Hocheffiziente Kratom-Extraktion mit Ultraschall

Die Ultraschallbehandlung ist eine hochwirksame, einfache und zuverlässige Technik zur Herstellung alkaloidreicher Extrakte aus Kratomblättern (Mitragyna speciosa). Durch die Beschallung werden bioaktive Verbindungen wie Mitragynin und 7-Hydroxymitragynin aus den Pflanzenzellen freigesetzt, so dass sie konzentiert werden können. Die Ultraschallextraktion liefert sehr hohe Extrakt-Ausbeuten in sehr kurzer Extraktionszeit.

Kratom und Mitragynin

Ultraschall-Extraktion von Mitragynin und 7-Hydroxymitragynin aus Kratomblättern.Mitragynin und 7-Hydroxymitragynin sind die Indolalkaloide der Pflanze Mitragyna speciosa, die vor allem unter dem Namen Kratom bekannt ist. Beide Verbindungen wirken als Opioid-Rezeptor-Antagonisten und sind bekannt für ihre schmerzlindernde Wirkung. 7-Hydroxymitragynin ist eine hochwirksame schmerzstillende Substanz. Im Gegensatz zu Mitragynin, das in Kratomblättern reichlich vorhanden ist, kommt 7-Hydroxymitragynin nur in kleinen Mengen vor. Aufgrund seiner hohen Wirksamkeit lindert 7-Hydroxymitragynin jedoch selbst schlimmste Schmerzen und ist zudem dafür bekannt, dass es Symptome des Opiatentzugs lindert.
Getrocknete Kratomblätter enthalten ca. 1-6% Mitragynin und ca. 0,01%. – 0.04% von 7-Hydroxymitragynin. Kratom ist ein natürlicher botanischer Bestandteil, der als Nahrungsergänzungsmittel oder als Arzneimittel in Form von Pulvern, Kapseln oder Tinkturen verwendet wird, um Schmerzen zu lindern, zu stimulieren und als natürliches Mittel die Symptome des Opioid-Entzugs lindert.
Die bioaktiven Verbindungen von Kratom, wie die Alkaloide Mitragynin und 7-Hydroxymitragynin, werden in den Zellen der Kratompflanze gespeichert. Um sie bioverfügbar zu machen und ihre psychoaktive medizinische Wirkung freizusetzen, müssen die Zellwände aufgebrochen und die bioaktiven Verbindungen aus dem Zellinneren isoliert werden. Die Ultraschallextraktion ist eine hochwirksame Methode zur Gewinnung von Pflanzenstoffen und daher das bevorzugte Verfahren für die Kratomextraktion.

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Die Beschallung mit einer Ultraschallsonde liefert hohe Extraktausbeuten für Mitragynin und andere Alkaloide aus Kratom.

Ultraschallgerät UP400St für hocheffiziente Kratomextraktion

Das Video zeigt die hocheffiziente und schnelle Ultraschallextraktion von Alkaloiden aus Tabak. Der verwendete Ultraschallprozessor ist ein Hielscher UP400St-Ultraschallgerät, das sich ideal für die Herstellung mittelgroßer Chargen hochwertiger Extrakte eignet. Für große Mengen liefert Hielscher Ultrasonics industrielle Ultraschallsysteme für die kontinuierliche Inline-Extraktion.

Vollspektrumextraktion von Alkaloiden mit Ultraschall UP400St

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Ultraschallextraktion von Kratom-Alkaloiden

Die Ultraschallextraktion ist eine sehr effiziente Methode, um die wichtigsten psychoaktiven Verbindungen Mitragynin und 7-Hydroxymitragynin (7-HMG) sowie von mehr als 40 weitere bioaktive Verbindungen, darunter etwa 25 Alkaloide (z. B. Ajmalicin, Mitraphyllin, Mitragynin-Pseudoindoxyl, Rhynchophyllin) aus Kratom freizusetzen.
Die am häufigsten verwendeten Verbindungen von Mitragyna speciosa (Kratom) sind die Alkaloide Mitragynin (MG) und 7-Hydroxymitragynin, die als starke Schmerzmittel bekannt sind. 7-Hydroxymitragynin ist ein Opioid-Antagonist, der Patienten u.a. bei der Entwöhnung von Opioiden hilft. Beide Substanzen können durch Beschallung erfolgreich aus der Zellmatrix der Pflanze gelöst werden. Kratom-Extrakte können entweder mit Alkohol, Wasser oder wässrigem Ethanol als Lösungsmittel im Ultraschallverfahren hergestellt werden. Die Wahl des Lösungsmittels hat Einfluss auf die Wirkung des Kratom-Extrakts.
Ethanol und wässriges Ethanol (d. h. Ethanol/Wasser) liefern aufgrund ihrer Polarität die höchsten Rohextraktausbeuten.

Was ist das ideale Lösungsmittel für die Kratom-Extraktion mit Ultraschall?

Ultraschall als Extraktionsmethode ist mit jedem Lösungsmittel kompatibel. Es steht Ihnen frei, das Lösungsmittel zu wählen, das Ihnen am meisten zusagt. Für optimale Extraktionsergebnisse von Kratom sind jedoch einige Lösungsmittel besser geeignet, da sie die Kratom-Alkaloide besser lösen.
Die Wirkung des Kratomextrakts wird durch das Lösungsmittel beeinflusst, da polare und unpolare Lösungsmittel selektiv bestimmte Verbindungen mehr lösen:

  • Wässriges Ethanol: Unter wässrigem Ethanol versteht man ein Gemisch aus Wasser und Ethanol. Das Verhältnis von Wasser zu Ethanol kann je nach Bedarf angepasst werden. Die Verwendung von wässrigem Ethanol als Lösungsmittel hat mehrere Vorteile gegenüber der Verwendung von Wasser oder Ethanol allein. Zum einen kann der Zusatz von Ethanol zu Wasser die Löslichkeit bestimmter bioaktiver Verbindungen verbessern, die in Wasser allein nur schwer löslich sind, wie z. B. einige phenolische Verbindungen und Triterpenoide. Zum anderen kann die Verwendung von wässrigem Ethanol im Vergleich zu Wasser oder Ethanol allein zu höheren Extraktionsausbeuten führen, da ein breiteres Spektrum an bioaktiven Verbindungen extrahiert werden kann.
    Für Kratom ist eine höhere Ethanolkonzentration (60-80%) eine gute Wahl, da sie zu einer sehr effizienten Extraktion von Alkaloiden wie Mitragynin, phenolischen Verbindungen, Terpenen und Triterpenoiden führt. Zugleich werden auch andere wasserlösliche Pflanzenstoffe extrahiert – das Ergebnis ist ein Vollspektrum-Extrakt.
  • Wasser: Wasser ist ein gängiges Lösungsmittel für die Extraktion bioaktiver Verbindungen aus Pflanzen. Das Hauptalkaloid von Kratom, Mitragynin, ist nicht wasserlöslich, daher ist Wasser allein für die Extraktion von Kratom nicht ideal.
  • Ethanol: Ethanol ist ein sehr polares Lösungsmittel, das häufig für die Extraktion von Mitragynin, phenolischen Verbindungen, Terpenen und Triterpenoiden verwendet wird.
  • Methanol oder Aceton: Methanol und Aceton sind unpolare Lösungsmittel, die für die Extraktion von Kratom verwendet werden können. Allerdings sind Methanol und Aceton sowohl brennbar als auch giftig, weshalb sie mit Vorsicht verwendet werden sollten.

Für die Extraktion von Kratom mit Ultraschall empfehlen wir wässriges Ethanol als Lösungsmittel. Eine Mischung aus Wasser und Ethanol in Lebensmittelqualität ist ein ungiftiges Lösungsmittel, das nach der Extraktion durch Destillation oder Rotationsverdampfung leicht entfernt werden kann.

Aufgrund der spezifischen Lösungspotenz verschiedener Lösungsmittel können Kratomextrakte unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Kratom-Extrakt, der mit reinem Ethanol oder einem hohen Ethanolanteil isoliert wurde, weist weniger stimulierende Eigenschaften auf, während die entspannende und angstlösende Wirkung von Mitragynin stärker ausgeprägt ist. Die Ultraschallextraktion kann mit verschiedenen Arten von Lösungsmitteln durchgeführt werden und gibt Ihnen die Möglichkeit, Kratomextrakte mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen.
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Ultraschall-Homogenisator UP400St für die gerührte Batch-Extraktion von pflanzlichen Stoffen.

Ultraschall-Extraktion von pflanzlichen Stoffen - 8-Liter-Batch - Ultraschallgerät UP400St

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Fallstudie zur Kratom-Extraktion mit Ultraschall

Wissenschaftliche Forschungsstudien habe nachgewiesen, dass die ultraschall-gestützte Extraktion die Extraktionseffizienz und Ausbeute des freigesetzten Mitragynins erhöht.
Orio et al. 2011 verglichen verschiedene Extraktionstechniken wie ultraschall-gestützte Extraktion, mikrowellen-gestützte Extraktion und überkritische Kohlendioxid-Extraktion unter Verwendung von Methanol, Ethanol, Wasser und binären Mischungen. Der Ultraschallstabschwinger erzielte die höchste Ausbeute an Mitragynin. Da Ultraschallextraktionsprozesse linear bis zur industriellen Produktion skaliert werden können, ist es auch das effektivste Verfahren, um größere Mengen des Alkaloids herzustellen.

Eine anfängliche Gefriertrocknung in Verbindung mit einer Ultraschallextraktion hat sich als am effizientesten erwiesen, wenn eine Kombination von CHCl3 : MeOH 1:4 (v/v) bei pH 9,5 wurde verwendet. Eine niedrige Extraktionstemperatur zwischen 25 und 45°C hilft, die thermische Zersetzung der bioaktiven Verbindungen zu vermeiden.
Ultraschallgerät UP200Ht für die Extraktion von Alkaloiden wie Mitragyin aus Kratom.Für die Ultraschallextraktion werden 5 g der pulverisierten gefriergetrockneten Kratomblätter in ein Becherglas mit 200 ml CHCl3:CH3OH, 1:4(v/v), gegeben, das in ein Eisbad gestellt wird, um die Temperatur während der Beschallung niedrig zu halten. Die Probe wird mit einem Ultraschallhomogenisator UP200Ht (200W, 26kHz; siehe Bild links) beschallt. Der UP200Ht wird auf 100% Amplitude und 50% Zyklus eingestellt, und die Probe wird ca. 4 Minuten lang beschallt. Anschließend wird der Blattextrakt durch ein Filterpapier filtriert und das Filtrat auf einer Abdampfschale auf dem Wasserbad getrocknet.
Die Ultraschallextraktion führt zu hochwertigen Extrakten und überzeugt durch hohe Ausbeute, schnelle Verarbeitungszeit, sichere und einfache Bedienung, niedrige Investitionskosten sowie Umweltfreundlichkeit.

 
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Ultraschallextraktor (Ultraschallstabschwinger) für die Isolierung von Alkaloiden aus Pflanzenmaterialien wie Blättern, Rinde, Wurzeln und Stängeln.

Ultraschallextraktor UIP1000hdT mit Rührwerk zur Extraktion von Phytochemikalien aus Kräutern und anderen Pflanzen.

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Ultraschallextraktoren für Kratom-Alkaloide

Hielscher Ultrasonics ist Ihr langjähriger Lieferant von Hochleistungs-Ultraschall-Extraktoren. Mit kleinen handgehaltenen Ultraschallgeräten bis hin zu vollindustriellen Ultraschall-Extraktoren bieten wir ein vollständiges Portfolio an Ultraschallgeräten. Gerne empfehlen wir Ihnen das ideale Ultraschallsystem für Ihr Extraktionsverfahren.
Alle unsere Ultraschallgeräte sind für den 24/7-Betrieb entwickelt und können rund um die Uhr unter Volllast laufen. Je nach Rohstoff und Extraktionsvolumen können Sie sich zwischen Batch-Beschallung und Inline-Beschallung mit einem Ultraschall-Durchflussreaktor entscheiden.
Das Angebot an Ultraschallgeräten und Zubehör (wie Sonotroden, Kaskadenroden, Boosterhörner, Durchflusszellen, Reaktoren usw.) ermöglicht es, eine für Ihre Prozessziele optimierte Anlage zu konfigurieren.
Die nachstehende Tabelle gibt Ihnen einen Hinweis auf die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallextaktoren:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 300mL 10 bis 100mL/min UP50H
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
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Literatur / Literaturhinweise



Wissenswertes

Kratom

Kratom ist bekannt für seine psychoaktiven Hauptkomponenten Mitragynin (MG) und 7-Hydroxymitragynin (7-HMG), die in den Blättern von Mitragyna speciosa vorkommen.
Kratom ist ein thailändischer Begriff und beschreibt sowohl den Baum als auch die Vorbereitungstechniken zum Verzehr der Blätter. Mitragyna speciosa Korth. ist ein immergrüner Baum der Kaffeefamilie Rubiaceae , die in Südostasien heimisch ist.

Opioid-Antagonisten

Ein Agonist ist ein Medikament, das bestimmte Rezeptoren im Gehirn aktiviert. Volle agonistische Opioide aktivieren die Opioidrezeptoren im Gehirn, was zu einer vollen Opioidwirkung führt. Beispiele für volle Agonisten sind Heroin, Oxycodon, Methadon, Hydrocodon, Morphium, Opium und andere.
Ein Antagonist ist ein Medikament, das Opioide blockiert, indem es an die Opioidrezeptoren bindet, ohne sie zu aktivieren. Antagonisten verursachen keine Opioidwirkung und blockieren Agonistenopioide. Beispiele sind Naltrexon und Naloxon. Naloxon wird manchmal verwendet, um einer Überdosierung von Heroin gegenzuwirken.

Terpene vs. Terpenoide

Terpene sind reine Kohlenwasserstoffe, die auf Kombinationen von Isopreneinheiten basieren, während Terpenoide durch Oxidation modifiziert sind. Das bedeutet, dass Terpenoide Verbindungen sind, die mit Terpenen verwandt sind und sich durch eine Sauerstofffunktionalität bzw. andere molekulare Anordnung auszeichnen. Obwohl Terpene und Terpenoide verschiedene Arten von Verbindungen sind, werden die beiden Begriffe oft umgangssprachlich als austauschbar verwendet.

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