Високоефективна екстракция на артемизинин със соникация
Артемизининът може ефективно да се извлича с помощта на високоефективна ултразвук. Ултразвуковата екстракция дава много високи добиви на артемизинин с помощта на меки разтворители. Процесът на екстракция с помощта на ултразвук се ускорява драстично. Условията на обработка в ултразвуковите екстрактори са прецизно контролирани, което позволява да се предотврати разграждането на термочувствителната биомолекула артемизинин.
Екстракция на артемизинин
Артемизинин е биоактивна молекула, присъстваща в трихомните жлези на растението Artemisia annua, която се използва като лекарство против малария и показва висок потенциал като лекарство за лечение на няколко други заболявания, включително рак и SARS-CoV-2. Традиционният метод на екстракция включва токсични разтворители и е скъп, неоптимален процес. За да се произвежда артемизинин в голям мащаб при екологично и икономически благоприятни условия, е необходима ефективна и екологична техника на екстракция. Ултразвуковата екстракция е широко утвърден метод за екстракция, който може да се използва в комбинация с вода или етанол като нетоксични разтворители. Вече е доказано, че ултразвуковата екстракция води до високи добиви на артемизинин, така че производството на артемизинин може бързо да се мащабира до големи обеми. Оборудването за ултразвукова екстракция за партидна и поточна обработка на индустриално ниво е лесно достъпно.
Ултразвуков екстрактор UIP2000hdT за промишлена партидна екстракция на артемизинин от листа на Artemisia annua.
Ултразвукова екстракция на артемизинин от Artemisia annua
Използването на мощен ултразвук за екстракция превъзхожда други методи за екстракция по различни основни фактори, включително добив, време за екстракция, екологичност и рентабилност.
Недостатъците на традиционната екстракция на артемизинин
Традиционните методи за екстракция на артемизинин отнемат много време, могат да увредят биоактивните молекули артемизинин поради приложените високи температури и да имат силно въздействие върху околната среда поради органичните разтворители, използвани при високи температури. Освен това в процеса надолу по веригата е необходимо обширно пречистване, за да се отстранят примесите от суровия екстракт.
Предимствата на ултразвуковата екстракция на артемизинин
Прилагането на мощен ултразвук за екстракция има няколко положителни ефекта, които засилват процеса на екстракция: Високоефективният ултразвук създава акустична кавитация. Тази акустична кавитация насърчава ботаническата екстракция чрез клетъчно разрушаване, така че уловените биомолекули се освобождават от клетъчната матрица на растението. Освен това кавитационните сили засилват масовия трансфер, транспортирайки биомолекулите като артемизинин ефективно в околния разтворител. Принципът на работа на ултразвуковата екстракция може да бъде допринесен за чисто механични сили на кавитация. Това означава, че ултразвукът е нетермична, нехимична техника за екстракция. Тъй като техниката за нетермична екстракция прави ултразвуковата екстракция особено благоприятна, тъй като артемизинин е термично чувствително съединение, което означава, че по-високите температури (напр. 70°C) ще причинят неговото разлагане. Следователно, Artemisia annua L. не може да се вари в гореща вода, за да се получи артемизинин.
- по-високи добиви
- Превъзходно качество
- бързо извличане
- Изберете предпочитания от вас разтворител
- Без термично разграждане
- Работи с пресни и сушени листа
- Прецизно контролируеми условия
- Рентабилен
Зелени разтворители за ултразвукова екстракция на артемизинин
Класическите екстракционни разтворители, използвани за производството на артемизинин, включват хексан, нефтен етер или дихлорметан. Ултразвуковата екстракция е съвместима с всеки разтворител, включително меки, зелени разтворители като етанол или вода. Ултразвуковата екстракция на артемизинин с етанол е еднакво ефективна в сравнение с агресивните разтворители. Тъй като артемизинин показва лоша разтворимост във вода, циклодекстрините могат да се използват за подобряване на ултразвуковата екстракция на артемизинин със студена вода.
Какво прави ултразвуковата екстракция на артемизинин толкова ефективна?
За да се разберат предимствата на ултразвуковата екстракция, трябва да се разбере принципът на работа на силовия ултразвук. Механизмът за усилване на екстракцията на силовия ултразвук се дължи главно на явлението акустична кавитация. Ултразвуковата кавитация причинява сблъсъци между частици от ботаническата биомаса (като листата на Artemisia annua L.), което води до междувидово фракциониране и намаляване на размера на частиците. Когато кавитационните мехурчета се срутят на повърхността на растителните твърди вещества, ерозията и сонопорацията увеличават повърхността на частиците допълнително. По този начин засиленият трансфер на маса улеснява освобождаването на молекули като протеини, липиди, захари, витамини, антиоксиданти, фитохимикали (напр. артемизинин) и диетични фибри. Ултразвуково генерираните сили на срязване подобряват проникването на разтворителя в клетъчния матрикс на ботаническата материя и подобряват съответно пропускливостта на клетъчните мембрани. Тези механизми на силовия ултразвук са отговорни за значителното интензифициране на процеса, постигнато при прилагане на ултразвук за ботаническа екстракция.
Мощните ултразвукови вълни нарушават клетъчната структура на растителните продукти, освобождават биоактивните съединения и насърчават преноса на маса между растителния материал и разтворителя (напр. етанол).
Ултразвуков апарат UP400St (400 вата) за партидно извличане на артемизинин.
Доказани от изследванията резултати от ултразвукова екстракция на артемизинин
Предприети са няколко научни изследвания, за да се проучи ефективността и практичността на ултразвуковата екстракция на артемизинин от листа на Artemisia annua.
Брайърс и Панивник показват, че ултразвукът при ниски температури увеличава добива на артемизинин, извлечен от A. annua, с около 58% и екстрактите изглеждат по-чисти в сравнение с конвенционалното накисване; следователно използването на ултразвук по време на екстракция има потенциала за производство на по-евтини лечения на базата на артемизинин." (Briars and Paniwnyk, 2013)
Zhang et al. (2017) изследват ултразвукова екстракция на артемизинин, използвайки пропиленгликол метилов етер (PGME) като разтворител. Ултразвуково произведен екстракт от артемизинин е анализиран с помощта на ултра ефективна течна хроматография (UPLC). Резултатите от анализа подчертават качеството на екстракта. Поради добрата повторяемост на процеса и стабилността на извлечения артемизинин, ултразвуково подпомаганата екстракция с помощта на зелен и ефективен моноетер пропиленгликол метилов етер (PGME) като разтворител показва големи перспективи в екстракцията и отделянето на биоактивни молекули от растителните продукти. Ултразвуковата екстракция с помощта на пропиленгликол метилов етер (PGME) като разтворител доведе до висока обща ефективност на екстракция и високи добиви на артемизинин. (срв. Zhang et al., 2017)
В друго проучване Zhang et al. (2020) представят ултразвукова екстракция на артемизинин с помощта на хидроксипропил-β-циклодекстрин. Добавянето на циклодекстрин подобрява освобождаването на слабо разтворимото във вода съединение артемизинин и позволява да се използва водата като разтворител с добри добиви на екстракция. Ултразвуковата екстракция в комбинация с циклодекстрин увеличава количеството на артемизинин до 8,66 mg/g, което е значително повече от съответното количество от 1,70 mg/g, получено във вода.
Високоефективни ултразвукови екстрактори за производство на артемизинин
Високопроизводителните системи за ултразвукова екстракция от Hielscher Ultrasonics се използват по целия свят на R&D, малки, средни и напълно търговски производствени нива в различни индустрии, като например в хранително-вкусовото производство, хранителните добавки и фармацевтичното производство. Високопроизводителните ултразвукови екстрактори засилват процеса на екстракция и увеличават добива, като по този начин подобряват цялостната ефективност на производството на висококачествени екстракти. Hielscher Ultrasonics предлага екстракционно оборудване за всякакъв обем / технологичен капацитет. С опит в ботаническата екстракция повече от 25 години, Hielscher Ultrasonics е вашият доверен партньор за високоефективна ултразвукова екстракция от Artemisia annua!
Високопроизводителни, най-съвременни ултразвукови апарати
Интелигентните функции на ултразвуковите апарати Hielscher са проектирани да гарантират надеждна работа, възпроизводими резултати и удобство за потребителя. Работните настройки могат лесно да бъдат достъпни и набрани чрез интуитивно меню, което може да бъде достъпно чрез цифров цветен сензорен дисплей и дистанционно управление на браузъра. Следователно всички условия на обработка като нетна енергия, обща енергия, амплитуда, време, налягане и температура се записват автоматично на вградена SD-карта. Това ви позволява да преглеждате и сравнявате предишни цикли на ултразвук и да оптимизирате процеса на извличане на артемизинин до най-висока ефективност.
Системите Hielscher Ultrasonics се използват по целия свят за производството на висококачествени растителни екстракти. Индустриалните ултразвукови апарати Hielscher могат лесно да работят с високи амплитуди при непрекъсната работа (24/7/365). Амплитуди до 200 μm могат лесно да се генерират непрекъснато със стандартни сонотроди (ултразвукови сонди / рога). За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Поради своята здравина и ниска поддръжка, нашите ултразвукови системи за извличане обикновено се инсталират за тежки приложения и в взискателни среди.
Свържете се с нас сега, за да научите повече за ултразвуковата екстракция на артемизинин от растението Artemisia annua. Ще се радваме да ви изпратим информация за нашите системи за ултразвукова екстракция и цени! Нашият опитен персонал ще се радва да обсъди с вас вашите изисквания за кандидатстване и обработка!
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
| Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори за смесване, дисперсия, емулгиране и екстракция в лабораторен, пилотен и индустриален мащаб.
Литература / Препратки
- Zhang, Yongqiang; Prawang, Phongphat; Li, Chunshan; Meng, Xiangzhan; Zhao, Yu; Wang, Hui; Zhang, Suojiang (2017): Ultrasonic Assisted Extraction of Artemisinin from Artemisia Annua L. Using Monoether based Solvents. Green Chemistry 2017.
- Zhang, Yongqiang; Cao, Yingying; Meng, Xiangzhag; Prawang, Phonphat; Wang, Hui (2020): Extraction of Artemisinin with Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin Aqueous Solution for Fabrication of Drinkable Extract. Green Chemical Engineering 2020.
- Rhianna Briars; Larysa Paniwnyk (2012): Examining the extraction of artemisinin from artemisia annua using ultrasound. AIP Conference Proceedings 1433, 581.
- Rhianna Briars, Larysa Paniwnyk (2013): Effect of ultrasound on the extraction of artemisinin from Artemisia annua. Industrial Crops and Products, Volume 42, 2013. 595-600.
Какво представлява Artemisinin и за какво се използва?
Артемизинин е съединение, получено от растението Artemisia annua, известно като сладък пелин. Той е известен преди всичко със своите антималарийни свойства и се използва при лечението на малария. Артемизинин и неговите производни са много ефективни срещу резистентни на лекарства щамове на малария, което ги прави от решаващо значение в борбата срещу болестта.
По отношение на промишлената употреба, артемизинин представлява интерес за различни потенциални приложения извън медицината. Той е показал обещаващи резултати в различни области като селското стопанство, където може да действа като естествен хербицид и пестицид. Освен това се провеждат изследвания, за да се проучи потенциалното му използване при лечението на рак. Тези приложения се проучват научно и се тестват в пилотен мащаб за внедряване в различни индустриални области.
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да индустриален размер.