Екстракция на алкалоиди с помощта на сонда-ултразвук

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

Високоефективна екстракция на алкалоиди с помощта на мощен ултразвук

Как ултразвуковата екстракция насърчава изолирането на алкалоиди?
Ултразвуковата екстракция използва нискочестотни ултразвукови вълни (напр. честота 20-26kHz) и ултразвуковия ефект на акустична кавитация. Високоинтензивните ултразвукови вълни създават кавитационни мехурчета, които се срутват, генерирайки локално енергийно плътни налягане и температурни разлики, както и мощни сили на срязване, които перфорират и разрушават растителните клетъчни стени и растителната тъкан. Течният поток, генериран от кавитацията, насърчава преноса на маса между вътреклетъчния матрикс и околния разтворител, така че алкалоидите да се освобождават ефективно. За ултразвукова екстракция на алкалоиди растителният материал (напр. 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 (напр. с помощта на ротор-изпарител).

Основни предимства на ултразвуковата екстракция на алкалоиди

Ултразвуковата 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: Ултразвуковата 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, позволявайки по-бърза и по-ефективна обработка на големи обеми растителен материал.
3. По-ниска консумация на разтворител: Ултразвуковата екстракция може да намали количеството разтворител, необходимо за екстракцията, което води до намалена консумация на разтворител и намалено въздействие върху околната среда.
4. Селективна екстракция: Ултразвуковата екстракция може да се използва за селективно извличане на определени алкалоиди чрез избор на подходящ разтворител, параметри на процеса и температура на екстракция. Тъй като нежеланите съединения остават, чистотата на крайния продукт се подобрява.
5. Лесен за мащабиране: Ултразвуковата екстракция може лесно да се увеличи, за да се справи с по-големи обеми растителен материал, което я прави подходяща за търговско производство. Ултразвуковите процеси могат да се мащабират линейно, което улеснява изпълнението в индустриален мащаб.

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

Ултразвукова екстракция на алкалоиди от листата на дървесното 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 (кисело дърво). За ултразвукова екстракция те използваха ултразвуковия ултрасонатор тип сонда UP400S при следните условия: 80% амплитуда, 0,7 s импулсен цикъл, за 4,54 мин. Общите разтворими феноли (TSP) се извличат с помощта на 0,5 g прах от изсушени листа и 20 ml ацетон: вода (80:20 v/v). Ултразвуково произведеният екстракт съдържа 178,48 mg/100 ml разтворими феноли, 20,18 mg/100 ml общи флавоноиди, 27,81 mg/100 ml хидролизиращи се полифеноли, 167,07 mg/100 ml кондензирани танини, 30,44 mg/100 ml общи алкалоиди и 14,62 mg/100 ml общи ацетогенини. Екстрактът, изолиран с ултразвуковия ултразвук тип сонда U400S (вижте снимката вляво), показва висок антиоксидантен капацитет и по-високо съдържание на биоактивни съединения от ~6 до ~927 пъти от отварата или инфузията, в зависимост от вида на съединението. Двадесет и четири различни фенолни съединения са идентифицирани в пробите и ултразвуково изолираният екстракт произвежда най-висока концентрация.
[вж. Nolasco-González et al., 2022]

Антиоксидантен капацитет на екстрактите, получени чрез оптималните 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 ултразвуковия апарат UP400S.
(1) шикимова киселина, (2) галова киселина, (3) протокатехуева киселина, (4) неохлорогенова киселина,
(5) 3,4-дихидроксифенилоцетна, (6) 4-хидроксибензоена киселина, (7) хлорогенова киселина, (8) 4-хидроксифенилоцетна киселина, (9) ванилова киселина, (10) сирингова киселина, (11) 3-хидроксибензоена киселина, (12) кофеена киселина, (13) 4-хидроксибензалдехид, (14) хомованилова киселина, (15) 3-(4-хидроксифенил), (16) p-кумарова киселина, (17) трансферулова киселина, (18) транс-канеленова киселина, (19) галокатехин, (20) епигалокатехин, (21) катехин,(22) епикатехин, (23) рутин, (23) рутин, (24) елагова киселина.
(Проучване и графика: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) имат подобни потвърдени резултати, тъй като съобщават за 2,3 пъти повече алкалоиди от листата на A. muricata, извлечени под ултразвук (340 W, 56◦C, 30 min) в сравнение с екстракцията на Soxhlet (7 h, 80◦C).

Извличане на индол алкалоид от кора на корен на мимоза и аяхуаска с помощта на ултразвук

Кората от корен на мимоза, както и листата на аяхуаска, съдържат алкалоида N,N-диметилтриптамин (DMT). Диметилтриптаминът (ДМТ) в момента се изследва в клинични изпитвания за неговите халюциногенни ефекти и следователно като потенциално лекарство за лечение на депресия и посттравматични стресови разстройства (ПТСР). Ултразвукът ефективно насърчава освобождаването и изолирането на алкалоида от корените на Mimosa hostilis и листата на Psychotria viridis (аяуаска). Ултразвуковата екстракция на DMT дава високи добиви за много кратко време. Съвместими с почти всеки разтворител, ултразвуковите апарати от сондова тип Hielscher се използват за производство на биоактивни съединения от фармацевтичен клас за използване в изследователски и медицински условия, както и за подготовка на проби преди аналитично тестване на качеството и ефикасността. Следователно ултразвуковите апарати на Hielscher могат да улеснят медицинските ДМТ и ботаническите изследвания по много начини.
Най-често срещаният източник на индол акалоид N,N-диметилтриптамин (DMT) в дървото jurema, той идва от корените на Mimosa hostilis (известни като jurema preta). Аяхуаска е традиционното име на друг растителен вид, при който листата на храста Psychotria viridis са богати на DMT.
Както кората от корен на мимоза (също mimosa tenuiflora, кора от корен на Mimosa Hostilis; съкратено MHRB), така и листата на аяхуаската съдържат различни биоактивни съединения, които в момента се изследват в клинични изпитвания по отношение на техния потенциал като терапевтично лекарство. Кората от корен на мимоза съдържа танини, сапонини, триптамини, алкалоиди, липиди, фитоиндоли, ксилоза, фитостероли, глюкозиди, рамноза, арабиноза, метоксихалкони, лупеол и кукулканини. Тези биоактивни съединения могат ефективно да бъдат извлечени от кореновата кора с помощта на ултразвукораздвижни апарати. Ултразвуковата екстракция е превъзходната техника за изолиране на целеви вещества като алкалоиди от ботанически материали като кора от корен на мимоза и листа от аяхуаска. Соникацията се отличава с това, че дава високи добиви за много кратко време за екстракция. Меките условия на процеса осигуряват най-високо качество на екстракта, предотвратявайки нежеланото разграждане на активните молекули.

Настройка за екстракция за ботаническа изолация: Ултразвуков ултразвуков UP400ST тип сонда, вакуумен филтър Büchi и ротор-изпарител за извличане на фитохимикали като алкалоиди и феноли.

Ултразвукови апарати Hielscher за ефективно извличане на алкалоиди

Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и разпространява високоефективни ултразвукови екстрактори, които се използват за научни изследвания, както и за производство на фармацевтични екстракти.
Превъзходна ефективност на извличане: 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 (от няколко часа до дни), ултразвуковата ботаническа екстракция отнема само няколко минути.

Висок добив на екстракция и превъзходно качество на екстракта с ултразвукови апарати Hielscher

Ултразвуковата екстракция позволява пълното освобождаване на биоактивни съединения от растителния материал. Ултразвуковата кавитация разрушава клетъчния матрикс и освобождава биоактивните молекули ефективно в околния разтворител. Сравнителните проучвания показват, че ултразвукът дава по-високи добиви на екстракт от други техники за екстракция (напр. Сокслет, мацерация, отвара, инфузия). Ултразвуковата екстракция е съвместима с всеки разтворител и по този начин позволява използването на много мек разтворител като вода или воден етанол. По отношение на специфичните изисквания за екстракция, могат да бъдат избрани полярни и неполярни разтворители и превключването между разтворители 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 биоактивни съединения (напр. алкалоиди, полифеноли, флавоноиди, канабиноиди и др.) по време на ултразвукова екстракция.

Универсално приложение на ултразвукови апарати Hielscher

Докато алтернативните техники за екстракция (напр. свръхкритичен CO2, екстракция с разтворител, перколация и т.н.) често са приложими само за екстракция на специфични молекули в зависимост от молекулното тегло, разтворимостта и чувствителността към топлина, екстракцията с високоефективни ултразвукови апарати Hielscher позволява универсална екстракция на всяко ботаническо съединение. Ултразвуковата екстракция може надеждно да се приложи за екстракция 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 лекарствени съединения от растения.

Надеждност благодарение на стандартизацията на процеса с Hielscher Ultrasonics

Ултразвуковите апарати на Hielscher позволяват прецизен контрол върху всички параметри на ултразвуковия процес като амплитуда, интензивност, продължителност и температура. Параметрите на процеса могат лесно да се контролират и да се следят непрекъснато. Освен това всички параметри на процеса автоматично се протоколират като CSV файл на вградена SD-карта. Това позволява на оператора да преразгледа ултразвука, да оптимизира процеса на извличане и да осигури постоянно качество на екстракта. Ултразвуковите апарати Hielscher позволяват на производителите да произвеждат растителни екстракти с превъзходно качество и улесняват изпълнението на добрата производствена практика (GMP).

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати: