamiento de Qi. La curcumina es una sustancia polifenólica que se ha demostrado que se dirige a una variedad de moléculas de señalización y mostrar actividad biológica a nivel celular, con anti-inflamatorio, analgésico, antioxidante, neuroprotector, anticancerígeno, y efectos hipolipidemic [23].

3.1 Curcumin's actividad antioxidante y propiedades de carrocería de ROS

Los dos grupos activos en elEstructura de curcuminaEl hidroxilo fenóy la -dicetona pueden proporcionar protones durante el proceso antioxidante, bloquear las reacciones químicas de los radicales libres y regular múltiples vías de transducción de señales, como la vía de señales Nrf2-ARE, la vía de señales NF-kB y la vía de señales NADPH/ROS.Regular los niveles de expresión de proteínas relacionadas, inducir la expresión de enzimas antioxidantes, y en última instancia ejercer un efecto antioxidante [24]. Joe y Lokesh determinaron en 1994 que la curcumina puede inhibir los radicales de superóxido, peróxido de hidrógeno, y los radicales de óxido nítrico [25]. La curcumina también mejora la actividad de muchas enzimas antioxidantes, como la catalasa, la superóxido dismutasa (SOD) y la glutatión peroxid(GPx), que pueden reducir la peroxidlipíy el daño hepático.

3.2 curcumina y efectos antiinflamatorios

La inflamación es un cambio patológico común que puede causar trastornos funcionales en el cuerpo y se relaciona significativamente con enfermedades autoinmunes, cardiovasculares, neurodegenerativas, y tumores. La curcumina no sólo puede reducir el retículo endoplasdel miocardio proteínas de señal de estrés mediante la inhibición de la expresión de óxido nítrico sintasa (iNOS) y el dominio catalítico de la coenzima II oxidreducida, pero también inhibir las citocinas inflamatorias como las interleucinas (ILs), quimiocinas, y enzimas inflamatorias. Jian et Al.mostraron que la curcumina puede mejorar la expresión de IL-10 (efecto antiinflamatorio) e inhibir la expresión de IL- - (efecto pro-inflam) mRNA, y regular la vía de señalización NF-kB, mejorando así eficazmente la colitis de rata inducida por ácido sulfónico trinitrobenceno [26].

3.3 la curcumina y la enfermedad cardiovascular

Las enfermedades cardiovasculares son una de las principales causas de muerte en todo el mundo. Un gran número de estudios preclínicos han demostrado que la curcumina puede proteger eficazmente contra la insuficiencia cardíaca, la aterosclerosis, aneurisma de aorta abdominal, y las complicaciones cardiovasculares diabéticas [27]. El tratamiento con curcumina a 200 mg/(kg·d) durante 16 semanas en ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina resultó en una reducción significativa en la acumulación de productos finales de glicación avanzada (AGEs) en las ratas, e inhibió la disfunción miocárdica y la fibrosis cardíaca [28].

3.4 curcumina y antitumoral

En algunas células tumorales, hay una anomalía en la regulación de la vía de señalización del factor nuclear kB (NF-kB), que conduce a la expresión de oncogenes como la ciclooxigenas2 (COX-2) y la cicl-d1 específica G1/ s, promoviendo así la proliferación de células tumorales. Después de que se inyectó extracto de cúrcuma en ratones desnudos, se encontró que podría inhibir el crecimiento de células cancerosas orales en ratones desnudos al inhibir la actividad de NF-kB[29].

3.5 curcumina y enfermedades neurológicas

Las enfermedades neurodegenerativas incluyen Alzheimer#39;s disease, Parkinson's, tumores cerebrales y enfermedades traumáticas del sistema nervioso. En la actualidad, la curcumina ha demostrado tener un efecto protector sobre los nervios. Ma et Al.inyeccurcumina y solución salina en la cavidad abdominal de ratones con daño a los nervios durante 4 semanas. Los resultados mostraron que en comparación con el grupo control, el grupo tratado con curcumina de ratones logró regeneración nervisignificativa y recuperación funcional [30].

4 resumen

La curcumina tiene un amplio valor de aplicación y perspectivas tanto en la industria alimentaria y el campo farmacéutico. La curcumina no es sólo un aditivo alimentario natural, agente colorante y conservante, sino que también tiene efectos farmacológicos tales como anti-tumor, anti-inflamatorio, antioxidante y neuroprotección, y por lo tanto ha atraído la atención de los investigadores científicos y el personal médico. Senembargo, la curcumina tiene la propiedad física de ser insoluble en agua, la absorción oral pobre, y el metabolismo rápido en el cuerpo, lo que resulta en una biodisponibilidad extremadamente baja [31]. En la actualidad, los métodos que pueden mejorar la biodisponibilidad de la curcumina incluyen nanopartículas lipísólidas, dispersiones sólidas, lipode circulación larga, y los adyuv, pero su concentración en la sangre todavía no es alta.

La cúrcuma es una de las principales materias primas para la curcumina. El rendimiento actual de la cúrcuma es de aproximadamente 1000 kg por mu, mientras que el rendimiento del jengibre es de 5000-7500 kg por mu, que es aproximadamente de 5 a 8 veces el de la cúrcuma. Los estudios han demostrado que la composición de la curcumina en el jengibre y la cúrcuma es similar. Si el jengibre puede ser utilizado en lugar de la cúrcuma para extraer la curcumina y sus funciones fisiológicas pueden ser plenamente utilizadas [32], no sólo abrirá nuevos mercados, sino también mejorar los beneficios económicos del mercado de la curcumina [33]. Al mismo tiempo, China puede aumentar la diversidad de productos de cúrcuma y curcumina y buscar más nuevas formulde productos. De acuerdo con los datos del mercado de SPINS(a partir de marzo de 2019), los mercados de suplementos dietéticos y productos alimenticios/bebidas relacionados con la cúrcuma y la curcumina siguen creciendo, y las ventas de alimentos funcionales y bebidas que contienen cúrcuma incluso han visto un crecimiento de dos dígitos. Por lo tanto, la investigación futura puede centrarse en el desarrollo de mercados que aprovechan las propiedades naturales y las actividades medicinales de la cúrcuma y la curcumina, de modo que la cúrcuma y la curcumina pueden desempeñar un papel importante en la industria alimentaria, la industria de la belleza, la medicina y otros campos.

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