Alkaloidide ekstraheerimine sondi-ultrasonikaatori abil

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

Kõrge efektiivsusega alkaloidide ekstraheerimine võimsus-ultraheli 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, tekitades lokaalselt energiatihedaid rõhu- ja temperatuurierinevusi ning võimsaid nihkejõude, mis perforeerivad ja lõhuvad taime rakuseinu ja taimekudesid avatud. Kavitatsiooni tekitatud vedeliku voog soodustab massiülekannet rakusisese maatriksi ja ümbritseva lahusti vahel, nii et alkaloidid vabanevad tõhusalt. Ultraheli alkaloidide ekstraheerimiseks pannakse taimne materjal (nt jahvatatud kuivatatud lehed) lahustisse, mis on tavaliselt vee ja orgaanilise lahusti, näiteks etanooli vesilahuse segu. On leitud, et polaarsed lahustid, nagu metanool ja etanool, on suure alkaloidisisalduse korral kõige tõhusamad. Pärast läga lühikest ultraheli töötlemist – mis koosnevad taimsest materjalist ja lahustist – alkaloidid vabanevad taimerakkudest ja esinevad lahustis, kust neid saab eraldada ja puhastada (nt rootor-aurusti abil).

Ultraheli alkaloidide 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. Vähendatud ekstraheerimisaeg: Ultraheli ekstraheerimine võib ekstraheerimisaega oluliselt vähendada, võimaldades suurte koguse 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 väiksem keskkonnamõju.
4. Selektiivne 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 skaleerida, et käsitseda suuremaid taimse materjali koguseid, muutes selle kaubanduslikuks tootmiseks sobivaks. Ultraheli protsesse saab skaleerida lineaarselt, mis hõlbustab rakendamist tööstuslikus mastaabis.

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

Ultraheli alkaloidi ekstraheerimine Soursopi puu lehtedest

(2022) uurisid bioaktiivsete ühendite, sealhulgas fenoolsete ühendite, alkaloidide, atsetogeniinide (kõik kõrge antioksüdantse võimsusega) ultraheli ekstraheerimise tulemuslikkust ja tõhusust taimeliikide Annona muricata (soursop puu) lehtedest. Ultraheli ekstraheerimiseks kasutasid nad sondi tüüpi ultrasonikaatorit UP400S järgmistel tingimustel: 80% amplituud, 0,7 s impulsi-tsükkel, 4,54 min. Kokku lahustuvad fenoolid (TSP) ekstraheeriti 0,5 g kuivatatud lehtede pulbri ja 20 ml atsetooniga: veega (80:20 v/v). Ultraheli toodetud ekstrakt sisaldas 178,48 mg / 100 ml lahustuvaid fenoole, 20,18 mg / 100 ml flavonoide kokku, 27,81 mg / 100 ml hüdrolüüsitavaid polüfenoole, 167,07 mg / 100 ml kondenseeritud tanniine, 30,44 mg / 100 ml üldalkaloide ja 14,62 mg / 100 ml atsetogeenseid üldkoguseid. U400S sondi tüüpi ultrasonikaatoriga eraldatud ekstraktil (vt pilti vasakul) oli kõrge antioksüdantide 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 eraldatud ekstrakt andis kõrgeima kontsentratsiooni.
[vrd Nolasco-González et al., 2022]

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

Annona muricata lehtede ultraheli eraldatud ekstrakti fenoolsete ühendite HPLC kromatogramm, kasutades ultrasonikaatorit UP400S.
1) šikimiinhape, 2) gallushape, 3) protokatehhape, 4) neoklorogeenhape,
5) 3,4-dihüdroksüfenüüläädikhape, 6) 4-hüdroksübensoehape, 7) klorogeenhape, 8) 4-hüdroksüfenüüläädikhape, 9) vanilliinhape, 10) süringhape, 11) 3-hüdroksübensoehape, 12) kofeiinhape, 13) 4-hüdroksübensaldehüüd, 14) homovanilliinhape, 15) 3-(4-hüdroksüfenüül), 16) p-kumarhape, 17) transferulhape, 18) trans-tsinnamiinhape, 19) gallokaatšin, 20) epigallokaatsiin, 21) katehhiin,(22) epikatehhiin, (23) rutiin, 24) ellagiinhape.
(Uuring ja graafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee jt (2021) olid sarnased kinnitatud tulemused, kuna nad teatasid 2,3 korda rohkem alkaloide A. muricata lehtedest, mis ekstraheeriti ultraheli abil (340 W, 56 ◦C, 30 min) võrreldes Soxhleti ekstraheerimisega (7 h, 80 ◦C).

Indooli alkaloidide ekstraheerimine Mimosa juurekoorest ja Ayahuascast ultrasonikaatori abil

Mimosa root bark as well as ayahuasca leaves contains the alkaloid N,N-dimethyltryptamine (DMT). Dimethyltryptamine (DMT) is currently researched in clinical trials for its hallucinogenic effects and therefore as a potential drug to treat depression and post-traumatic stress disorders (PTSD). Ultrasonication effectively promotes the release and isolation of the alkaloid from the Mimosa hostilis roots and Psychotria viridis leaves (ayahuasca). Ultrasonic DMT extraction produces high yields within very short time. Compatible with almost any solvent, Hielscher probe-type ultrasonicators are used for the production of pharma-grade bioactive compounds for use under research and medical settings as well as for sample prep before analytical quality and potency testing. Therefore, Hielscher ultrasonicators can facilitate medical DMT and botanical research in numerous ways.
Indooli akaloidi N,N-dimetüültrüptamiini (DMT) kõige tavalisem allikas juremapuus 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 uuritakse kliinilistes uuringutes nende potentsiaali kohta terapeutilise ravimina. Mimosa juurekoor sisaldab tanniine, saponiine, trüptamiine, alkaloide, lipiide, fütoindoole, ksüloosi, fütosteroole, glükosiide, ramnoosi, arabinoosi, metoksükalkoone, lupeooli ja kukulkaniine. Neid bioaktiivseid ühendeid saab juurekoorest tõhusalt ekstraheerida, kasutades sondi tüüpi ultrasonikaatoreid. Ultraheli ekstraheerimine on suurepärane 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 kõrgeima ekstrakti kvaliteedi, vältides aktiivsete molekulide soovimatut lagunemist.

Extraction setup for botanical isolation: sond-tüüpi ultraheliator UP400St, Büchi vaakumfilter ja rootor-aurusti fütokemikaalide, näiteks alkaloidide ja fenoolide ekstraheerimiseks.

Hielscher ultrasonikaatorid alkaloidide tõhusaks ekstraheerimiseks

Hielscher Ultrasonics projekteerib, toodab ja levitab suure jõudlusega ultraheli ekstraktoreid, mida kasutatakse nii teadusuuringuteks kui ka farmaatsiatoodete ekstraktide tootmiseks.

Hielscheri ultrasonikaatorid suurepärase ekstraheerimise efektiivsuse tagamiseks

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 päevani), võtab ultraheli botaaniline ekstraheerimine vaid paar minutit.

Kõrge ekstraheerimise saagis ja suurepärane ekstrakti kvaliteet Hielscheri ultrasonikaatoritega

Ultraheliga juhitav ekstraheerimine võimaldab bioaktiivsete ühendite täielikku vabanemist taimsest materjalist. Ultraheli kavitatsioon lõhub rakumaatriksi ja vabastab bioaktiivsed molekulid tõhusalt ümbritsevasse lahustisse. Võrdlevad uuringud näitasid, et ultrahelitöötlus annab suurema ekstrakti saagise kui muud 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. Mis puutub spetsiifilistesse ekstraheerimisnõuetesse, siis saab valida polaarseid ja mittepolaarseid lahusteid ning lahustite vahetamine ei ole probleem. Protsessi parameetrite (nt amplituud), kergete lahustite kasutamise ja täpse temperatuuri reguleerimise täpne kontroll takistavad bioaktiivsete ühendite (nt alkaloidid, polüfenoolid, flavonoidid, kannabinoidid jne) lagunemist ja saastumist ultraheli ekstraheerimise ajal.

Hielscheri ultrasonikaatorite mitmekülgne rakendamine

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

Suurepärane energiatõhusus ja keskkonnasõbralikkus

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

Usaldusväärsus tänu protsessi standardimisele Hielscher Ultrasonics

Hielscheri ultrasonikaatorid võimaldavad täpselt kontrollida kõiki ultraheli protsessi parameetreid, nagu amplituud, intensiivsus, kestus ja temperatuur. Protsessi parameetreid saab hõlpsasti kontrollida ja neid jälgitakse pidevalt. Lisaks protokollitakse kõik protsessi parameetrid sisseehitatud SD-kaardil automaatselt CSV-failina. See võimaldab operaatoril ultrahelitöötluse käike üle vaadata, et optimeerida ekstraheerimisprotsessi ja tagada ühtlane ekstrakti kvaliteet. Hielscheri ultrasonikaatorid võimaldavad tootjatel toota kõrgema kvaliteediga botaanilisi ekstrakte ja hõlbustada hea tootmistava (GMP) järgimist.

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest: