استخراج قلويد باستخدام مسبار الموجات فوق الصوتية
قلويدات هي مركبات نشطة بيولوجيا ، والتي يمكن استخراجها بكفاءة من النباتات باستخدام الموجات فوق الصوتية. تظهر قلويدات مجموعة واسعة من الآثار البيولوجية وبالتالي تستخدم كأدوية وعلاجات. استخراج بالموجات فوق الصوتية هو التقنية المفضلة لإنتاج مقتطفات قلويد عالية الجودة من المواد النباتية. ينتج عن الاستخراج بالموجات فوق الصوتية غلة قلوية عالية جدا ، في حين أن وقت الاستخراج قصير ومعدات الموجات فوق الصوتية آمنة وسهلة التشغيل.
استخراج قلويد عالي الكفاءة باستخدام الموجات فوق الصوتية
كيف يعزز الاستخراج بالموجات فوق الصوتية عزل قلويدات؟
يستخدم الاستخراج بالموجات فوق الصوتية موجات الموجات فوق الصوتية منخفضة التردد (مثل تردد 20-26 كيلو هرتز) وتأثير الموجات فوق الصوتية للتجويف الصوتي. تخلق الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة فقاعات تجويف تنهار ، مما يولد ضغطا كثيفا للطاقة محليا وفروقا في درجات الحرارة بالإضافة إلى قوى قص قوية ، والتي تثقب وتكسر جدران الخلايا النباتية والأنسجة النباتية المفتوحة. يعزز تدفق السائل الناتج عن التجويف نقل الكتلة بين المصفوفة داخل الخلايا والمذيب المحيط بحيث يتم إطلاق قلويدات بكفاءة. لاستخراج قلويد بالموجات فوق الصوتية ، يتم وضع المواد النباتية (مثل الأوراق المجففة الأرض) في مذيب ، والذي عادة ما يكون خليطا من الماء ومذيبا عضويا مثل الإيثانول المائي. تم العثور على المذيبات القطبية مثل الميثانول والإيثانول لتكون الأكثر كفاءة لإنتاجية قلوية عالية. بعد علاج قصير بالموجات فوق الصوتية للملاط – تتكون في المواد النباتية والمذيبات – يتم إطلاق القلويدات من الخلايا النباتية وهي موجودة في المذيب ، حيث يمكن عزلها وتنقيتها (على سبيل المثال باستخدام مبخر دوار).
الموجات فوق الصوتية UP400St لاستخراج قلويد من المواد النباتية.
المزايا الرئيسية لاستخراج قلويد بالموجات فوق الصوتية
يعتبر الاستخراج بالموجات فوق الصوتية تقنية استخراج متفوقة لعزل قلويدات من المواد النباتية لأنها توفر العديد من المزايا ، بما في ذلك:
- زيادة كفاءة الاستخراج: استخراج بالموجات فوق الصوتية يمكن أن تزيد من غلة قلويدات بأكثر من 200 ٪ مقارنة بطرق الاستخراج التقليدية.
- تقليل وقت الاستخراج: استخراج بالموجات فوق الصوتية يمكن أن تقلل بشكل كبير من وقت الاستخراج ، مما يسمح لمعالجة أسرع وأكثر كفاءة لكميات كبيرة من المواد النباتية.
- انخفاض استهلاك المذيبات: يمكن أن يقلل الاستخراج بالموجات فوق الصوتية من كمية المذيبات المطلوبة للاستخراج ، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك المذيبات وتقليل التأثير البيئي.
- الاستخراج الانتقائي: يمكن استخدام الاستخراج بالموجات فوق الصوتية لاستخراج قلويدات معينة بشكل انتقائي عن طريق اختيار المذيب المناسب ومعلمات العملية ودرجة حرارة الاستخراج. مع ترك المركبات غير المرغوب فيها ، يتم تحسين نقاء المنتج النهائي.
- سهولة التوسع: يمكن توسيع نطاق الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بسهولة للتعامل مع كميات أكبر من المواد النباتية ، مما يجعلها مناسبة للإنتاج التجاري. يمكن تحجيم العمليات بالموجات فوق الصوتية خطيا ، مما يسهل التنفيذ على نطاق صناعي.
بشكل عام ، يوفر الاستخراج بالموجات فوق الصوتية نهجا أسرع وأكثر كفاءة وأكثر صداقة للبيئة لعزل قلويدات من المواد النباتية.
استخراج قلويد بالموجات فوق الصوتية من أوراق شجرة قشطة شائكة
Nolasco-González et al. (2022) بحثت في فعالية وكفاءة الاستخراج بالموجات فوق الصوتية للمركبات النشطة بيولوجيا بما في ذلك المركبات الفينولية والقلويات والأسيتوجينين (جميعها ذات قدرة عالية على مضادات الأكسدة) من أوراق الأنواع النباتية Annona muricata (شجرة قشطة شائكة). لاستخراج بالموجات فوق الصوتية ، استخدموا الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار UP400S في الظروف التالية: سعة 80٪ ، دورة نبض 0.7 ثانية ، لمدة 4.54 دقيقة. تم استخلاص إجمالي الفينولات القابلة للذوبان (TSP) باستخدام 0.5 جم من مسحوق الأوراق المجففة و 20 مل من الأسيتون: الماء (80:20 فولت / فولت). يحتوي المستخلص المنتج بالموجات فوق الصوتية على 178.48 مجم / 100 مل من الفينولات القابلة للذوبان ، 20.18 مجم / 100 مل من إجمالي مركبات الفلافونويد ، 27.81 مجم / 100 مل من البوليفينول القابل للتحلل المائي ، 167.07 مجم / 100 مل من العفص المكثف ، 30.44 مجم / 100 مل من إجمالي قلويدات و 14.62 مجم / 100 مل من إجمالي الأسيتوجينين. أظهر المستخلص المعزول باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار U400S (انظر الصورة اليسرى) قدرة عالية مضادة للأكسدة ومحتوى أعلى من المركبات النشطة بيولوجيا من ~ 6 إلى ~ 927 ضعفا من ديكوتيون أو التسريب ، اعتمادا على نوع المركب. تم تحديد أربعة وعشرين مركبا فينوليا مختلفا في العينات ، وأنتج المستخلص المعزول بالموجات فوق الصوتية أعلى تركيز.
[راجع نولاسكو غونزاليس وآخرون ، 2022]
قدرة مضادات الأكسدة من المستخلصات التي تم الحصول عليها من خلال الظروف المثلى للاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية (الإمارات العربية المتحدة) ، ديكوتيون وتسريب. تظهر المستخلصات بالموجات فوق الصوتية باستمرار قدرة مضادة للأكسدة أعلى بكثير.
(الدراسة والرسم: ©نولاسكو غونزاليس وآخرون ، 2022)
كروماتوجرام HPLC للمركبات الفينولية من مستخلص معزول بالموجات فوق الصوتية لأوراق Annona muricata باستخدام الموجات فوق الصوتية UP400S.
(1) حمض الشيكيميك ، (2) حمض الغال ، (3) حمض البروتوكاتيكويك ، (4) حمض الكلوروجينيك الحديث ،
(5) 3،4-ثنائي هيدروكسي فينيل أسيتيك ، (6) حمض 4-هيدروكسي بنزويك ، (7) حمض الكلوروجينيك ، (8) 4-هيدروكسي فينيل الخليك ، (9) حمض الفانيليك ، (10) حمض السرنجيك ، (11) حمض 3-هيدروكسي بنزويك ، (12) حمض الكافيين ، (13) 4-هيدروكسي بنزالديهيد ، (14) حمض الهوموفانيليك ، (15) 3- (4-هيدروكسي فينيل) ، (16) حمض الكوماريك ، (17) حمض عبر الفيروليك ، (18) حمض ترانس سيناميك ، (19) غالوكاتشين ، (20) إبيغالوكاتشين ، (21) كاتشين ، (22) إبيكاتشين ، (23) روتين ، (24) حمض الإيلاجيك.
(الدراسة والرسم: ©نولاسكو غونزاليس وآخرون ، 2022)
كان لدى Lee et al. (2021) نتائج مؤكدة مماثلة حيث أبلغوا عن قلويدات أكثر بمقدار 2.3 مرة من أوراق A. muricata المستخرجة تحت الموجات فوق الصوتية (340 واط ، 56 درجة مئوية ، 30 دقيقة) مقارنة باستخراج Soxhlet (7 ساعات ، 80 درجة مئوية).
مستخرج بالموجات فوق الصوتية UIP1000hdT مع محرك لاستخراج قلويد في وضع الدفعات.
استخراج قلويد الإندول من لحاء جذر الميموزا وآياهواسكا باستخدام الموجات فوق الصوتية
يحتوي لحاء جذر الميموزا وكذلك أوراق آياهواسكا على قلويد N ، N-ثنائي ميثيل تريبتامين (DMT). يتم حاليا بحث ثنائي ميثيل تريبتامين (DMT) في التجارب السريرية لآثاره المهلوسة وبالتالي كدواء محتمل لعلاج الاكتئاب واضطرابات ما بعد الصدمة (PTSD). الموجات فوق الصوتية يعزز بشكل فعال إطلاق وعزل قلويد من جذور الميموزا hostilis وأوراق Psychotria viridis (ayahuasca). استخراج DMT بالموجات فوق الصوتية ينتج غلات عالية في غضون فترة زمنية قصيرة جدا. متوافق مع أي مذيب تقريبا، وتستخدم الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق Hielscher لإنتاج المركبات النشطة بيولوجيا من الدرجة الدوائية للاستخدام في إطار البحوث والإعدادات الطبية وكذلك لإعداد عينة قبل الجودة التحليلية واختبار الفاعلية. ولذلك، Hielscher الموجات فوق الصوتية يمكن تسهيل DMT الطبية والبحوث النباتية بطرق عديدة.
المصدر الأكثر شيوعا للإندول أكالويد N ، N-dimethyltryptamine (DMT) في شجرة jurema ، يأتي من جذور Mimosa hostilis (المعروفة باسم jurema preta). Ayahuasca هو الاسم التقليدي لأنواع نباتية أخرى ، حيث تكون أوراق شجيرة Psychotria viridis غنية ب DMT.
يحتوي كل من لحاء جذر الميموزا (أيضا mimosa tenuiflora و Mimosa Hostilis Root Bark ؛ اختصار MHRB) وأوراق آياهواسكا على العديد من المركبات النشطة بيولوجيا ، والتي يتم بحثها حاليا في التجارب السريرية فيما يتعلق بإمكاناتها كدواء علاجي. يحتوي لحاء جذر الميموزا على العفص ، الصابونين ، التربتامين ، القلويات ، الدهون ، فيتويندول ، زيلوز ، فيتوستيرول ، جلوكوزيدات ، رامنوز ، أرابينوز ، ميثوكسيكالكون ، لوبيول وكوكولكانين. يمكن استخراج هذه المركبات النشطة بيولوجيا بكفاءة من لحاء الجذر باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار. الاستخراج بالموجات فوق الصوتية هو التقنية المتفوقة لعزل المواد المستهدفة مثل قلويدات من المواد النباتية مثل لحاء جذر الميموزا وأوراق آياهواسكا. يتفوق Sonication من خلال إعطاء عوائد عالية في غضون فترة استخراج قصيرة جدا. تضمن ظروف المعالجة المعتدلة أعلى جودة استخراج تمنع التدهور غير المرغوب فيه للجزيئات النشطة.
إعداد الاستخراج للعزل النباتي: مسبار من نوع ultrasonicator UP400St، مرشح فراغ Büchi ومبخر دوار لاستخراج المواد الكيميائية النباتية مثل القلويدات والفينولات.
مستخرج الموجات فوق الصوتية UIP2000hdT مع دفعة الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة الدوائية للإنتاج الصناعي لمستخلصات قلويد.
Hielscher الموجات فوق الصوتية لاستخراج قلويد كفاءة
Hielscher Ultrasonics تصاميم وتصنيع وتوزيع مستخلصات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء، والتي تستخدم للبحث العلمي، فضلا عن إنتاج مقتطفات من الدرجة فارما.
Hielscher الموجات فوق الصوتية لكفاءة استخراج متفوقة
الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية هو تقنية مثبتة علميا ذات كفاءة عالية غير عادية فيما يتعلق باستخراج المركبات النشطة بيولوجيا من النباتات. في حين أن الطرق التقليدية غالبا ما تستغرق وقتا طويلا (عدة ساعات حتى أيام) ، فإن استخراج النباتات بالموجات فوق الصوتية يستغرق بضع دقائق فقط.
ارتفاع استخراج الغلة ومتفوقة استخراج الجودة مع Hielscher الموجات فوق الصوتية
يسمح الاستخراج المدفوع بالموجات فوق الصوتية بالإفراج الكامل عن المركبات النشطة بيولوجيا من المواد النباتية. التجويف بالموجات فوق الصوتية يكسر المصفوفة الخلوية ويطلق الجزيئات النشطة بيولوجيا بكفاءة في المذيب المحيط. أظهرت الدراسات المقارنة أن صوتنة يعطي غلة استخراج أعلى من تقنيات الاستخراج الأخرى (مثل Soxhlet ، النقع ، ديكوتيون ، التسريب). استخراج بالموجات فوق الصوتية متوافق مع أي مذيب ويسمح بالتالي أيضا لاستخدام مذيب معتدل جدا مثل الماء أو الإيثانول المائي. فيما يتعلق بمتطلبات الاستخراج المحددة ، يمكن اختيار المذيبات القطبية وغير القطبية ولا يمثل التبديل بين المذيبات مشكلة. التحكم الدقيق في معلمات العملية (مثل السعة) ، واستخدام المذيبات الخفيفة والتحكم الدقيق في درجة الحرارة يمنع تدهور وتلوث المركبات النشطة بيولوجيا (مثل القلويات والبوليفينول والفلافونويد والقنب وما إلى ذلك) أثناء الاستخراج بالموجات فوق الصوتية.
تطبيق تنوعا من Hielscher الموجات فوق الصوتية
في حين أن تقنيات الاستخراج البديلة (على سبيل المثال ، CO2 فوق الحرجة ، واستخراج المذيبات ، والترشيح ، وما إلى ذلك) غالبا ما تكون قابلة للتطبيق فقط لاستخراج جزيئات معينة اعتمادا على الوزن الجزيئي ، والذوبان والحساسية للحرارة ، فإن الاستخراج باستخدام الموجات فوق الصوتية عالية الأداء Hielscher تسمح باستخراج متعدد الاستخدامات لأي مركب نباتي. يمكن تطبيق الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية بشكل موثوق لاستخراج مستخلصات واسعة الطيف تحتوي على مركبات نشطة بيولوجيا مثل البوليفينول والقلويات والأنثراكينون والفلافونويد والجليكوسيدات والدهون والبكتين والسكريات.
كفاءة ممتازة في استخدام الطاقة وصديقة للبيئة
استهلاك الطاقة للاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية أقل بكثير من الطرق التقليدية في استخراج المركبات الطبية من النباتات.
الموثوقية بسبب توحيد العملية مع Hielscher الموجات فوق الصوتية
Hielscher الموجات فوق الصوتية تسمح للسيطرة الدقيقة على جميع المعلمات عملية الموجات فوق الصوتية مثل السعة, كثافة, مدة, ودرجة الحرارة. يمكن التحكم في معلمات العملية بسهولة ومراقبتها باستمرار. بالإضافة إلى ذلك ، يتم بروتوكول جميع معلمات العملية تلقائيا كملف CSV على بطاقة SD مدمجة. يتيح ذلك للمشغل مراجعة عمليات تشغيل الصوتنة ، لتحسين عملية الاستخراج وضمان جودة استخراج متسقة. Hielscher الموجات فوق الصوتية تمكن الشركات المصنعة لإنتاج مقتطفات نباتية ذات جودة عالية وتسهيل تحقيق ممارسات التصنيع الجيدة (GMP).
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500ML | 10 إلى 200ML / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000ML | 20 إلى 400ML / دقيقة | Uf200 ः ر، UP400St |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000hdT |
| 15 إلى 150 لتر | 3 إلى 15 لتر/دقيقة | UIP6000hdT |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.
الأدب / المراجع
- Nolasco-González, Y.; Chacón-López, M.A.; Ortiz-Basurto, R.I.; Aguilera-Aguirre, S.; González-Aguilar, G.A.; Rodríguez-Aguayo, C.; Navarro-Cortez, M.C.; García-Galindo, H.S.; García-Magaña, M.d.L.; Meza-Espinoza, L.; Montalvo-González, E. (2022): Annona muricata Leaves as a Source of Bioactive Compounds: Extraction and Quantification Using Ultrasound. Horticulturae 2022, 8, 560.
- Aguilar-Hernandez, G., Zepeda-Vallejo, L. G., Lourdes Garcia-Magana, M. D., de los Angeles Vivar-Vera, M., Perez-Larios, A., Giron-Perez, M. I., Coria-Tellez, A. V., Rodriguez-Aguayo, C., Montalvo-Gonzalez, E. (2020): Extraction of Alkaloids Using Ultrasound from Pulp and By-Products of Soursop Fruit (Annona muricata L.). Applied Sciences, Vol. 10, No. 14, 15 July 2020.
- Chia Hau Lee, Ting Hun Lee, Pei Ying Ong, Syie Luing Wong, Norfadilah Hamdan, Amal A.M. Elgharbawy, Nurul Alia Azmi (2021): Integrated ultrasound-mechanical stirrer technique for extraction of total alkaloid content from Annona muricata. Process Biochemistry, Volume 109, 2021. 104-116.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
حقائق تستحق العلم
ما هي قلويدات؟
تشكل القلويدات فئة من المركبات النيتروجينية التي تحدث بشكل طبيعي ذات الوزن الجزيئي المنخفض والتي توجد بشكل متكرر كمستقلبات ثانوية في المملكة النباتية. يحتوي قلويد على ذرة نيتروجين واحدة على الأقل. يتم تصنيع قلويدات كيميائيا حيويا من أحد الأحماض الأمينية الثلاثة الشائعة التالية – ليسين ، تيروزين وتريبتوفان.
في النباتات ، توجد قلويدات بشكل عام كأملاح للأحماض العضوية مثل أحماض الخليك والماليك واللاكتيك والستريك والأكساليك والطرطريك والتانيك وغيرها من الأحماض. تحدث بعض قلويدات القاعدية الضعيفة (مثل النيكوتين) بحرية في الطبيعة. تحدث بعض القلويدات أيضا كجليكوسيدات للسكر مثل الجلوكوز والرامنوز والجالاكتوز ، على سبيل المثال ، قلويدات مجموعة سولانوم (سولانين) ، مثل أميدات (بيبيرين) واسترات (الأتروبين ، الكوكايين) للأحماض العضوية (راجع Ramawat et al. ، 2009).
العديد من قلويدات هي مركبات نشطة بيولوجيا تظهر تأثيرات طبية أو علاجية. على سبيل المثال ، يتم استخدام أنواع معينة من قلويدات لعلاج الأمراض المختلفة بما في ذلك الملاريا ومرضى السكري وأنواع معينة من السرطان وضعف القلب والاكتئاب وما إلى ذلك.
نظرا لأن العديد من قلويدات تظهر خصائص نشطة بيولوجيا قوية ، فقد تم اعتماد استخدامها كمستحضرات صيدلانية ومخدرات ومنشطات وسموم أو قيد البحث العلمي. يستخدم المورفين ، وهو قلويد معروف من خشخاش Papaver somniferum ، كدواء صيدلاني في طب اليوم. الكينين والكوديين نوعان آخران من قلويدات تستخدم للأغراض الطبية. تحت إشراف طبي وبجرعات موصوفة طبيا ، قلويدات مفيدة دوائيا. ومع ذلك ، عند استخدامها بشكل خاطئ ، يمكن أن تكون بعض قلويدات سامة عند تناول جرعات عالية. يستخدم الإستركنين القلوي على سبيل المثال كسم فعال للغاية يستخدم كمبيد للآفات ضد الفقرات الصغيرة.
أمثلة على بعض قلويدات في النباتات
Compounds
Plant Source
Effects and Applications
Morphine
Papaver somniferum
Analgesic
Camptothecin
Camptotheca acuminata
Anticancer
Atropine
Hyoscyamus niger
Treatment of intestinal spasms, antidote to other poisons
Vinblastine
Catharanthus roseus
Anticancer
Codeine
Papaver somniferum
Analgesic, antitusive
Caffeine
Coffea arabica
Stimulant, natural pesticide
Nicotine
Nicotiana tabacum
Stimulant, tranquillizer
Cocaine
Erythroxylon coca
Stimulant of the central nervous system, local anesthetic
N,N-dimethyltryptamine
Mimosa hostilis, Psychotria viridis
Hallucinogenic, entheogenic
Mitragynine
Mitragyna speciosa
Analgesic, psychoactive
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.