Udvinding af højtydende alkaloider med probe-sonikatorer

Udvind alkaloider fra plantematerialer hurtigere, mere fuldstændigt og med præcis proceskontrol. Hielschers ultralydsapparater med sonde udnytter akustisk kavitation til at åbne plantecellerne og intensivere masseoverførslen, hvilket hjælper dig med at opnå høje alkaloidudbytter på få minutter i stedet for timer.
Uanset om du forarbejder blade, rødder, bark, frø eller andet plantemateriale, sikrer Hielschers ultralydsekstraktionsanlæg en reproducerbar ekstraktion – lige fra laboratorieforsøg til pilotproduktion og industriel inline-produktion.

Hvorfor vælge ultralydsekstraktion af alkaloider?

• Højere udvindingsudbytte takket være effektiv celleopbrydning og forbedret opløsningsmiddelpenetration
• Kortere behandlingstider sammenlignet med maceration, afkog, infusion eller Soxhlet-ekstraktion
• Reducer forbruget af opløsningsmidler ved at anvende vand, vandbaseret ethanol, methanol eller andre egnede opløsningsmidler
• Kontrolleret ekstraktkvalitet gennem justerbar amplitude, temperatur, tid og intensitet
• Enkel opskalering fra små prøver til kontinuerlig industriel ekstraktion
• Pålidelig dokumentation med automatisk registrering af procesdata for at sikre repeterbarhed og kvalitetssikring

Højeffektiv alkaloidekstraktion ved hjælp af Power-Ultrasound

Hvordan fremmer ultralydsekstraktion isoleringen af alkaloider?
Ultralydsekstraktion bruger lavfrekvente ultralydsbølger (f.eks. 20-26kHz frekvens) og ultralyds effekt af akustisk kavitation. Ultralydsbølger med høj intensitet skaber kavitationsbobler, der kollapser, hvilket genererer lokalt energitætte tryk- og temperaturforskelle samt kraftige forskydningskræfter, som perforerer og bryder plantecellevægge og plantevæv op. Væskestrømmen, der genereres ved kavitation, fremmer masseoverførsel mellem den intracellulære matrix og det omgivende opløsningsmiddel, så alkaloiderne frigives effektivt. Til ultralydsalkaloidekstraktion anbringes plantematerialet (f.eks. Malede tørrede blade) i et opløsningsmiddel, som typisk er en blanding af vand og et organisk opløsningsmiddel såsom vandig ethanol. Polære opløsningsmidler som methanol og ethanol har vist sig at være mest effektive til høje alkaloidudbytter. Efter en kort ultralydsbehandling af gyllen – bestående af plantemateriale og opløsningsmiddel – alkaloiderne frigives fra plantecellerne og er til stede i opløsningsmidlet, hvorfra de kan isoleres og renses (f.eks. ved hjælp af en rotorfordamper).

Vigtigste fordele ved ultralyd alkaloidekstraktion

Ultralydsekstraktion betragtes som overlegen ekstraktionsteknik til isolering af alkaloider fra plantematerialer, da det giver flere fordele, herunder:

1. Øget ekstraktionseffektivitet: Ultralydsekstraktion kan øge udbyttet af alkaloider med mere end 200% sammenlignet med traditionelle ekstraktionsmetoder.
2. Reduceret ekstraktionstid: Ultralydsekstraktion kan reducere ekstraktionstiden betydeligt, hvilket giver mulighed for hurtigere og mere effektiv behandling af store mængder plantemateriale.
3. Lavere forbrug af opløsningsmiddel: Ultralydsekstraktion kan reducere mængden af opløsningsmiddel, der kræves til ekstraktion, hvilket resulterer i reduceret opløsningsmiddelforbrug og reduceret miljøpåvirkning.
4. Selektiv ekstraktion: Ultralydsekstraktion kan bruges til selektivt at ekstrahere visse alkaloider ved at vælge det passende opløsningsmiddel, procesparametre og ekstraktionstemperatur. Efterhånden som uønskede forbindelser efterlades, forbedres renheden af det endelige produkt.
5. Let at skalere op: Ultralydsekstraktion kan let skaleres op til at håndtere større mængder plantemateriale, hvilket gør det velegnet til kommerciel produktion. Ultralydsprocesser kan skaleres lineært, hvilket letter implementeringen i industriel skala.

Samlet set tilbyder ultralydsekstraktion en hurtigere, mere effektiv og mere miljøvenlig tilgang til isolering af alkaloider fra plantematerialer.

Ultralyd alkaloidekstraktion fra bladene på Soursop-træet

Nolasco-González et al. (2022) undersøgte effektiviteten og effektiviteten af ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser, herunder phenolforbindelser, alkaloider, acetogeniner (alle med høj antioxidantkapacitet) fra bladene af plantearten Annona muricata (soursop træ). Til ultralydsekstraktion brugte de sonde-type ultralydsapparat UP400S under følgende betingelser: 80% amplitude, 0,7 s pulscyklus, i 4,54 min. Totalt opløselige phenoler (TSP) blev ekstraheret ved hjælp af 0,5 g tørret bladpulver og 20 ml acetone: vand (80:20 v/v). Det ultralydsproducerede ekstrakt indeholdt 178,48 mg/100 ml opløselige phenoler, 20,18 mg/100 ml totale flavonoider, 27,81 mg/100 ml hydrolyserbare polyfenoler, 167,07 mg/100 ml kondenserede tanniner, 30,44 mg/100 ml totale alkaloider og 14,62 mg/100 ml samlede acetogeniner. Ekstraktet isoleret med U400S sonde-type ultralydsapparat (se billedet til venstre) udviste en høj antioxidantkapacitet og et højere indhold af bioaktive forbindelser fra ~ 6 til ~ 927 gange end afkog eller infusion, afhængigt af typen af forbindelse. Fireogtyve forskellige phenolforbindelser blev identificeret i prøverne, og det ultralydsisolerede ekstrakt producerede den højeste koncentration.
[jf. Nolasco-González et al., 2022]

Antioxidantkapacitet af ekstrakter opnået ved de optimale betingelser for ultralydsassisteret ekstraktion (UAE), afkog og infusion. Ultralydsekstrakter viser konsekvent betydeligt højere antioxidantkapacitet.
(Undersøgelse og grafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

HPLC-kromatogram af phenolforbindelser fra ultralydsisoleret ekstrakt af Annona muricata blade ved hjælp af ultralydsapparatet UP400S.
1) shikiminsyre, 2) gallussyre, 3) protocatechuinsyre, 4) neochlorogensyre
5) 3,4-dihydroxyphenyleddikesyre, 6) 4-hydroxybenzoesyre, 7) chlorogensyre, 8) 4-hydroxyphenyleddikesyre, 9) vanillinsyre, 10) syringinsyre, 11) 3-hydroxybenzoesyre, 12) koffeinsyre, 13) 4-hydroxybenzaldehyd, 14) homovanillinsyre, 15) 3-(4-hydroxyphenyl), 16) p-kumarsyre, 17) transferulinsyre, 18) transkanelsyre, 19) gallocatechin, 20) epigallocatechin, 21) catechin, 22) epicatechin, 23) rutin, (24) ellaginsyre.
(Undersøgelse og grafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) havde lignende bekræftede resultater, da de rapporterer 2,3 gange flere alkaloider fra A. muricata-blade ekstraheret under ultralydbehandling (340 W, 56 ◦ C, 30 min) sammenlignet med Soxhlet-ekstraktion (7 timer, 80 ◦ C).

Indol alkaloid ekstraktion fra Mimosa rodbark og Ayahuasca ved hjælp af en ultralydsapparat

Mimosa rodbark såvel som ayahuasca blade indeholder alkaloidet N,N-dimethyltryptamin (DMT). Dimethyltryptamin (DMT) undersøges i øjeblikket i kliniske forsøg for dets hallucinogene virkninger og derfor som et potentielt lægemiddel til behandling af depression og posttraumatiske stresslidelser (PTSD). Ultralydbehandling fremmer effektivt frigivelse og isolering af alkaloidet fra Mimosa hostilis rødder og Psychotria viridis blade (ayahuasca). Ultralyd DMT-ekstraktion giver høje udbytter inden for meget kort tid. Hielscher sonde-type ultralydapparater er kompatible med næsten ethvert opløsningsmiddel og anvendes til fremstilling af bioaktive forbindelser af farmaceutisk kvalitet til brug under forskning og medicinske omgivelser samt til prøveforberedelse før analytisk kvalitet og styrketest. Derfor kan Hielscher ultralydapparater lette medicinsk DMT og botanisk forskning på mange måder.
Den mest almindelige kilde til indolakaloidet N,N-dimethyltryptamin (DMT) i jurematræ, den kommer fra Mimosa hostilis rødder (almindeligvis kendt som jurema preta). Ayahuasca er det traditionelle navn for en anden planteart, hvor bladene på busken Psychotria viridis er rige på DMT.
Både mimosa rodbark (også mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; forkortelse MHRB) og ayahuasca-blade indeholder forskellige bioaktive forbindelser, som i øjeblikket undersøges i kliniske forsøg vedrørende deres potentiale som terapeutisk lægemiddel. Mimosa rodbark indeholder tanniner, saponiner, tryptaminer, alkaloider, lipider, phytoindoler, xylose, phytosteroler, glucosider, rhamnose, arabinose, methoxychalcones, lupeol og kukulkaniner. Disse bioaktive forbindelser kan effektivt ekstraheres fra rodbarken ved hjælp af sonde-type ultralydapparater. Ultralydsekstraktion er den overlegne teknik til at isolere målstoffer såsom alkaloider fra botanisk materiale såsom mimosa rodbark og ayahuasca blade. Sonikering udmærker sig ved at give høje udbytter inden for en meget kort ekstraktionstid. Milde procesforhold sikrer den højeste ekstraktkvalitet og forhindrer uønsket nedbrydning af de aktive molekyler.

Ekstraktionsopsætning til botanisk isolering: Sonde-type ultralydsapparat UP400ST, Büchi vakuumfilter og rotorfordamper til udvinding af fytokemikalier såsom alkaloider og phenoler.

Hielscher ultralydapparater til effektiv alkaloidekstraktion

Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende ultralydsekstraktorer, der bruges til videnskabelig forskning samt produktion af ekstrakter af farmaceutisk kvalitet.
Overlegen ekstraktionseffektivitet:Ultralydsassisteret ekstraktion er en videnskabeligt dokumenteret teknik med en ekstraordinær høj effektivitet med hensyn til ekstraktion af bioaktive forbindelser fra planter. Mens traditionelle metoder ofte tager lang tid (flere timer op til dage), tager ultralyd botanisk ekstraktion kun et par minutter.

Højt ekstraktionsudbytte og overlegen ekstraktkvalitet med Hielscher ultralydapparater

Ultralydsdrevet ekstraktion giver mulighed for fuldstændig frigivelse af bioaktive forbindelser fra plantematerialet. Ultralydskavitation bryder den cellulære matrix og frigiver de bioaktive molekyler effektivt i det omgivende opløsningsmiddel. Sammenlignende undersøgelser viste, at sonikering giver højere ekstraktudbytter end andre ekstraktionsteknikker (f.eks. Soxhlet, maceration, afkog, infusion). Ultralydsekstraktion er kompatibel med ethvert opløsningsmiddel og giver derved også mulighed for brug af meget mildt opløsningsmiddel såsom vand eller vandig ethanol. Med hensyn til specifikke ekstraktionskrav kan polære og ikke-polære opløsningsmidler vælges, og det er ikke noget problem at skifte mellem opløsningsmidler. Præcis kontrol over procesparametre (f.eks. amplitude), brug af milde opløsningsmidler og nøjagtig temperaturkontrol forhindrer nedbrydning og kontaminering af bioaktive forbindelser (f.eks. Alkaloider, polyfenoler, flavonoider, cannabinoider osv.) under ultralydsekstraktion.

Alsidig anvendelse af Hielscher ultralydapparater

Mens alternative ekstraktionsteknikker (f.eks. Superkritisk CO2, opløsningsmiddelekstraktion, perkolation osv.) ofte kun kan anvendes til ekstraktion af specifikke molekyler afhængigt af molekylvægt, opløselighed og varmefølsomhed, giver ekstraktionen med Hielscher højtydende ultralydapparater mulighed for alsidig ekstraktion af enhver botanisk forbindelse. Ultralydsassisteret ekstraktion kan anvendes pålideligt til ekstraktion af bredspektrede ekstrakter, der indeholder bioaktive forbindelser såsom polyfenoler, alkaloider, anthrakinoner, flavonoider, glycosider, lipider, pektin og polysaccharider.

Fremragende energieffektivitet og miljøvenlighed

Energiforbruget ved ultralydassisteret ekstraktion er langt mindre end de traditionelle metoder til udvinding af medicinske forbindelser fra planter.

Pålidelighed på grund af processtandardisering med Hielscher ultralyd

Hielscher ultralydapparater giver mulighed for præcis kontrol over alle ultralydsprocesparametre såsom amplitude, intensitet, varighed og temperatur. Procesparametrene kan nemt styres og overvåges løbende. Derudover er alle procesparametre automatisk protokoliseret som CSV-fil på et indbygget SD-kort. Dette gør det muligt for operatøren at revidere sonikeringskørsler, optimere ekstraktionsprocessen og sikre ensartet ekstraktkvalitet. Hielscher ultralydapparater gør det muligt for producenter at producere botaniske ekstrakter af overlegen kvalitet og lette opfyldelsen af god fremstillingspraksis (GMP).

Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: