Extrakce alkaloidů pomocí sondy-Ultrasonikator

Alkaloidy jsou bioaktivní sloučeniny, které lze účinně extrahovat z rostlin pomocí ultrazvuku. Alkaloidy vykazují širokou škálu biologických účinků, a proto se používají jako léčiva a terapeutika. Ultrazvuková extrakce je preferovanou 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 výkonového ultrazvuku

Jak ultrazvuková extrakce podporuje izolaci alkaloidů?
Ultrazvuková extrakce využívá nízkofrekvenční ultrazvukové vlny (např. frekvence 20-26kHz) a ultrazvukový efekt akustické kavitace. Ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou vytvářejí kavitační bubliny, které se hroutí a generují lokálně energetické tlakové a teplotní rozdíly, stejně jako silné smykové síly, které perforují a rozbíjejí buněčné stěny rostlin a rostlinnou tkáň. Proud kapaliny generovaný kavitací podporuje přenos hmoty mezi intracelulární matricí a okolním rozpouštědlem, takže alkaloidy jsou účinně uvolňovány. Pro ultrazvukovou extrakci alkaloidů se rostlinný materiál (např. mleté sušené listy) umístí do rozpouštědla, které je obvykle směsí 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 suspenze – 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-odparky).

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 sníženou spotřebu rozpouštědla a snížený dopad na životní prostředí.
4. Selektivní extrakce: Ultrazvuková extrakce může být použita k selektivní extrakci určitých alkaloidů výběrem vhodného rozpouštědla, parametrů procesu a teploty extrakce. Vzhledem k tomu, že nežádoucí sloučeniny zůstávají pozadu, zlepšuje se čistota konečného produktu.
5. Snadné rozšíření: Ultrazvukovou extrakci lze snadno škálovat tak, aby zvládla větší objemy rostlinného materiálu, takže je vhodná pro komerční výrobu. Ultrazvukové procesy lze škálovat 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) zkoumali účinnost a účinnost 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 ultrazvukový přístroj typu sondy UP400S za následujících podmínek: 80% amplituda, pulzní cyklus 0,7 s, po dobu 4,54 min. Celkové rozpustné fenoly (TSP) byly extrahovány pomocí 0,5 g prášku ze sušených listů a 20 ml acetonu: voda (80:20 v/v). 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 tříslovin, 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 ultrazvukem asistované extrakce (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 z listů Annona muricata pomocí ultrasonikátoru UP400S.
(1) kyselina šikimová, (2) kyselina gallová, (3) kyselina protokatechuová, (4) kyselina neochlorogenová,
5) 3,4-dihydroxyfenyloctová, 6) kyselina 4-hydroxybenzoová, 7) kyselina chlorogenová, 8) 4-hydroxyfenylictová, 9) kyselina vanilová, 10) kyselina syringová, 11) kyselina 3-hydroxybenzoová, 12) kyselina kávová, 13) 4-hydroxybenzaldehyd, 14) kyselina homovanilová, 15) 3-(4-hydroxyfenyl), 16) kyselina p-kumarová, 17) kyselina transferulová, 18) kyselina trans-skořicová, 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 uvádějí 2,3krát více alkaloidů z listů A. muricata extrahovaných ultrazvukem (340 W, 56 ° C, 30 minut) ve srovnání s extrakcí Soxhlet (7 hodin, 80 ° C).

Extrakce indolových alkaloidů z kůry kořene mimózy a ayahuascy pomocí Ultrasonicator

Kůra kořene mimózy, stejně jako listy ayahuascy, obsahuje 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 krátké době. Kompatibilní s téměř jakýmkoli rozpouštědlem, Hielscher sonda typu ultrasonikators se používají k výrobě farmaceutické kvality bioaktivních sloučenin pro použití v rámci výzkumu a lékařského prostředí, stejně jako pro přípravu vzorků před analytickou kvalitou a testováním účinnosti. Proto, Hielscher ultrasonicators může usnadnit lékařský DMT a botanický výzkum mnoha způsoby.
Nejběžnější zdroj indol akaloidu N,N-dimethyltryptaminu (DMT) ve stromu jurema, pochází z kořenů Mimosa hostilis (běžně známý jako jurema preta). Ayahuasca je tradiční název pro další rostlinný druh, ve kterém jsou listy keře Psychotria viridis bohaté na DMT.
Jak kůra kořene mimózy (také mimóza tenuiflora, kůra kořene Mimosa 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 léku. Kůra kořene mimózy obsahuje třísloviny, saponiny, tryptaminy, alkaloidy, lipidy, fytoindoly, xylózu, fytosteroly, glukosidy, rhamnózu, arabinózu, methoxychalkony, lupeol a kukulkaniny. Tyto bioaktivní sloučeniny mohou být účinně extrahovány z kořenové kůry pomocí ultrazvuku typu sondy. Ultrazvuková extrakce je vynikající technikou 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.

Nastavení extrakce pro botanickou izolaci: Ultrazvukový UP400ST typu sondy, Büchi vakuový filtr a rotorová odparka pro extrakci fytochemikálií, jako jsou alkaloidy a fenoly.

Hielscher Ultrasonicators pro efektivní extrakci alkaloidů

Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrábí a distribuuje vysoce výkonné ultrazvukové extraktory, které se používají pro vědecký výzkum i výrobu extraktů farmaceutické kvality.
Vynikající účinnost odsávání: Ultrazvukem asistovaná extrakce je vědecky ověřená technika s mimořádně vysokou účinností, pokud jde o extrakci bioaktivních sloučenin z rostlin. Zatímco tradiční metody často trvají dlouhou dobu (několik hodin až dny), ultrazvuková botanická extrakce trvá jen několik minut.

Vysoký výtěžek extrakce a vynikající kvalita extraktu s Hielscher Ultrasonikators

Extrakce řízená ultrazvukem umožňuje úplné uvolnění bioaktivních sloučenin z rostlinného materiálu. Ultrazvuková kavitace rozbíjí buněčnou matrici a účinně uvolňuje bioaktivní molekuly do okolního rozpouštědla. Srovnávací studie prokázaly, že sonikace poskytuje vyšší výtěžky extraktu než jiné extrakční techniky (např. Soxhlet, macerace, odvar, infuze). Ultrazvuková extrakce je kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem a umožňuje tak také použití velmi mírného rozpouštědla, jako je voda nebo vodný ethanol. S ohledem na specifické požadavky na extrakci lze zvolit polární a nepolární rozpouštědla a přepínání mezi rozpouštědly není žádný 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.

Všestranné použití Hielscher Ultrasonicators

Zatímco alternativní extrakční techniky (např. superkritický CO2, extrakce rozpouštědlem, perkolace atd.) jsou často použitelné pouze pro extrakci specifických molekul v závislosti na molekulové hmotnosti, rozpustnosti a citlivosti na teplo, extrakce pomocí Hielscher vysoce výkonných ultrasonicators umožňují všestrannou extrakci jakékoli botanické sloučeniny. Ultrazvukem asistovanou extrakci lze spolehlivě použít 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 u tradičních metod extrakce léčivých látek z rostlin.

Spolehlivost díky standardizaci procesů s Hielscher Ultrasonics

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

Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: