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

Ginger is eldried rhizome deZingiber officinale, unperennial herb enthe ginger family. An essential spice eneveryday life, ginger also has a variety dephysiological functions, such as anti-tumor, anti-inflammatory, anti-oxidant, yantibacterial effects [1-3]. Turmeric (Curcumalonga L.) belongs to the ginger family, genus Curcuma, and is a medicinal plant with edible roots. It prefers a warm, humid climate with plenty desunshine and rain. In China, turmeric is mainly distributed in Taiwan, Fujian, Guangdong, Guangxi, Yunnan, Sichuan, and Tibet[4].

elRizoma de cúrcuma was first recorded in the “Tang Materia Medica”, which said that it is bitter, pungent and warm in nature, entering the spleen and liver channels. It is mainly used to treat cold stagnation, blood stasis and wind-dispelling and relieving pain [5]. The main active ingredients of turmeric that exert pharmacological effects are volatile oils and curcuminoid compounds, which account for about 3% to 6% of the composition of the turmeric plant [6]. curcumina(C21 H20 O6 ) has a special diketone structure. It is an orange-yellow crystalline powder with a special aromatic odor and a slightly bitter taste. It is insoluble in water. The chemical structural formula is shown in Figure 1. Turmeric extract, in addition to being used as a natural food additive and coloring agent, has been shown to have high biological activity, such as protecting nerves, anti-cancer, anti-inflammatory, anti-oxidation, etc., and has a very broad marketprospect.

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 Market Research, 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. Yin Lichong 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

The two active groups in the structure of curcuminEl 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 una amplia aplicación value and prospects in both the food industry and the pharmaceutical field. curcuminais not only a natural food additive, coloring agent and preservative, but also has pharmacological effects such as anti-tumor, anti-inflammatory, anti-oxidant and neuroprotection, and therefore has attracted the attention of scientific researchers and medical personnel. However, curcuminahas the physical property of being insoluble in water, poor oral absorption, and rapid metabolism in the body, resulting in extremely low bioavailability [31]. Currently, methods that can improve the bioavailability of curcumin include solid lipid nanoparticles, solid dispersions, long-circulating liposomes, and adjuvants, but its blood concentration is still not high.

Turmeric is one of the main raw materials for curcumin. The current yield of turmeric is about 1000 kg per mu, while the yield of ginger is 5000-7500 kg per mu, which is about 5-8 times that of turmeric. Studies have shown that the composition of curcumin in ginger and turmeric is similar. If ginger can be used instead of turmeric to extract curcumin and its physiological functions can be fully utilized[32], it will not only open up new markets, but also improve the economic benefits of the curcumin market[33]. At the same time, China can increase the diversity of turmeric and curcumin products and seek more new product formulations. According to SPINSmarket data (as of March 2019), the markets for dietary supplements and food/beverage products related to turmeric and curcumin are continuing to grow, and sales of functional foods and beverages containing turmeric have even seen double-digit growth. Therefore, future research can focus on developing markets that take advantage of the natural propiedadesand medicinal activities of turmeric and curcumin, so that turmeric and curcumin can play an important role in the food industry, beauty industry, medicine, and other fields.

Referencias:

[1] Chen Haonan, Fan Jianming, Li Jiao, et Al.Estudio in vitro de las funciones inhibidoras de antioxidante y lipasa pancrey glucosidasa del extracto de Zingiber officinale [J]. Chinese Condiments, 2019, 44(4): 43-47.

[2] Zong Ningyu, Zhang Zhiguo. Investigación sobre la actividad antioxidante del jengibre negro [J]. Condimentos chinos, 2019, 44(3): 57-60.

[3] Yang Qian, Shi Juan, Wu Juanjuan, et al. Estudio sobre la actividad antibacteriana de varias especias [J]. China Condiments, 2019, 44(4):23-26.

[4] Pang Bangbin, Yin Shenggao, Huang Yunlan, et al. Un estudio sobre la calidad de los materiales medicinales cúrcuma de diferentes orígenes [J]. West China Journal of Pharmacy, 2014, 29(3):308-310.

[5] Li Shizhen (dinastía Ming). Compende de Materia médica (edición revisada). Volumen 2.

[6] Yin Lichong. Estudio sobre la purificación, propiedades y aplicación de la curcumina. Changchun: universidad de Jilin, 2014.

[7] Li Ziyi. Extracción y separación de la curcumina y su aplicación en cosmética color[D]. Guangzhou: universidad tecnológica del sur de China, 2018.

[8]Selim Aliaa M, Nooh Mohammed M, EI-Sawalhi Maha M, et al. Amelioration of age-related in rat liver: effect of curcumin C3 complex, Astragalus membranaceus (en inglés) And blueberry[J] (en inglés). Gerontoexperimental, 2020, 137:110982.

[9] Han Jing, Chen Fenglian, Gao Chengcheng, et al.  Estabilidad medioambiental and  curcumin  liberación properties  of  pickering Emulsión estabilizada por chitosan/gum Arabic Nanopartículas [J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 157:202-211.

[10] Zhou M, Chen H, Zhou X, et al. Optimización del proceso de extracción de la curcumina y su actividad antioxidante de la cúrcuma mediante experimento ortogonal [J]. Guía farmacéutica, 2015, 34 (10): 1352-1355.

[11] Ran Qiliang, Zhou Xianrong. Estudio sobre un nuevo proceso para la preparación de la curcumina [J]. Food Science, 1988(5): 12-15.

[12] Dong Haili, Zong Wei. Estudio sobre la extracción enzimde la curcumina [J]. Soda Ash Industry, 2000, 10(6): 55-60.

[13] Sun Pengyao, Li Dandan y Mou Dehua. Metodología de superficie de respuesta para optimizar el proceso y análisis cinético de extracción asistida por ultrasonidos de curcuminoides. China Food Additives, 2016(12): 99-108.

[14]Dandekar DV, Gaikar V G. extracción asistida por microondas de curcuminoides de curcumalonga [J]. Ciencia y tecnología de separación, 2002, 37(11):2669-2690.

[15] Zhang Li, Liu:Huaijin, Huang Ziqing, et al. Estudio sobre la extracción asistida por microondas de la curcumina de la cúrcuma [J]. Journal of Hunan Institute of Science and Technology (Natural Science Edition), 2009, 22(4): 71-74.

[16] Luo H, Li YF, Liu Y. Study on the extraction of curcumin by supercritical CO2 fluid extraction [J]. Modern Food Science and Technology, 2010, 26(4): 400-401, 405.

[17] Huang Huifang, Chen Yuexin, Lv Ping, et al. Estudio piloto sobre la extracción de curcumina por extracción supercrítica de CO2 [J]. Industria alimentaria, 2011, 32(1): 32-33.

[18] Yuan Peng, Chen Ying, Xiao Fa, et al. Actividad biológica y aplicación de la curcumina en alimentos [J]. Ciencia y tecnología de la industria alimentaria, 2012, 33(14): 371-375.

[19] Zhang Baojun, Li Chunlin. Curcumina Natural y su aplicación en bebidas de frutas y verduras [J]. Industria de bebidas, 2002, 6(5): 38-40.

[20] Zhang Baojun, Zhang Wei. Las funciones fisiológicas de la curcumina y su aplicación en fideos instantáneos [J]. China Food Additives, 2001(4): 37-39.

[21] Gao Hui, Jiang Jing, Sun Yafang, et al. Los efectos antibacterianos y conservantes de los subproductos de la curcumina en la producción de frutos secos [J]. Food and fermentación Industry, 2016, 42(6):112-116.

[22] Zhang Beining, Wang Ying, Liu Jiannan, et al. Estudio sobre el efecto de la curcumina en la preservación de las naranjas del ombligo [J]. Maquinaria agrícola, 2012(18):143-145.

[23] Hewlings S  J, Kalman D  S.  Curcumina: a   revisión  of  Sus efectos sobre la salud humana [J]. Foods, 2017, 6(10) :92.

[24] pulido-morán M, moreno-fernández J, Ramirez-Tortosa C, et La curcumina y la salud [J]. Moléculas, 2016, 21(3) :264.

[25]Joe B, Lokesh B R. Role of capsaicina, curcumin and Dietary n-3  Grasa grasa  Ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos ácidos  in   bajbaj  the   g  of   Especies reactivas del oxígeno En rat p eritoneal Macrófagos [J]. Biochim Biophys Acta, 1994, 1224:255-263.

[26]JianY T, Mai G F, Wang J D, et al. Efectos preventivos y terapéuticos del inhibinf-kappa B curcumin in rats colitis induced B y trinitrobenzene sulfonic acid[J]. Mundial J Gastroenterol, 2005, 12(1) :1747-1752.

[27]Li H, Sureda A, Devkota H  P, et Al. La curcumina, la especia dorada in  tratamiento Cardiovascular cardiovascular Enfermedades [J]. Avances en biotecnología, 2020, 38:1-15.

[28] Yu W, Wu J, i F, et al.  Curcumin   aliviar Diabéticos diabéticoscardiomyopathy in experimental diabetic  Ratas [J]. PLoS One, 2012, 7(12) : e52013.

[29] Wang Wang D, Veena  M  S, Stevenson Stevenson  K, et   al.   Liposoma - la curcumina encapsulada suprime la fila g del carcinoma de células escamde cabeza y cuello in vitro y en xenoinjera través de la inhibición del factor nuclear → B B y una vía endente independiente de akt [J]. Clinical Cancer Research, 2008, 14(19):6228-6236.  

[30] Ma J, Liu   J, Yu  H, et   al.   Curcumin   promueve  Regeneración nerviy recuperación funcional en modelo de rata de lesión por aplastnervioso [J]. Neuroscience Letters, 2013, 547(10):26-31.

[31] Xu C, Liu Y, Chen Y, et al. Progreso de la investigación sobre la actividad fisiológica, el metabolismo y la biodisponibilidad de la curcumina [J]. China Food Additives, 2016(9):203-210.

[32] Wu L. estudio sobre el proceso de extracción y la estabilidad de los flavonototales en jengibre [J]. Chinese condiments, 2017, 42(12): 71-74.

[33] Cai Jingjing, Zhang Xuwei, Wei Siqing, et al. Optimización del proceso de extracción de la curcumina a partir de jengibre por homogeneicombinada con método de solvente orgánico [J]. Chinese condiments, 2018, 43(7): 26-32.