Alkaloidide ekstraheerimine sondi-ultrasonikaatori abil

Alkaloidid on bioaktiivsed ühendid, mida saab ultraheli abil taimedest tõhusalt ekstraheerida. Alkaloididel on lai valik bioloogilisi toimeid ja seetõttu kasutatakse neid ravimite ja ravimeetoditena. Ultraheli ekstraheerimine on eelistatud meetod taimsest materjalist kvaliteetsete alkaloidiekstraktide tootmiseks. Ultraheli ekstraheerimine toob kaasa väga kõrge alkaloidide saagise, samas kui ekstraheerimisaeg on lühike ja ultraheli seadmed on ohutud ja kergesti kasutatavad.

Kõrge efektiivsusega alkaloidide ekstraheerimine Power-Ultrasound abil

Kuidas ultraheli ekstraheerimine soodustab alkaloidide isoleerimist?
Ultraheli ekstraheerimisel kasutatakse madala sagedusega ultraheli laineid (nt 20-26kHz sagedus) ja ultraheli akustilise kavitatsiooni mõju. Suure intensiivsusega ultrahelilained tekitavad kavitatsioonimulle, mis varisevad kokku, tekitades lokaalselt energiatihedaid rõhu- ja temperatuurierinevusi ning võimsaid nihkejõude, mis perforeerivad ja lõhuvad taimede rakuseinu ja taimekudesid lahti. Kavitatsiooni tekitatud vedeliku voogamine soodustab massiülekannet rakusisese maatriksi ja ümbritseva lahusti vahel, nii et alkaloidid vabanevad tõhusalt. Ultraheli alkaloidide ekstraheerimiseks pannakse taimne materjal (nt jahvatatud lehed) lahustisse, mis on tavaliselt vee ja orgaanilise lahusti, näiteks etanooli vesilahuse segu. On leitud, et polaarsed lahustid, nagu metanool ja etanool, on kõrge alkaloidisisalduse saavutamiseks kõige tõhusamad. Pärast läga lühikest ultraheliravi – mis koosneb taimsest materjalist ja lahustist – Alkaloidid vabanevad taimerakkudest ja esinevad lahustis, kust neid saab eraldada ja puhastada (nt rootor-aurusti abil).

Ultraheli alkaloidi ekstraheerimise peamised eelised

Ultraheli ekstraheerimist peetakse suurepäraseks ekstraheerimistehnikaks alkaloidide eraldamiseks taimsetest materjalidest, kuna see pakub mitmeid eeliseid, sealhulgas:

1. Suurenenud ekstraheerimise efektiivsus: Ultraheli ekstraheerimine võib suurendada alkaloidide saagist rohkem kui 200% võrreldes traditsiooniliste ekstraheerimismeetoditega.
2. Lühendatud ekstraheerimisaeg: Ultraheli ekstraheerimine võib oluliselt vähendada ekstraheerimisaega, võimaldades suurte koguste taimse materjali kiiremat ja tõhusamat töötlemist.
3. Väiksem lahusti kulu: Ultraheli ekstraheerimine võib vähendada ekstraheerimiseks vajaliku lahusti kogust, mille tulemuseks on vähenenud lahusti tarbimine ja vähenenud keskkonnamõju.
4. Valikuline ekstraheerimine: Ultraheli ekstraheerimist saab kasutada teatud alkaloidide selektiivseks ekstraheerimiseks, valides sobiva lahusti, protsessi parameetrid ja ekstraheerimistemperatuuri. Kuna soovimatud ühendid jäävad maha, paraneb lõpptoote puhtus.
5. Lihtne laiendada: Ultraheli ekstraheerimist saab hõlpsasti suurendada, et käsitleda suuremaid koguseid taimset materjali, muutes selle sobivaks kaubanduslikuks tootmiseks. Ultraheli protsesse saab skaleerida lineaarselt, mis hõlbustab rakendamist tööstuslikus mastaabis.

Üldiselt pakub ultraheli ekstraheerimine kiiremat, tõhusamat ja keskkonnasõbralikumat lähenemist alkaloidide eraldamisele taimsetest materjalidest.

Ultraheli alkaloidide ekstraheerimine Soursopi puu lehtedest

(2022) uuris bioaktiivsete ühendite, sealhulgas fenoolsete ühendite, alkaloidide, atsetogeniinide (kõik suure antioksüdandivõimega) ultraheli ekstraheerimise tõhusust ja efektiivsust taimeliigi Annona muricata (soursop puu) lehtedest. Ultraheli ekstraheerimiseks kasutasid nad sondi tüüpi ultrasonikaatorit UP400S järgmistel tingimustel: 80% amplituud, 0,7 s impulsitsükkel, 4,54 min. Ekstraheeriti kokku lahustuvad fenoolid (TSP), kasutades 0,5 g kuivatatud lehtede pulbrit ja 20 ml atsetooni: vett (80:20 v/v). Ultraheli toodetud ekstrakt sisaldas 178,48 mg / 100 ml lahustuvaid fenoole, 20,18 mg / 100 ml kogu flavonoide, 27,81 mg / 100 ml hüdrolüüsitavaid polüfenoole, 167,07 mg / 100 ml kondenseeritud tanniine, 30,44 mg / 100 ml kogu alkaloide ja 14,62 mg / 100 ml kogu atsetogeniini. U400S sondi tüüpi ultrasonikaatoriga eraldatud ekstraktil (vt pilti vasakul) oli kõrge antioksüdantne võime ja suurem bioaktiivsete ühendite sisaldus ~ 6 kuni ~ 927 korda kui keetmine või infusioon, sõltuvalt ühendi tüübist. Proovides tuvastati kakskümmend neli erinevat fenoolset ühendit ja ultraheli isoleeritud ekstrakt andis suurima kontsentratsiooni.
[vrd Nolasco-González et al., 2022]

Ultraheli abil ekstraheerimise (AÜE), keetmise ja infusiooni optimaalsetes tingimustes saadud ekstraktide antioksüdantne võime. Ultraheli ekstraktid näitavad järjekindlalt oluliselt suuremat antioksüdantide võimet.
(Uuring ja graafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

Fenoolsete ühendite HPLC-kromatogramm Annona muricata lehtede ultraheli isoleeritud ekstraktist, kasutades ultrasonikaatorit UP400S.
1) shikimiidhape, 2) gallushape, 3) protokatehhape, 4) neoklorogeenhape,
(5) 3,4-dihüdroksüfenüüläädikhape, (6) 4-hüdroksübensoehape, (7) klorogeenhape, (8) 4-hüdroksüfenüüläädikhape, (9) vanillhape, (10) süringhape, (11) 3-hüdroksübensoehape, (12) kofeiinhape, (13) 4-hüdroksübensaldehüüd, (14) homovanillhape, (15) 3-(4-hüdroksüfenüül), (16) p-kumaarhape, (17) trans-feruulhape, (18) trans-kaneelhape, (19) gallokatekiin, (20) epigallokatekiin, (22) epikatehhiin, (22) epikatehhiin, (23) rutiin, (24) ellagiinhape.
(Uuring ja graafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

(2021) olid sarnased kinnitatud tulemused, kuna nad teatavad 2.3 korda rohkem alkaloide A. muricata lehtedest, mis on ekstraheeritud ultraheliga (340 W, 56◦C, 30 min), võrreldes Soxhleti ekstraheerimisega (7 h, 80◦C).

Indooli alkaloidide ekstraheerimine Mimosa juurekoorest ja Ayahuascast ultrasonikaatori abil

Mimosa juurekoor ja ayahuasca lehed sisaldavad alkaloidi N,N-dimetüültrüptamiini (DMT). Dimetüültrüptamiini (DMT) uuritakse praegu kliinilistes uuringutes selle hallutsinogeense toime kohta ja seetõttu potentsiaalse ravimina depressiooni ja traumajärgsete stressihäirete (PTSD) raviks. Ultraheli soodustab tõhusalt alkaloidi vabanemist ja eraldamist Mimosa hostilis juurtest ja Psychotria viridis lehtedest (ayahuasca). Ultraheli DMT ekstraheerimine annab väga lühikese aja jooksul suure saagise. Ühildub peaaegu iga lahustiga, Hielscheri sondi tüüpi ultrasonikaatoreid kasutatakse farmaatsiatoodete bioaktiivsete ühendite tootmiseks, mida kasutatakse teadusuuringutes ja meditsiiniasutustes, samuti proovide ettevalmistamiseks enne analüütilise kvaliteedi ja tõhususe testimist. Seetõttu võivad Hielscheri ultrasonikaatorid hõlbustada meditsiinilist DMT-d ja botaanilisi uuringuid mitmel viisil.
Kõige tavalisem indooli akaloidi N,N-dimetüültrüptamiini (DMT) allikas jurema puus pärineb Mimosa hostilise juurtest (üldtuntud kui jurema preta). Ayahuasca on teise taimeliigi traditsiooniline nimi, kus põõsa Psychotria viridis lehed on rikkad DMT poolest.
Nii mimosa juurekoor (ka mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; lühend MHRB) kui ka ayahuasca lehed sisaldavad erinevaid bioaktiivseid ühendeid, mida praegu kliinilistes uuringutes uuritakse nende potentsiaali kohta terapeutilise ravimina. Mimosa juurekoor sisaldab tanniine, saponiine, trüptamiini, alkaloide, lipiide, fütoindoole, ksüloosi, fütosteroole, glükosiide, ramnoosi, arabinoosi, metoksükalkoone, lupeooli ja kukulkaniini. Neid bioaktiivseid ühendeid saab juurekoorest tõhusalt ekstraheerida, kasutades sondi tüüpi ultrasonikaatoreid. Ultraheli ekstraheerimine on parem meetod sihtainete, näiteks alkaloidide eraldamiseks botaanilisest materjalist, nagu mimosa juurekoor ja ayahuasca lehed. Sonikatsioon paistab silma, andes väga lühikese ekstraheerimisaja jooksul suure saagikuse. Kerged protsessitingimused tagavad ekstrakti kõrgeima kvaliteedi, vältides aktiivsete molekulide soovimatut lagunemist.

Botaanilise isolatsiooni ekstraheerimise seadistus: Sondi tüüpi ultrasonikaatori UP400ST, Büchi vaakumfilter ja rootoraurusti fütokemikaalide, näiteks alkaloidide ja fenoolide ekstraheerimiseks.

Hielscheri ultrasonikaatorid tõhusaks alkaloidide ekstraheerimiseks

Hielscher Ultrasonics projekteerib, toodab ja levitab suure jõudlusega ultraheli ekstraktoreid, mida kasutatakse nii teadusuuringuteks kui ka farmaatsiatoodete ekstraktide tootmiseks.
Ülim ekstraheerimise efektiivsus:Ultraheli abil ekstraheerimine on teaduslikult tõestatud tehnika, millel on erakordselt kõrge efektiivsus bioaktiivsete ühendite ekstraheerimisel taimedest. Kuigi traditsioonilised meetodid võtavad sageli kaua aega (mitu tundi kuni päeva), võtab ultraheli botaaniline ekstraheerimine vaid paar minutit.

Kõrge ekstraheerimise saagis ja suurepärane ekstrakti kvaliteet koos Hielscheri ultrasonikaatoritega

Ultraheliga juhitav ekstraheerimine võimaldab bioaktiivsete ühendite täielikku vabanemist taimsest materjalist. Ultraheli kavitatsioon purustab rakumaatriksi ja vabastab bioaktiivsed molekulid tõhusalt ümbritsevasse lahustisse. Võrdlevad uuringud näitasid, et ultrahelitöötlus annab suurema ekstrakti saagise kui teised ekstraheerimismeetodid (nt Soxhlet, leotamine, keetmine, infusioon). Ultraheli ekstraheerimine sobib kokku mis tahes lahustiga ja võimaldab seeläbi kasutada ka väga kerget lahustit, nagu vesi või etanooli vesilahus. Spetsiifiliste ekstraheerimisnõuete osas võib valida polaarseid ja mittepolaarseid lahusteid ning lahustite vahetamine pole probleem. Täpne kontroll protsessi parameetrite (nt amplituudi), kergete lahustite kasutamise ja täpse temperatuuri reguleerimise üle hoiab ära bioaktiivsete ühendite (nt alkaloidid, polüfenoolid, flavonoidid, kannabinoidid jne) lagunemise ja saastumise ultraheli ekstraheerimise ajal.

Hielscheri ultrasonikaatorite mitmekülgne rakendamine

Kuigi alternatiivsed ekstraheerimismeetodid (nt superkriitiline CO2, lahusti ekstraheerimine, perkolatsioon jne) on sageli rakendatavad ainult spetsiifiliste molekulide ekstraheerimiseks sõltuvalt molekulmassist, lahustuvusest ja soojustundlikkusest, võimaldab Hielscheri suure jõudlusega ultrasonikaatoritega ekstraheerimine mis tahes botaanilise ühendi mitmekülgset ekstraheerimist. Ultraheli abil ekstraheerimist saab usaldusväärselt kasutada bioaktiivseid ühendeid, nagu polüfenoolid, alkaloidid, antrakinoonid, flavonoidid, glükosiidid, lipiidid, pektiin ja polüsahhariidid, sisaldavate laia spektriga ekstraktide ekstraheerimiseks.

Suurepärane energiatõhusus ja keskkonnasõbralikkus

Ultraheli abil ekstraheerimise energiatarbimine on väiksem kui traditsioonilised meetodid ravimühendite ekstraheerimisel taimedest.

Usaldusväärsus tänu protsessi standardimisele Hielscher Ultrasonicsiga

Hielscheri ultrasonikaatorid võimaldavad täpset kontrolli kõigi ultraheli protsessi parameetrite üle, nagu amplituud, intensiivsus, kestus ja temperatuur. Protsessi parameetreid saab hõlpsasti kontrollida ja neid jälgitakse pidevalt. Lisaks protokollitakse kõik protsessi parameetrid automaatselt CSV-failina sisseehitatud SD-kaardil. See võimaldab operaatoril läbi vaadata ultrahelitöötluse jooksud, optimeerida ekstraheerimisprotsessi ja tagada ühtlane ekstrakti kvaliteet. Hielscheri ultrasonikaatorid võimaldavad tootjatel toota suurepärase kvaliteediga botaanilisi ekstrakte ja hõlbustada hea tootmistava (GMP) täitmist.

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest: