Алкалоидна екстракция с помощта на сонда-Ultrasonicator

Алкалоидите са биоактивни съединения, които могат ефективно да бъдат извлечени от растенията с помощта на ултразвук. Алкалоидите проявяват широк спектър от биологични ефекти и по този начин се използват като фармацевтични продукти и терапевтични средства. Ултразвукова екстракция е предпочитаната техника за производство на висококачествени алкалоидни екстракти от растителен материал. Ултразвукова екстракция води до много високи добиви на алкалоид, докато времето за екстракция е кратко и ултразвуковото оборудване е безопасно и лесно за работа.

Високоефективна алкалоидна екстракция с помощта на ултразвук

Как ултразвукова екстракция насърчава изолирането на алкалоиди?
Ултразвукова екстракция използва нискочестотни ултразвукови вълни (например 20-26kHz честота) и ултразвук ефект на акустична кавитация. Ултразвуковите вълни с висока интензивност създават кавитационни мехурчета, които се сриват, генерирайки локално енергийно плътни температурни и температурни диференциали, както и мощни сили на срязване, които перфорират и разрушават клетъчните стени на растенията и растителната тъкан се отварят. Течният поток, генериран от кавитацията, насърчава масовия трансфер между вътреклетъчната матрица и околния разтворител, така че алкалоидите да се освободят ефективно. За ултразвукова алкалоидна екстракция растителният материал (например смлени изсушени листа) се поставя в разтворител, който обикновено е смес от вода и органичен разтворител като воден етанол. Установено е, че полярните разтворители като метанол и етанол са най-ефективни за високи добиви на алкалоиди. След кратка ултразвукова обработка на суспензията – състоящ се от растителен материал и разтворител – Алкалоидите се освобождават от растителните клетки и присъстват в разтворителя, откъдето могат да бъдат изолирани и пречистени (например с помощта на ротор-изпарител).

Основни предимства на ултразвукова алкалоидна екстракция

Ултразвукова екстракция се счита за превъзходна техника за екстракция за изолиране на алкалоиди от растителни материали, тъй като предлага няколко предимства, включително:

1. Повишена ефективност на извличане: Ултразвукова екстракция може да увеличи добива на алкалоиди с повече от 200% в сравнение с традиционните методи за екстракция.
2. Намалено време за екстракция: Ултразвуковата екстракция може значително да намали времето за екстракция, което позволява по-бърза и по-ефективна обработка на големи обеми растителен материал.
3. По-ниска консумация на разтворители: Ултразвуковата екстракция може да намали количеството разтворител, необходимо за екстракция, което води до намалена консумация на разтворител и намалено въздействие върху околната среда.
4. Селективна екстракция: Ултразвукова екстракция може да се използва за селективно извличане на някои алкалоиди чрез избор на подходящ разтворител, параметри на процеса и температура на екстракция. Тъй като нежеланите съединения са изоставени, чистотата на крайния продукт се подобрява.
5. Лесен за мащабиране: Ултразвукова екстракция може лесно да се мащабира, за да се справят с по-големи обеми растителен материал, което го прави подходящ за търговско производство. Ултразвуковите процеси могат да бъдат мащабирани линейно, което улеснява изпълнението в промишлен мащаб.

Като цяло, ултразвукова екстракция предлага по-бърз, по-ефективен и по-екологичен подход за изолиране на алкалоиди от растителни материали.

Ултразвукова алкалоидна екстракция от листата на гравиола дърво

Nolasco-González et al. (2022) изследва ефективността и ефикасността на ултразвуковата екстракция на биоактивни съединения, включително фенолни съединения, алкалоиди, ацетогенини (всички с висок антиоксидантен капацитет) от листата на растителния вид Annona muricata (гравиола дърво). За ултразвукова екстракция, те използват сонда тип ultrasonicator UP400S при следните условия: 80% амплитуда, 0.7 s импулсен цикъл, за 4.54 мин. Общите разтворими феноли (TSP) се екстрахират с помощта на 0,5 g изсушен прах от листа и 20 ml ацетон: вода (80:20 v/v). Ултразвуково произведен екстракт съдържа 178,48 mg / 100 ml разтворими феноли, 20,18 mg / 100 ml от общите флавоноиди, 27,81 mg / 100 ml хидролизиращи полифеноли, 167,07 mg / 100 ml кондензирани танини, 30,44 mg / 100 ml от общите алкалоиди и 14,62 mg / 100 ml от общите ацетогенини. Екстрактът, изолиран с ултрасоникатор тип сонда U400S (виж снимката вляво), показва висок антиоксидантен капацитет и по-високо съдържание на биоактивни съединения от ~ 6 до ~ 927 пъти от отвара или инфузия, в зависимост от вида на съединението. Двадесет и четири различни фенолни съединения са идентифицирани в пробите, а ултразвуково изолираният екстракт произвежда най-висока концентрация.
[срв. Nolasco-González et al., 2022]

Антиоксидантен капацитет на екстрактите, получени при оптимални условия на ултразвукова екстракция (ОАЕ), отвара и инфузия. Ултразвуковите екстракти постоянно показват значително по-висок антиоксидантен капацитет.
(Проучване и графика: ©Nolasco-González et al., 2022)

HPLC хроматограма на фенолни съединения от ултразвуково изолиран екстракт от листа на Annona muricata с помощта на ultrasonicator UP400S.
(1) шикимова киселина, (2) галова киселина, (3) протокатехуинова киселина, (4) неохлорогенна киселина,
(5) 3,4-дихидроксифенилоцетна, (6) 4-хидроксибензоена киселина, (7) хлорогенна киселина, (8) 4-хидроксифенил оцетна, (9) ванилова киселина, (10) сирингова киселина, (11) 3-хидроксибензоена киселина, (12) кафеена киселина, (13) 4-хидроксибензалдехид, (14) хомованилова киселина, (15) 3-(4-хидроксифенил), (16) p-кумарова киселина, (17) трансферулова киселина, (18) трансканелена киселина, (19) галокатехин, (20) епигалокатехин, (21) катехин, (22) епикатехин, (23) рутин, (24) елагова киселина.
(Проучване и графика: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) имаше подобни потвърдени резултати, тъй като те съобщават 2,3 пъти повече алкалоиди от листата на A. muricata, извлечени при ултразвук (340 W, 56 ◦ C, 30 минути) в сравнение с екстракцията на Soxhlet (7 часа, 80 ◦ C).

Индол алкалоид екстракция от Mimosa корен кора и Ayahuasca с помощта на Ultrasonicator

Кореновата кора на мимоза, както и листата на аяхуаска съдържат алкалоида N,N-диметилтриптамин (DMT). Диметилтриптаминът (ДМТ) понастоящем се изследва в клинични проучвания за неговите халюциногенни ефекти и следователно като потенциално лекарство за лечение на депресия и посттравматични стресови разстройства (ПТСР). Ultrasonication ефективно насърчава освобождаването и изолирането на алкалоида от корените на Mimosa hostilis и листата на Psychotria viridis (ayahuasca). Ултразвукова екстракция на ДМТ произвежда високи добиви в рамките на много кратко време. Съвместим с почти всеки разтворител, Hielscher сонда тип ultrasonicators се използват за производството на фармацевтични клас биоактивни съединения за използване при научни изследвания и медицински условия, както и за подготовка на проби преди аналитично качество и тестване на потентността. Ето защо, Hielscher ultrasonicators може да улесни медицински ДМТ и ботанически изследвания по много начини.
Най-честият източник на индоловия акалоид N,N-диметилтриптамин (DMT) в дървото jurema, той идва от корените на Mimosa hostilis (известни като jurema preta). Ayahuasca е традиционното име за друг растителен вид, в който листата на храста Psychotria viridis са богати на ДМТ.
Както кореновата кора на мимоза (също mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; abbrev. MHRB), така и листата на аяхуаска съдържат различни биоактивни съединения, които понастоящем се изследват в клинични проучвания относно техния потенциал като терапевтично лекарство. Кореновата кора на мимоза съдържа танини, сапонини, триптамини, алкалоиди, липиди, фитоиндоли, ксилоза, фитостероли, глюкозиди, рамноза, арабиноза, метоксихалкони, лупеол и кукулканини. Тези биоактивни съединения могат да бъдат ефективно извлечени от кореновата кора с помощта на сонда тип ultrasonicators. Ултразвукова екстракция е най-добрата техника за изолиране на целеви вещества като алкалоиди от ботанически материал като мимоза корен кора и ayahuasca листа. Sonication превъзхожда чрез даване на високи добиви в рамките на много кратко време за екстракция. Леките условия на процеса осигуряват най-високо качество на екстракта, предотвратявайки нежеланото разграждане на активните молекули.

Екстракционна установка за ботаническа изолация: ултразвуков тип сонда UP400St, вакуумен филтър Büchi и ротор-изпарител за извличане на фитохимикали като алкалоиди и феноли.

Hielscher Ultrasonicators за ефективна алкалоидна екстракция

Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и разпространява високопроизводителни ултразвукови екстрактори, които се използват за научни изследвания, както и за производството на фармацевтични екстракти.

Hielscher Ultrasonicators за превъзходна ефективност на екстракция

Ултразвуковата екстракция е научно доказана техника с изключително висока ефективност по отношение на извличането на биоактивни съединения от растения. Докато традиционните методи често отнемат много време (няколко часа до дни), ултразвуковата ботаническа екстракция отнема само няколко минути.

Висок добив на екстракция и превъзходно качество на екстракта с Hielscher Ultrasonicators

Ултразвуковата екстракция позволява пълното освобождаване на биоактивни съединения от растителния материал. Ултразвукова кавитация разбива клетъчната матрица и освобождава биоактивните молекули ефективно в околния разтворител. Сравнителни проучвания показват, че ултразвук дава по-високи добиви екстракт в сравнение с други техники за екстракция (например Soxhlet, мацерация, отвара, инфузия). Ултразвукова екстракция е съвместима с всеки разтворител и позволява по този начин също за използване на много мек разтворител като вода или воден етанол. Що се отнася до специфичните изисквания за екстракция, могат да бъдат избрани полярни и неполярни разтворители и превключването между разтворителите не е проблем. Прецизният контрол върху параметрите на процеса (напр. амплитуда), използването на меки разтворители и точният контрол на температурата предотвратяват разграждането и замърсяването на биоактивните съединения (например алкалоиди, полифеноли, флавоноиди, канабиноиди и др.) по време на ултразвукова екстракция.

Универсално приложение на Hielscher Ultrasonicators

Докато алтернативни техники за екстракция (например, суперкритичен CO2, екстракция разтворител, просмукване и т.н.) често са приложими само за екстракция на специфични молекули в зависимост от молекулното тегло, разтворимост и чувствителност към топлина, екстракцията с Hielscher високопроизводителни ultrasonicators позволяват гъвкава екстракция на всяко ботаническо съединение. Ултразвуковата екстракция може надеждно да се прилага за извличане на широкоспектърни екстракти, съдържащи биоактивни съединения като полифеноли, алкалоиди, антрахинони, флавоноиди, гликозиди, липиди, пектин и полизахариди.

Отлична енергийна ефективност и екологичност

Консумацията на енергия при ултразвукова екстракция е далеч по-малка от традиционните методи за извличане на лечебни съединения от растения.

Надеждност, дължаща се на стандартизация на процесите с Hielscher ултразвук

Hielscher ultrasonicators позволяват прецизен контрол върху всички ултразвукови параметри на процеса като амплитуда, интензивност, продължителност и температура. Параметрите на процеса могат лесно да се контролират и непрекъснато се наблюдават. Освен това всички параметри на процеса автоматично се протоколират като CSV файл на вградена SD-карта. Това позволява на оператора да преразгледа ултразвук писти, за оптимизиране на процеса на извличане и да се гарантира постоянно качество на екстракта. Hielscher ultrasonicators позволяват на производителите да произвеждат ботанически екстракти с най-високо качество и да улеснят изпълнението на добрата производствена практика (GMP).

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: