Extrakce alkaloidů pomocí sondy-ultrasonicator

Alkaloidy jsou bioaktivní sloučeniny, které mohou být účinně extrahovány z rostlin pomocí ultrazvuku. Alkaloidy vykazují širokou škálu biologických účinků, a proto se používají jako léčiva a terapeutika. Ultrazvuková extrakce je upřednostňovanou technikou pro výrobu vysoce kvalitních alkaloidních extraktů z rostlinného materiálu. Ultrazvuková extrakce má za následek velmi vysoké výtěžky alkaloidů, zatímco doba extrakce je krátká a ultrazvukové zařízení je bezpečné a snadno ovladatelné.

Vysoce účinná extrakce alkaloidů pomocí ultrazvuku

Jak ultrazvuková extrakce podporuje izolaci alkaloidů?
Ultrazvuková extrakce používá nízkofrekvenční ultrazvukové vlny (např. Frekvence 20-26 kHz) a ultrazvukový účinek akustické kavitace. Ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou vytvářejí kavitační bubliny, které se zhroutí, generují lokálně energeticky husté tlakové a teplotní rozdíly, stejně jako silné smykové síly, které perforují a rozbíjejí buněčné stěny rostlin a rostlinnou tkáň otevírají. Proudění kapaliny generované kavitací podporuje přenos hmoty mezi intracelulární matricí a okolním rozpouštědlem tak, aby alkaloidy byly účinně uvolňovány. Pro ultrazvukovou extrakci alkaloidů se rostlinný materiál (např. mleté sušené listy) umístí do rozpouštědla, což je obvykle směs vody a organického rozpouštědla, jako je vodný ethanol. Bylo zjištěno, že polární rozpouštědla, jako je methanol a ethanol, jsou nejúčinnější pro vysoké výtěžky alkaloidů. Po krátkém ultrazvukovém ošetření kejdy – sestávající z rostlinného materiálu a rozpouštědla – Alkaloidy se uvolňují z rostlinných buněk a jsou přítomny v rozpouštědle, odkud mohou být izolovány a čištěny (např. pomocí rotoru-výparníku).

Hlavní výhody ultrazvukové extrakce alkaloidů

Ultrazvuková extrakce je považována za vynikající extrakční techniku pro izolaci alkaloidů z rostlinných materiálů, protože nabízí několik výhod, včetně:

1. Zvýšená účinnost odsávání: Ultrazvuková extrakce může zvýšit výtěžek alkaloidů o více než 200% ve srovnání s tradičními metodami extrakce.
2. Zkrácená doba extrakce: Ultrazvuková extrakce může výrazně zkrátit dobu extrakce, což umožňuje rychlejší a efektivnější zpracování velkých objemů rostlinného materiálu.
3. Nižší spotřeba rozpouštědel: Ultrazvuková extrakce může snížit množství rozpouštědla potřebného pro extrakci, což má za následek snížení spotřeby rozpouštědel a snížení dopadu na životní prostředí.
4. Selektivní extrakce: Ultrazvuková extrakce může být použita k selektivní extrakci určitých alkaloidů výběrem vhodného rozpouštědla, parametrů procesu a extrakční teploty. Vzhledem k tomu, že nežádoucí sloučeniny zůstávají pozadu, zlepšuje se čistota konečného produktu.
5. Snadné škálování: Ultrazvuková extrakce může být snadno zvětšena tak, aby zvládla větší objemy rostlinného materiálu, což je vhodné pro komerční výrobu. Ultrazvukové procesy mohou být škálovány lineárně, což usnadňuje implementaci v průmyslovém měřítku.

Celkově ultrazvuková extrakce nabízí rychlejší, efektivnější a ekologičtější přístup k izolaci alkaloidů z rostlinných materiálů.

Ultrazvuková extrakce alkaloidů z listů stromu Soursop

Nolasco-González et al. (2022) zkoumal účinnost a efektivitu ultrazvukové extrakce bioaktivních sloučenin včetně fenolických sloučenin, alkaloidů, acetogeninů (všechny s vysokou antioxidační kapacitou) z listů rostlinného druhu Annona muricata (soursop strom). Pro ultrazvukovou extrakci použili sondu typu ultrasonicator UP400S za následujících podmínek: 80% amplituda, 0,7 s pulzní cyklus, po dobu 4,54 min. Celkové rozpustné fenoly (TSP) byly extrahovány pomocí 0,5 g sušeného listového prášku a 20 ml acetonu: vody (80:20 obj.). Ultrazvukem vyrobený extrakt obsahoval 178.48 mg / 100 ml rozpustných fenolů, 20.18 mg / 100 ml celkových flavonoidů, 27.81 mg / 100 ml hydrolyzovatelných polyfenolů, 167.07 mg / 100 ml kondenzovaných taninů, 30.44 mg / 100 ml celkových alkaloidů a 14.62 mg / 100 ml celkových acetogeninů. Extrakt izolovaný pomocí ultrazvuku typu sondy U400S (viz obrázek vlevo) vykazoval vysokou antioxidační kapacitu a vyšší obsah bioaktivních sloučenin od ~ 6 do ~ 927krát než odvar nebo infuze, v závislosti na typu sloučeniny. Ve vzorcích bylo identifikováno dvacet čtyři různých fenolických sloučenin a ultrazvukem izolovaný extrakt produkoval nejvyšší koncentraci.
[srov. Nolasco-González et al., 2022]

Antioxidační kapacita extraktů získaných optimálními podmínkami extrakce s ultrazvukem (SAE), odvaru a infuze. Ultrazvukové extrakty trvale vykazují výrazně vyšší antioxidační kapacitu.
(Studie a grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

HPLC chromatogram fenolických sloučenin z ultrazvukem izolovaného extraktu listů Annona muricata pomocí ultrazvuku UP400S.
1) kyselina šikimová, 2) kyselina gallová, 3) kyselina protokatechová, 4) kyselina neochlorogenová,
5) 3,4-dihydroxyfenyloctová, 6) kyselina 4-hydroxybenzoová, 7) kyselina chlorogenová, 8) kyselina 4-hydroxyfenyloctová, 9) kyselina vanilová, 10) kyselina syringová, 11) kyselina 3hydroxybenzoová, 12) kyselina kávová, 13) 4-hydroxybenzaldehyd, 14) kyselina homovanilová, 15) 3-(4-hydroxyfenyl), 16) kyselina p-kumarová, 17) kyselina transferulová, 18) kyselina transskořicová, 19) galokatechin, 20) epigalokatechin, 21) katechin, 22) epikatechin, 23) rutin, (24) Kyselina ellagová.
(Studie a grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) měli podobné potvrzené výsledky, protože hlásí 2,3krát více alkaloidů z listů A. muricata extrahovaných ultrazvuku (340 W, 56 ◦C, 30 min) ve srovnání s extrakcí Soxhlet (7 h, 80 ◦ C).

Indol alkaloid extrakce z Mimosa kořenové kůry a Ayahuasca pomocí Ultrasonicator

Kůra kořene mimózy i listy ayahuascy obsahují alkaloid N,N-dimethyltryptamin (DMT). Dimethyltryptamin (DMT) je v současné době zkoumán v klinických studiích pro své halucinogenní účinky, a proto jako potenciální lék k léčbě deprese a posttraumatických stresových poruch (PTSD). Ultrazvuku účinně podporuje uvolňování a izolaci alkaloidu z kořenů Mimosa hostilis a listů Psychotria viridis (ayahuasca). Ultrazvuková extrakce DMT produkuje vysoké výnosy ve velmi krátkém čase. Kompatibilní s téměř jakýmkoliv rozpouštědlem, Hielscher sonda-typ ultrasonicators se používají pro výrobu farmaceutické kvality bioaktivních sloučenin pro použití v rámci výzkumu a lékařského prostředí, stejně jako pro přípravu vzorků před analytickou kvalitou a účinností testování. Proto Hielscher ultrasonicators může usnadnit lékařské DMT a botanický výzkum mnoha způsoby.
Nejběžnějším zdrojem indolu akaloidu N,N-dimethyltryptaminu (DMT) v jurema stromu pochází z kořenů Mimosa hostilis (běžně známých jako jurema preta). Ayahuasca je tradiční název pro jiný druh rostliny, ve kterém jsou listy keře Psychotria viridis bohaté na DMT.
Jak kůra kořene mimózy (také mimóza tenuiflora, kořenová kůra mimózy hostilis; zkratka MHRB), tak listy ayahuascy obsahují různé bioaktivní sloučeniny, které jsou v současné době zkoumány v klinických studiích s ohledem na jejich potenciál jako terapeutického léčiva. Kůra kořene mimózy obsahuje třísloviny, saponiny, tryptaminy, alkaloidy, lipidy, fytoindoly, xylózu, fytosteroly, glukosidy, rhamnosu, arabinózu, methoxychalkony, lupeol a kukulkaniny. Tyto bioaktivní sloučeniny mohou být účinně extrahovány z kořenové kůry pomocí sondy typu ultrasonicators. Ultrazvuková extrakce je vynikající technika pro izolaci cílových látek, jako jsou alkaloidy z botanického materiálu, jako je kůra kořene mimózy a listy ayahuascy. Sonikace vyniká tím, že poskytuje vysoké výnosy ve velmi krátké době extrakce. Mírné procesní podmínky zajišťují nejvyšší kvalitu extraktu a zabraňují nežádoucí degradaci aktivních molekul.

Extrakční nastavení pro botanickou izolaci: ultrazvukový snímač typu SONDY UP400St, vakuový filtr Büchi a rotor-výparník pro extrakci fytochemikálií, jako jsou alkaloidy a fenoly.

Hielscher Ultrasonicators pro účinnou extrakci alkaloidů

Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrábí a distribuuje vysoce výkonné ultrazvukové extraktory, které se používají pro vědecký výzkum, stejně jako výrobu farmaceutických extraktů.

Hielscher Ultrasonicators pro vynikající účinnost extrakce

Extrakce pomocí ultrazvuku je vědecky ověřená technika s mimořádně vysokou účinností, pokud jde o extrakci bioaktivních sloučenin z rostlin. Zatímco tradiční metody často trvají dlouho (několik hodin až dní), ultrazvuková botanická extrakce trvá jen několik minut.

Vysoká výtěžnost extrakce a vynikající kvalita extraktu s Hielscher Ultrasonicators

Extrakce řízená ultrazvukem umožňuje úplné uvolnění bioaktivních sloučenin z rostlinného materiálu. Ultrazvuková kavitace rozbíjí buněčnou matrici a uvolňuje bioaktivní molekuly účinně do okolního rozpouštědla. Srovnávací studie prokázaly, že sonikace poskytuje vyšší výnosy extraktu než jiné extrakční techniky (např. Soxhlet, macerace, odvar, infuze). Ultrazvuková extrakce je kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem a umožňuje tak i použití velmi mírného rozpouštědla, jako je voda nebo vodný ethanol. Pokud jde o specifické požadavky na extrakci, lze zvolit polární a nepolární rozpouštědla a přechod mezi rozpouštědly není problém. Přesná kontrola parametrů procesu (např. amplituda), použití mírných rozpouštědel a přesná regulace teploty zabraňují degradaci a kontaminaci bioaktivních sloučenin (např. alkaloidů, polyfenolů, flavonoidů, kanabinoidů atd.) během ultrazvukové extrakce.

Univerzální použití Hielscher Ultrasonicators

Zatímco alternativní extrakční techniky (např. superkritický CO2, extrakce rozpouštědla, perkolace atd.) jsou často použitelné pouze pro extrakci specifických molekul v závislosti na molekulové hmotnosti, rozpustnosti a citlivosti na teplo, extrakce s vysoce výkonnými ultrasonicators Hielscher umožňují všestrannou extrakci jakékoli botanické sloučeniny. Extrakce pomocí ultrazvuku může být spolehlivě použita pro extrakci širokospektrálních extraktů obsahujících bioaktivní sloučeniny, jako jsou polyfenoly, alkaloidy, antrachinony, flavonoidy, glykosidy, lipidy, pektin a polysacharidy.

Vynikající energetická účinnost a šetrnost k životnímu prostředí

Spotřeba energie ultrazvukem asistované extrakce je zdaleka nižší než tradiční metody extrakce léčivých sloučenin z rostlin.

Spolehlivost díky standardizaci procesů s Hielscher Ultrasonics

Hielscher ultrasonicators umožňují přesnou kontrolu nad všemi ultrazvukovými parametry procesu, jako je amplituda, intenzita, trvání a teplota. Parametry procesu lze snadno kontrolovat a jsou nepřetržitě monitorovány. Kromě toho jsou všechny parametry procesu automaticky protokolovány jako soubor CSV na vestavěné SD kartě. To umožňuje obsluze revidovat sonikační běhy, optimalizovat proces extrakce a zajistit konzistentní kvalitu extrakce. Hielscher ultrasonicators umožňují výrobcům vyrábět botanické extrakty vynikající kvality a usnadnit plnění správné výrobní praxe (GMP).

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators: