Εκχύλιση αλκαλοειδών υψηλής απόδοσης με συσκευές υπερήχων με ηχοτρόδιο
Εκχυλίστε αλκαλοειδή από φυτικές πρώτες ύλες ταχύτερα, πληρέστερα και με ακριβή έλεγχο της διεργασίας. Οι συσκευές υπερήχων με ηχοτρόδιο της Hielscher χρησιμοποιούν την ακουστική σπηλαίωση για να διανοίξουν τα φυτικά κύτταρα και να ενισχύσουν τη μεταφορά μάζας, βοηθώντας σας να επιτύχετε υψηλές αποδόσεις αλκαλοειδών σε λίγα λεπτά αντί για ώρες.
Είτε επεξεργάζεστε φύλλα, ρίζες, φλοιό, σπόρους είτε άλλο φυτικό υλικό, οι εκχυλιστήρες υπερήχων της Hielscher υποστηρίζουν την αναπαραγώγιμη εκχύλιση, από τις εργαστηριακές δοκιμές έως τις πιλοτικές παρτίδες και τη βιομηχανική παραγωγή εντός γραμμής.
Γιατί να επιλέξετε την εκχύλιση αλκαλοειδών με υπερήχους;
- Υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης χάρη στην αποτελεσματική κυτταρική διάρρηξη και τη βελτιωμένη διείσδυση του διαλύτη
- Συντομότεροι χρόνοι επεξεργασίας σε σύγκριση με την εμβροχή, την αφέψηση, την έγχυση ή την εκχύλιση Soxhlet
- Μικρότερη χρήση διαλύτη με νερό, υδατική αιθανόλη, μεθανόλη ή άλλους κατάλληλους διαλύτες
- Ελεγχόμενη ποιότητα εκχυλίσματος μέσω της ρύθμισης του πλάτους ταλάντωσης, της θερμοκρασίας, του χρόνου και της έντασης
- Εύκολη αύξηση κλίμακας από μικρά δείγματα έως τη συνεχή βιομηχανική εκχύλιση
- Αξιόπιστη τεκμηρίωση με αυτόματη καταγραφή δεδομένων διεργασίας για επαναληψιμότητα και διασφάλιση ποιότητας
Πείτε μας για το φυτικό υλικό, τον διαλύτη, το μέγεθος παρτίδας και την ένωση που θέλετε να εκχυλίσετε. Οι ειδικοί εφαρμογών μας θα σας βοηθήσουν να επιλέξετε ένα εργαστηριακό, πιλοτικό ή βιομηχανικό σύστημα υπερήχων για αποτελεσματική εκχύλιση αλκαλοειδών.
Συσκευή υπερήχων UP400St για την εκχύλιση αλκαλοειδών από φυτικό υλικό.
Εκχύλιση αλκαλοειδών υψηλής αποτελεσματικότητας με υπερήχους ισχύος
Πώς προάγει η εκχύλιση με υπερήχους την απομόνωση αλκαλοειδών;
Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιεί υπερηχητικά κύματα χαμηλής συχνότητας (π.χ. συχνότητα 20–26kHz) και το φαινόμενο της ακουστικής σπηλαίωσης που προκαλούν οι υπέρηχοι. Τα υπερηχητικά κύματα υψηλής έντασης δημιουργούν φυσαλίδες σπηλαίωσης που καταρρέουν, παράγοντας τοπικά διαφορές πίεσης και θερμοκρασίας με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, καθώς και ισχυρές δυνάμεις διάτμησης, οι οποίες διατρυπούν και διαρρηγνύουν τα φυτικά κυτταρικά τοιχώματα και τον φυτικό ιστό. Η ροή του υγρού που προκαλείται από τη σπηλαίωση προάγει τη μεταφορά μάζας μεταξύ της ενδοκυτταρικής μήτρας και του περιβάλλοντος διαλύτη, ώστε τα αλκαλοειδή να απελευθερώνονται αποτελεσματικά. Για την εκχύλιση αλκαλοειδών με υπερήχους, το φυτικό υλικό (π.χ. αλεσμένα αποξηραμένα φύλλα) τοποθετείται σε έναν διαλύτη, ο οποίος είναι συνήθως μείγμα νερού και ενός οργανικού διαλύτη, όπως η υδατική αιθανόλη. Οι πολικοί διαλύτες, όπως η μεθανόλη και η αιθανόλη, έχουν διαπιστωθεί ως οι αποτελεσματικότεροι για την επίτευξη υψηλών αποδόσεων αλκαλοειδών. Μετά από σύντομη κατεργασία με υπερήχους του αιωρήματος – που αποτελείται από φυτικό υλικό και διαλύτη – τα αλκαλοειδή απελευθερώνονται από τα φυτικά κύτταρα και βρίσκονται στον διαλύτη, από όπου μπορούν να απομονωθούν και να καθαριστούν (π.χ. με τη χρήση περιστροφικού εξατμιστήρα).
Κύρια πλεονεκτήματα της εκχύλισης αλκαλοειδών με υπερήχους
Η εκχύλιση με υπερήχους θεωρείται ανώτερη τεχνική εκχύλισης για την απομόνωση αλκαλοειδών από φυτικά υλικά, καθώς προσφέρει διάφορα πλεονεκτήματα, μεταξύ των οποίων:
- Αυξημένη αποτελεσματικότητα εκχύλισης: Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να αυξήσει την απόδοση αλκαλοειδών κατά περισσότερο από 200% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους εκχύλισης.
- Μειωμένος χρόνος εκχύλισης: Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο εκχύλισης, επιτρέποντας την ταχύτερη και αποτελεσματικότερη επεξεργασία μεγάλων όγκων φυτικού υλικού.
- Χαμηλότερη κατανάλωση διαλύτη: Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να μειώσει την ποσότητα διαλύτη που απαιτείται για την εκχύλιση, με αποτέλεσμα τη μειωμένη κατανάλωση διαλύτη και τις μικρότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
- Επιλεκτική εκχύλιση: Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιλεκτική εκχύλιση ορισμένων αλκαλοειδών μέσω της επιλογής του κατάλληλου διαλύτη, των παραμέτρων διεργασίας και της θερμοκρασίας εκχύλισης. Καθώς οι ανεπιθύμητες ενώσεις παραμένουν στο υπόλειμμα, βελτιώνεται η καθαρότητα του τελικού προϊόντος.
- Εύκολη αύξηση κλίμακας: Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί σε μεγαλύτερη κλίμακα για την επεξεργασία μεγαλύτερων όγκων φυτικού υλικού, γεγονός που την καθιστά κατάλληλη για εμπορική παραγωγή. Οι διεργασίες υπερήχων μπορούν να κλιμακωθούν γραμμικά, γεγονός που διευκολύνει την εφαρμογή τους σε βιομηχανική κλίμακα.
Συνολικά, η εκχύλιση με υπερήχους προσφέρει μια ταχύτερη, αποδοτικότερη και πιο φιλική προς το περιβάλλον προσέγγιση για την απομόνωση αλκαλοειδών από φυτικές ύλες.
Εκχύλιση αλκαλοειδών με υπερήχους από τα φύλλα του δέντρου γκραβιόλα
Οι Nolasco-González et al. (2022) διερεύνησαν την αποτελεσματικότητα και την αποδοτικότητα της εκχύλισης με υπερήχους βιοδραστικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων φαινολικών ενώσεων, αλκαλοειδών και ακετογενινών (όλων με υψηλή αντιοξειδωτική ικανότητα), από τα φύλλα του φυτικού είδους Annona muricata (δέντρο γκραβιόλα). Για την εκχύλιση με υπερήχους, χρησιμοποίησαν τη συσκευή υπερήχων με ακίδα UP400S υπό τις ακόλουθες συνθήκες: πλάτος ταλάντωσης 80%, κύκλος παλμών 0,7 s, για 4,54 min. Οι ολικές διαλυτές φαινόλες (TSP) εκχυλίστηκαν χρησιμοποιώντας 0,5 g σκόνης αποξηραμένων φύλλων και 20 mL ακετόνης: νερού (80:20 v/v). Το εκχύλισμα που παρήχθη με υπερήχους περιείχε 178,48 mg/100 mL διαλυτών φαινολών, 20,18 mg/100 mL ολικών φλαβονοειδών, 27,81 mg/100 mL υδρολυόμενων πολυφαινολών, 167,07 mg/100 mL συμπυκνωμένων ταννινών, 30,44 mg/100 mL ολικών αλκαλοειδών και 14,62 mg/100 mL ολικών ακετογενινών. Το εκχύλισμα που απομονώθηκε με τη συσκευή υπερήχων με ακίδα U400S (βλ. εικόνα αριστερά) παρουσίασε υψηλή αντιοξειδωτική ικανότητα και περιεκτικότητα σε βιοδραστικές ενώσεις κατά ~6 έως ~927 φορές υψηλότερη από εκείνη του αφεψήματος ή του εγχύματος, ανάλογα με τον τύπο της ένωσης. Στα δείγματα ταυτοποιήθηκαν είκοσι τέσσερις διαφορετικές φαινολικές ενώσεις και το εκχύλισμα που απομονώθηκε με υπερήχους έδωσε την υψηλότερη συγκέντρωση.
[πρβλ. Nolasco-González et al., 2022]
Αντιοξειδωτική ικανότητα εκχυλισμάτων που ελήφθησαν υπό τις βέλτιστες συνθήκες εκχύλισης υποβοηθούμενης από υπερήχους (UAE), παρασκευής αφεψήματος και παρασκευής εγχύματος. Τα εκχυλίσματα που παράγονται με υπερήχους παρουσιάζουν σταθερά σημαντικά υψηλότερη αντιοξειδωτική ικανότητα.
(Μελέτη και γράφημα: ©Nolasco-González et al., 2022)
Χρωματογράφημα HPLC φαινολικών ενώσεων από εκχύλισμα φύλλων Annona muricata που απομονώθηκε με υπερήχους χρησιμοποιώντας τη συσκευή υπερήχων UP400S.
(1) σικιμικό οξύ, (2) γαλλικό οξύ, (3) πρωτοκατεχικό οξύ, (4) νεοχλωρογενικό οξύ,
(5) 3,4-διυδροξυφαινυλοξικό, (6) 4-υδροξυβενζοϊκό οξύ, (7) χλωρογενικό οξύ, (8) 4-υδροξυφαινυλοξικό, (9) βανιλλικό οξύ, (10) συριγγικό οξύ, (11) 3-υδροξυβενζοϊκό οξύ, (12) καφεϊκό οξύ, (13) 4-υδροξυβενζαλδεΰδη, (14) ομοβανιλλικό οξύ, (15) 3-(4-υδροξυφαινυλο), (16) p-κουμαρικό οξύ, (17) trans-φερουλικό οξύ, (18) trans-κινναμωμικό οξύ, (19) γαλλοκατεχίνη, (20) επιγαλλοκατεχίνη, (21) κατεχίνη,(22) επικατεχίνη, (23) ρουτίνη, (24) ελλαγικό οξύ.
(Μελέτη και γράφημα: ©Nolasco-González et al., 2022)
Οι Lee et al. (2021) επιβεβαίωσαν παρόμοια αποτελέσματα, καθώς αναφέρουν 2,3 φορές περισσότερα αλκαλοειδή από φύλλα A. muricata που εκχυλίστηκαν με κατεργασία με υπερήχους (340 W, 56◦C, 30 min) σε σύγκριση με την εκχύλιση Soxhlet (7 h, 80◦C).
Εκχυλιστής υπερήχων UIP1000hdT με αναδευτήρα για εκχύλιση αλκαλοειδών σε λειτουργία παρτίδας.
Εκχύλιση ινδολικών αλκαλοειδών από φλοιό ρίζας μιμόζας και αγιαχουάσκα με χρήση συσκευής υπερήχων
Ο φλοιός της ρίζας της μιμόζας, καθώς και τα φύλλα της ayahuasca, περιέχουν το αλκαλοειδές N,N-διμεθυλοτρυπταμίνη (DMT). Η διμεθυλοτρυπταμίνη (DMT) ερευνάται επί του παρόντος σε κλινικές δοκιμές για τις παραισθησιογόνες επιδράσεις της και, ως εκ τούτου, ως πιθανό φάρμακο για τη θεραπεία της κατάθλιψης και των διαταραχών μετατραυματικού στρες (PTSD). Η κατεργασία με υπερήχους προάγει αποτελεσματικά την απελευθέρωση και την απομόνωση του αλκαλοειδούς από τις ρίζες της Mimosa hostilis και τα φύλλα της Psychotria viridis (ayahuasca). Η εκχύλιση DMT με υπερήχους παρέχει υψηλές αποδόσεις σε πολύ σύντομο χρόνο. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher με καθετήρα, οι οποίες είναι συμβατές με σχεδόν οποιονδήποτε διαλύτη, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοδραστικών ενώσεων φαρμακευτικής ποιότητας για χρήση σε ερευνητικά και ιατρικά περιβάλλοντα, καθώς και για την προετοιμασία δειγμάτων πριν από αναλυτικούς ελέγχους ποιότητας και δραστικότητας. Επομένως, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher μπορούν να διευκολύνουν με πολλούς τρόπους την ιατρική έρευνα για την DMT και την έρευνα φυτών.
Η συνηθέστερη πηγή του ινδολικού αλκαλοειδούς N,N-διμεθυλοτρυπταμίνη (DMT) είναι το δέντρο jurema, από τις ρίζες του οποίου, της Mimosa hostilis (κοινώς γνωστής ως jurema preta), προέρχεται η ένωση. Ayahuasca είναι η παραδοσιακή ονομασία ενός άλλου φυτικού είδους, του θάμνου Psychotria viridis, τα φύλλα του οποίου είναι πλούσια σε DMT.
Τόσο ο φλοιός της ρίζας της μιμόζας (επίσης mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark· συντομογραφία MHRB) όσο και τα φύλλα της ayahuasca περιέχουν διάφορες βιοδραστικές ενώσεις, οι οποίες ερευνώνται επί του παρόντος σε κλινικές δοκιμές ως προς τις δυνατότητές τους να χρησιμοποιηθούν ως θεραπευτικά φάρμακα. Ο φλοιός της ρίζας της μιμόζας περιέχει ταννίνες, σαπωνίνες, τρυπταμίνες, αλκαλοειδή, λιπίδια, φυτοϊνδόλες, ξυλόζη, φυτοστερόλες, γλυκοζίτες, ραμνόζη, αραβινόζη, μεθοξυχαλκόνες, λουπεόλη και κουκουλκανίνες. Αυτές οι βιοδραστικές ενώσεις μπορούν να εκχυλιστούν αποτελεσματικά από τον φλοιό της ρίζας με τη χρήση συσκευών υπερήχων με καθετήρα. Η εκχύλιση με υπερήχους είναι η ανώτερη τεχνική για την απομόνωση ουσιών-στόχων, όπως τα αλκαλοειδή, από φυτικό υλικό, όπως ο φλοιός της ρίζας της μιμόζας και τα φύλλα της ayahuasca. Η κατεργασία με υπερήχους υπερέχει, παρέχοντας υψηλές αποδόσεις σε πολύ σύντομο χρόνο εκχύλισης. Οι ήπιες συνθήκες διεργασίας εξασφαλίζουν την υψηλότερη ποιότητα εκχυλίσματος, αποτρέποντας την ανεπιθύμητη αποδόμηση των δραστικών μορίων.
Διάταξη εκχύλισης για την απομόνωση φυτικών ενώσεων: Συσκευή υπερήχων με καθετήρα UP400ST, φίλτρο κενού Büchi και περιστροφικός εξατμιστήρας για την εκχύλιση φυτοχημικών ενώσεων, όπως αλκαλοειδή και φαινόλες.
Εκχυλιστήρας υπερήχων UIP2000hdT με αντιδραστήρα παρτίδας από ανοξείδωτο χάλυβα φαρμακευτικής ποιότητας για τη βιομηχανική παραγωγή εκχυλισμάτων αλκαλοειδών.
Ενημερώστε μας για το φυτικό υλικό, τον διαλύτη, το μέγεθος της παρτίδας και την ένωση-στόχο σας. Οι ειδικοί εφαρμογών μας θα σας βοηθήσουν να επιλέξετε ένα εργαστηριακό, πιλοτικό ή βιομηχανικό σύστημα υπερήχων για την αποδοτική εκχύλιση αλκαλοειδών.
Συσκευές υπερήχων της Hielscher για αποδοτική εκχύλιση αλκαλοειδών
Η Hielscher Ultrasonics σχεδιάζει, κατασκευάζει και διανέμει εκχυλιστήρες υπερήχων υψηλών επιδόσεων, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για επιστημονική έρευνα καθώς και για την παραγωγή εκχυλισμάτων φαρμακευτικής ποιότητας.
Ανώτερη αποδοτικότητα εκχύλισης:Η εκχύλιση με τη βοήθεια υπερήχων είναι μια επιστημονικά τεκμηριωμένη τεχνική με εξαιρετικά υψηλή αποδοτικότητα ως προς την εκχύλιση βιοδραστικών ενώσεων από φυτά. Ενώ οι παραδοσιακές μέθοδοι συχνά απαιτούν πολύ χρόνο (από αρκετές ώρες έως και ημέρες), η εκχύλιση φυτικού υλικού με υπερήχους διαρκεί μόνο λίγα λεπτά.
Υψηλή απόδοση εκχύλισης και ανώτερη ποιότητα εκχυλίσματος με τις συσκευές υπερήχων της Hielscher
Η εκχύλιση με υπερήχους επιτρέπει την πλήρη απελευθέρωση των βιοδραστικών ενώσεων από το φυτικό υλικό. Η σπηλαίωση που προκαλείται από τους υπερήχους διασπά την κυτταρική μήτρα και απελευθερώνει αποτελεσματικά τα βιοδραστικά μόρια στον περιβάλλοντα διαλύτη. Συγκριτικές μελέτες έδειξαν ότι η κατεργασία με υπερήχους δίνει υψηλότερες αποδόσεις εκχυλίσματος από άλλες τεχνικές εκχύλισης (π.χ. Soxhlet, εκχύλιση με εμβάπτιση, παρασκευή αφεψήματος, παρασκευή εγχύματος). Η εκχύλιση με υπερήχους είναι συμβατή με οποιονδήποτε διαλύτη και, επομένως, επιτρέπει επίσης τη χρήση πολύ ήπιων διαλυτών, όπως το νερό ή η υδατική αιθανόλη. Ανάλογα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εκχύλισης, μπορούν να επιλεγούν πολικοί και μη πολικοί διαλύτες, ενώ η αλλαγή διαλύτη δεν αποτελεί πρόβλημα. Ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας (π.χ. του πλάτους ταλάντωσης), η χρήση ήπιων διαλυτών και ο ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας αποτρέπουν την αποικοδόμηση και την επιμόλυνση των βιοδραστικών ενώσεων (π.χ. αλκαλοειδών, πολυφαινολών, φλαβονοειδών, κανναβινοειδών κ.λπ.) κατά την εκχύλιση με υπερήχους.
Ευέλικτη εφαρμογή των συσκευών υπερήχων Hielscher
Ενώ οι εναλλακτικές τεχνικές εκχύλισης (π.χ. εκχύλιση με υπερκρίσιμο CO2, εκχύλιση με διαλύτη, διήθηση μέσω φυτικής κλίνης κ.λπ.) συχνά εφαρμόζονται μόνο στην εκχύλιση συγκεκριμένων μορίων, ανάλογα με το μοριακό βάρος, τη διαλυτότητα και τη θερμοευαισθησία τους, η εκχύλιση με τις συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων της Hielscher επιτρέπει την ευέλικτη εκχύλιση οποιασδήποτε φυτικής ένωσης. Η εκχύλιση με υποβοήθηση υπερήχων μπορεί να εφαρμοστεί αξιόπιστα για την παραγωγή εκχυλισμάτων ευρέος φάσματος που περιέχουν βιοδραστικές ενώσεις, όπως πολυφαινόλες, αλκαλοειδή, ανθρακινόνες, φλαβονοειδή, γλυκοσίδες, λιπίδια, πηκτίνη και πολυσακχαρίτες.
Εξαιρετική ενεργειακή απόδοση και φιλικότητα προς το περιβάλλον
Η κατανάλωση ενέργειας της εκχύλισης με υποβοήθηση υπερήχων είναι κατά πολύ χαμηλότερη από εκείνη των παραδοσιακών μεθόδων εκχύλισης φαρμακευτικών ενώσεων από φυτά.
Αξιοπιστία χάρη στην τυποποίηση της διεργασίας με τη Hielscher Ultrasonics
Οι συσκευές υπερήχων Hielscher επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο όλων των παραμέτρων της διεργασίας με υπερήχους, όπως το πλάτος ταλάντωσης, η ένταση, η διάρκεια και η θερμοκρασία. Οι παράμετροι της διεργασίας ελέγχονται εύκολα και παρακολουθούνται συνεχώς. Επιπλέον, όλες οι παράμετροι της διεργασίας καταγράφονται αυτόματα σε αρχείο CSV σε ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό επιτρέπει στον χειριστή να επανεξετάζει τους κύκλους κατεργασίας με υπερήχους, να βελτιστοποιεί τη διεργασία εκχύλισης και να διασφαλίζει σταθερή ποιότητα εκχυλίσματος. Οι συσκευές υπερήχων Hielscher επιτρέπουν στους παραγωγούς να παράγουν φυτικά εκχυλίσματα ανώτερης ποιότητας και διευκολύνουν τη συμμόρφωση με την Ορθή Παρασκευαστική Πρακτική (GMP).
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 έως 150L | 3 έως 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για εφαρμογές ανάμειξης, διασποράς, γαλακτωματοποίησης και εκχύλισης σε εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Χρήσιμες πληροφορίες
Πώς βελτιώνει η εκχύλιση με υπερήχους την απόδοση σε αλκαλοειδή σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους;
Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιεί υπερηχητικά κύματα χαμηλής συχνότητας (20–26kHz) για τη δημιουργία φυσαλίδων ακουστικής σπηλαίωσης που καταρρέουν και δημιουργούν ισχυρές δυνάμεις διάτμησης. Η διεργασία αυτή διατρυπά τα φυτικά κυτταρικά τοιχώματα και προάγει τη μεταφορά μάζας μεταξύ της ενδοκυτταρικής μήτρας και του διαλύτη. Σύμφωνα με έρευνες, η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να αυξήσει τις αποδόσεις σε αλκαλοειδή κατά περισσότερο από 200% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους εκχύλισης. Για παράδειγμα, μελέτες σε φύλλα Annona muricata έδειξαν ότι με την κατεργασία με υπερήχους εκχυλίστηκε 2,3 φορές μεγαλύτερη ποσότητα αλκαλοειδών από ό,τι με την εκχύλιση Soxhlet.
Ποια αλκαλοειδή μπορούν να εκχυλιστούν με τις συσκευές υπερήχων Hielscher;
Οι συσκευές υπερήχων με ακίδα της Hielscher μπορούν να εκχυλίσουν αποτελεσματικά ένα ευρύ φάσμα αλκαλοειδών, μεταξύ των οποίων:
- Καφεΐνη από κόκκους καφέ
- Νικοτίνη από φύλλα καπνού
- DMT (N,N-διμεθυλοτρυπταμίνη) από Mimosa hostilis και Psychotria viridis
- Μιτραγυνίνη από κράτομ
- Πιπερίνη από μαύρο πιπέρι
- Καψαϊκίνη από πιπεριές τσίλι
- Ψιλοκυβίνη από μανιτάρια
- DMT και β-καρβολίνες από Banisteriopsis caapi (Ayahuasca)
Ο εξοπλισμός είναι συμβατός με σχεδόν οποιονδήποτε διαλύτη, γεγονός που τον καθιστά ευέλικτο για διαφορετικούς τύπους αλκαλοειδών.
Ποια είναι τα κύρια πλεονεκτήματα της εκχύλισης αλκαλοειδών με υπερήχους;
Τα βασικά πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:
- Αυξημένη αποδοτικότητα εκχύλισης: Έως και 200% υψηλότερη απόδοση από τις παραδοσιακές μεθόδους
- Μειωμένος χρόνος εκχύλισης: Η εκχύλιση διαρκεί λεπτά αντί για ώρες
- Χαμηλότερη κατανάλωση διαλύτη: Μειώνει το κόστος και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις
- Επιλεκτική εκχύλιση: Επιλέξτε κατάλληλους διαλύτες και παραμέτρους για τις ενώσεις που στοχεύετε
- Εύκολη κλιμάκωση: Γραμμική κλιμάκωση από το εργαστήριο στη βιομηχανική παραγωγή
- Ανώτερη ποιότητα εκχυλίσματος: Οι ήπιες συνθήκες διεργασίας αποτρέπουν την αποδόμηση των βιοδραστικών ενώσεων
Ποια συσκευή υπερήχων της Hielscher είναι η καλύτερη για την εκχύλιση αλκαλοειδών;
Η σειρά συσκευών υπερήχων της Hielscher διαθέτει το κατάλληλο ηχοτρόδιο για κάθε όγκο. Η συσκευή υπερήχων UP400St των 400 βατ είναι ιδανική για εργαστηριακές παρτίδες μεσαίου μεγέθους, ενώ η ισχυρή βιομηχανική συσκευή υπερήχων UIP2000hdT των 2000 βατ καλύπτει την παραγωγή σε βιομηχανική κλίμακα.
Ποιοι διαλύτες λειτουργούν καλύτερα για την εκχύλιση αλκαλοειδών με κατεργασία με υπερήχους;
Οι πολικοί διαλύτες, όπως η μεθανόλη και η αιθανόλη, έχουν βρεθεί ότι είναι οι πιο αποδοτικοί για υψηλές αποδόσεις αλκαλοειδών. Ένα συνηθισμένο μείγμα είναι η υδατική αιθανόλη (νερό και αιθανόλη). Το πλεονέκτημα της εκχύλισης με υπερήχους είναι η συμβατότητα με σχεδόν οποιονδήποτε διαλύτη, συμπεριλαμβανομένων ήπιων επιλογών όπως το νερό ή η υδατική αιθανόλη, γεγονός που συμβάλλει στη διατήρηση των ευαίσθητων βιοδραστικών ενώσεων.
Είναι ασφαλής η εκχύλιση με υπερήχους για τα θερμοευαίσθητα αλκαλοειδή;
Ναι. Η εκχύλιση με υπερήχους πραγματοποιείται σε ήπιες θερμοκρασίες (συνήθως 56°C ή χαμηλότερες) και με σύντομη διάρκεια (30 λεπτά ή λιγότερο). Ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας, συμπεριλαμβανομένων του πλάτους ταλάντωσης, της έντασης, της διάρκειας και της θερμοκρασίας, αποτρέπει την αποδόμηση των θερμοευαίσθητων αλκαλοειδών. Αυτό εξασφαλίζει την υψηλότερη ποιότητα εκχυλίσματος και αποτρέπει την ανεπιθύμητη αποδόμηση των δραστικών μορίων.
Μπορεί η εκχύλιση με υπερήχους να κλιμακωθεί για βιομηχανική παραγωγή;
Απολύτως. Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί ώστε να επεξεργάζεται μεγαλύτερους όγκους φυτικού υλικού, γεγονός που την καθιστά κατάλληλη για εμπορική παραγωγή. Οι διεργασίες υπερήχων μπορούν να κλιμακωθούν γραμμικά, διευκολύνοντας την εφαρμογή σε βιομηχανική κλίμακα. Η Hielscher προσφέρει συστήματα βιομηχανικών προδιαγραφών, όπως το UIP10000hdT (10.000W) και το UIP16000, για συνεχή εκχύλιση εντός γραμμής παραγωγής σε μεγάλη κλίμακα.
Πώς συγκρίνεται η εκχύλιση με υπερήχους με την εκχύλιση Soxhlet για τα αλκαλοειδή;
Η έρευνα καταδεικνύει σαφή πλεονεκτήματα:
- Χρόνος: Η εκχύλιση με υπερήχους διαρκεί 30 λεπτά έναντι 7 ωρών για την εκχύλιση Soxhlet
- Θερμοκρασία: Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιεί θερμοκρασία 56°C έναντι 80°C για την εκχύλιση Soxhlet
- Απόδοση: Η εκχύλιση με υπερήχους παράγει 2,3 φορές περισσότερα αλκαλοειδή
- Ποιότητα: Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες αποτρέπουν τη θερμική αποδόμηση
(Πρβλ. Lee et al., 2021)
Τι είναι τα αλκαλοειδή;
Τα αλκαλοειδή αποτελούν μια κατηγορία φυσικών αζωτούχων ενώσεων χαμηλού μοριακού βάρους που απαντούν συχνά ως δευτερογενείς μεταβολίτες στο φυτικό βασίλειο. Ένα αλκαλοειδές περιέχει τουλάχιστον ένα άτομο αζώτου. Τα αλκαλοειδή συντίθενται βιοχημικά από ένα από τα ακόλουθα τρία κοινά αμινοξέα – τη λυσίνη, την τυροσίνη και την τρυπτοφάνη.
Στα φυτά, τα αλκαλοειδή υπάρχουν γενικά ως άλατα οργανικών οξέων, όπως το οξικό, το μηλικό, το γαλακτικό, το κιτρικό, το οξαλικό, το τρυγικό, το ταννικό και άλλα οξέα. Ορισμένα ασθενώς βασικά αλκαλοειδή (όπως η νικοτίνη) απαντούν σε ελεύθερη μορφή στη φύση. Μερικά αλκαλοειδή απαντούν επίσης ως γλυκοζίτες σακχάρων όπως η γλυκόζη, η ραμνόζη και η γαλακτόζη, για παράδειγμα τα αλκαλοειδή της ομάδας του στρύχνου (σολανίνη), ως αμίδια (πιπερίνη) και ως εστέρες (ατροπίνη, κοκαΐνη) οργανικών οξέων (πρβλ. Ramawat et al., 2009).
Πολλά αλκαλοειδή είναι βιοδραστικές ενώσεις που εμφανίζουν φαρμακευτικές ή θεραπευτικές δράσεις. Για παράδειγμα, συγκεκριμένοι τύποι αλκαλοειδών χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία διαφόρων ασθενειών, όπως η ελονοσία, ο διαβήτης, συγκεκριμένοι τύποι καρκίνου, η καρδιακή δυσλειτουργία, η κατάθλιψη κ.λπ.
Καθώς πολλά αλκαλοειδή εμφανίζουν ισχυρές βιοδραστικές ιδιότητες, η χρήση τους ως φαρμάκων, ναρκωτικών, διεγερτικών και δηλητηρίων είτε έχει υιοθετηθεί είτε βρίσκεται υπό επιστημονική διερεύνηση. Η μορφίνη, ένα γνωστό αλκαλοειδές από την παπαρούνα Papaver somniferum, χρησιμοποιείται ως φάρμακο στη σύγχρονη ιατρική. Η κινίνη και η κωδεΐνη είναι δύο άλλοι τύποι αλκαλοειδών που χρησιμοποιούνται για ιατρικούς σκοπούς. Υπό ιατρική επίβλεψη και στις δόσεις που συνταγογραφούνται από γιατρό, τα αλκαλοειδή είναι φαρμακολογικά χρήσιμα. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιούνται λανθασμένα, ορισμένα αλκαλοειδή μπορούν να είναι τοξικά σε υψηλές δόσεις. Το αλκαλοειδές στρυχνίνη, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται ως εξαιρετικά αποτελεσματική τοξίνη για την καταπολέμηση μικρών σπονδυλωτών.
Παραδείγματα ορισμένων αλκαλοειδών στα φυτά
| Compounds | Plant Source | Effects and Applications |
| Morphine | Papaver somniferum | Analgesic |
| Camptothecin | Camptotheca acuminata | Anticancer |
| Atropine | Hyoscyamus niger | Treatment of intestinal spasms, antidote to other poisons |
| Vinblastine | Catharanthus roseus | Anticancer |
| Codeine | Papaver somniferum | Analgesic, antitusive |
| Caffeine | Coffea arabica | Stimulant, natural pesticide |
| Nicotine | Nicotiana tabacum | Stimulant, tranquillizer |
| Cocaine | Erythroxylon coca | Stimulant of the central nervous system, local anesthetic |
| N,N-dimethyltryptamine | Mimosa hostilis, Psychotria viridis | Hallucinogenic, entheogenic |
| Mitragynine | Mitragyna speciosa | Analgesic, psychoactive |
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Nolasco-González, Y.; Chacón-López, M.A.; Ortiz-Basurto, R.I.; Aguilera-Aguirre, S.; González-Aguilar, G.A.; Rodríguez-Aguayo, C.; Navarro-Cortez, M.C.; García-Galindo, H.S.; García-Magaña, M.d.L.; Meza-Espinoza, L.; Montalvo-González, E. (2022): Annona muricata Leaves as a Source of Bioactive Compounds: Extraction and Quantification Using Ultrasound. Horticulturae 2022, 8, 560.
- Aguilar-Hernandez, G., Zepeda-Vallejo, L. G., Lourdes Garcia-Magana, M. D., de los Angeles Vivar-Vera, M., Perez-Larios, A., Giron-Perez, M. I., Coria-Tellez, A. V., Rodriguez-Aguayo, C., Montalvo-Gonzalez, E. (2020): Extraction of Alkaloids Using Ultrasound from Pulp and By-Products of Soursop Fruit (Annona muricata L.). Applied Sciences, Vol. 10, No. 14, 15 July 2020.
- Chia Hau Lee, Ting Hun Lee, Pei Ying Ong, Syie Luing Wong, Norfadilah Hamdan, Amal A.M. Elgharbawy, Nurul Alia Azmi (2021): Integrated ultrasound-mechanical stirrer technique for extraction of total alkaloid content from Annona muricata. Process Biochemistry, Volume 109, 2021. 104-116.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.