Suure saagisega alkaloidide ekstraheerimine sondsonikaatoritega

Ekstraheerige taimsetest materjalidest alkaloide kiiremini, täielikumalt ja täpse protsessijuhtimisega. Hielscheri sondtüüpi ultrahelitöötlusseadmed kasutavad akustilist kavitatsiooni taimerakkude avamiseks ja massiülekande intensiivistamiseks, aidates saavutada kõrge alkaloidisaagise minutitega tundide asemel.
Olenemata sellest, kas töötlete lehti, juuri, koort, seemneid või muud taimset materjali, toetavad Hielscheri ultraheli ekstraktorid reprodutseeritavat ekstraheerimist laborikatsetest ja pilootpartiidest kuni tööstusliku inline-tootmiseni.

Miks valida alkaloidide ultraheliekstraheerimine?

• Suuremad ekstraheerimissaagised tänu tõhusale rakkude lõhkumisele (desintegreerimisele) ja paremale lahusti tungimisele
• Lühem töötlusaeg võrreldes maseratsiooni, dekokti, infusiooni või Soxhleti ekstraheerimisega
• Väiksem lahustikasutus vee, vesilahusliku etanooli, metanooli või muude sobivate lahustitega
• Kontrollitud ekstrakti kvaliteet reguleeritava amplituudi, temperatuuri, aja ja intensiivsuse abil
• Lihtne skaleerimine väikestest proovidest pideva tööstusliku ekstraheerimiseni
• Usaldusväärne dokumenteerimine protsessiandmete automaatse salvestamisega korduvuse ja kvaliteedi tagamiseks

Alkaloidide tõhus ekstraheerimine võimsa ultraheli abil

Kuidas ultraheliekstraheerimine soodustab alkaloidide eraldamist?
Ultraheliekstraheerimisel kasutatakse madalsageduslikke ultraheli laineid (nt sagedus 20–26 kHz) ja ultraheli akustilise kavitatsiooni efekti. Suure intensiivsusega ultraheli lained tekitavad kavitatsioonimulle, mis kollapseeruvad, tekitades lokaalselt energiatihedaid rõhu- ja temperatuurierinevusi ning võimsaid nihkejõude, mis perforeerivad ja lõhuvad taimerakkude seinu ja taimekude. Kavitatsiooni tekitatud vedeliku voolamine soodustab massiülekannet rakusisese maatriksi ja ümbritseva lahusti vahel, nii et alkaloidid vabanevad tõhusalt. Alkaloidide ultraheliekstraheerimisel asetatakse taimne materjal (nt jahvatatud kuivatatud lehed) lahustisse, milleks on tavaliselt vee ja orgaanilise lahusti, näiteks vesilahusliku etanooli segu. Polaarsed lahustid, nagu metanool ja etanool, on osutunud kõige tõhusamaks suure alkaloidisaagise saavutamiseks. Pärast lühikest suspensiooni ultraheli töötlust – suspensioon koosneb taimsest materjalist ja lahustist – vabanevad alkaloidid taimerakkudest ja on lahustis, kust neid saab eraldada ja puhastada (nt rotaorlahusti aurustiga).

Alkaloidide ultraheliekstraheerimise peamised eelised

Ultraheliekstraheerimist peetakse alkaloidide eraldamisel taimsetest materjalidest ülimuslikuks ekstraheerimistehnikaks, kuna see pakub mitmeid eeliseid, sealhulgas:

1. Suurenenud ekstraheerimise efektiivsus: Ultraheliekstraheerimine võib suurendada alkaloidide saagist rohkem kui 200% võrreldes traditsiooniliste ekstraheerimismeetoditega.
2. Lühem ekstraheerimisaeg: Ultraheliekstraheerimine võib ekstraheerimisaega oluliselt lühendada, võimaldades suurte taimse materjali koguste kiiremat ja tõhusamat töötlemist.
3. Väiksem lahustitarbimine: Ultraheliekstraheerimine võib vähendada ekstraheerimiseks vajaliku lahusti hulka, mille tulemuseks on väiksem lahustitarbimine ja väiksem keskkonnamõju.
4. Selektiivne ekstraheerimine: Ultraheliekstraheerimist saab kasutada teatud alkaloidide selektiivseks ekstraheerimiseks, valides sobiva lahusti, protsessiparameetrid ja ekstraheerimistemperatuuri. Kuna soovimatud ühendid jäävad maha, paraneb lõpptoote puhtus.
5. Lihtne skaleerida: Ultraheliekstraheerimist saab hõlpsasti skaleerida suuremate taimse materjali koguste töötlemiseks, mistõttu sobib see kommertstootmiseks. Ultraheliprotsesse saab skaleerida lineaarselt, mis hõlbustab nende rakendamist tööstuslikus mastaabis.

Kokkuvõttes pakub ultraheliekstraktsioon kiiremat, tõhusamat ja keskkonnasõbralikumat lähenemist alkaloidide eraldamisele taimsetest materjalidest.

Alkaloidide ultraheliekstraktsioon soursop-puu lehtedest

Nolasco-González et al. (2022) uurisid bioaktiivsete ühendite, sealhulgas fenoolsete ühendite, alkaloidide ja atsetogeniinide (kõik kõrge antioksüdantse võimega) ultraheliekstraktsiooni tõhusust ja efektiivsust taimeliigi Annona muricata (soursop-puu) lehtedest. Ultraheliekstraktsiooniks kasutasid nad sondtüüpi ultraheliseadet UP400S järgmistel tingimustel: 80% amplituud, 0,7 s impulsitsükkel, 4,54 min. Lahustuvad fenoolid kokku (TSP) ekstraheeriti 0,5 g kuivatatud lehtede pulbrist ja 20 mL atsetooni ning vee segust (80:20 v/v). Ultrahelitöötlusega saadud ekstrakt sisaldas 178,48 mg/100 mL lahustuvaid fenoole, 20,18 mg/100 mL flavonoide kokku, 27,81 mg/100 mL hüdrolüüsuvaid polüfenoole, 167,07 mg/100 mL kondenseerunud tanniine, 30,44 mg/100 mL alkaloide kokku ja 14,62 mg/100 mL atsetogeniine kokku. U400S sondtüüpi ultraheliseadmega eraldatud ekstrakt näitas kõrget antioksüdantset võimet ja bioaktiivsete ühendite sisaldust, mis oli ühendi tüübist sõltuvalt ~6 kuni ~927 korda suurem kui keetmisel või leotisel. Proovides tuvastati kakskümmend neli erinevat fenoolset ühendit ning ultraheliga eraldatud ekstraktis oli nende kontsentratsioon kõrgeim.
[cf. Nolasco-González et al., 2022]

Ekstraktide antioksüdantne võime, mis saadi ultraheliabil ekstraheerimise (UAE), keetmise ja leotamise optimaalsetel tingimustel. Ultraheliekstraktidel on järjekindlalt oluliselt kõrgem antioksüdantne võime.
(Uuring ja graafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

Fenoolsete ühendite HPLC kromatogramm Annona muricata lehtede ultraheliga eraldatud ekstraktist, mis on saadud ultraheliseadmega UP400S.
(1) šikimiinhape, (2) gallushape, (3) protokatehhiinhape, (4) neoklorogeenhape,
(5) 3,4-dihüdroksüfenüüläädik, (6) 4-hüdroksübensoehape, (7) klorogeenhape, (8) 4-hüdroksüfenüüläädik, (9) vanilliinhape, (10) siringiinhape, (11) 3-hüdroksübensoehape, (12) kohvhape, (13) 4-hüdroksübensaldehüüd, (14) homovanilliinhape, (15) 3-(4-hüdroksüfenüül), (16) p-kumaarhape, (17) trans-ferulahape, (18) trans-kaneelhape, (19) gallokatehhiin, (20) epigallokatehhiin, (21) katehhiin,(22) epikatehhiin, (23) rutiin, (24) ellagiinhape.
(Uuring ja graafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) said sarnaseid kinnitatud tulemusi, kuna nad teatavad 2,3 korda suuremast alkaloidide hulgast A. muricata lehtedest, mis ekstraheeriti ultraheli abil (340 W, 56◦C, 30 min), võrreldes Soxhleti ekstraktsiooniga (7 h, 80◦C).

Indoolalkaloidide ekstraheerimine mimoosi juurekoorest ja ayahuascast ultraheliseadmega

Mimosa juurekoor ja ayahuasca lehed sisaldavad alkaloidi N,N-dimetüültrüptamiini (DMT). Dimetüültrüptamiini (DMT) uuritakse praegu kliinilistes uuringutes selle hallutsinogeensete toimete tõttu ja seega potentsiaalse ravimina depressiooni ja posttraumaatilise stressihäire (PTSD) raviks. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) soodustab tõhusalt alkaloidi vabanemist ja eraldamist Mimosa hostilis juurtest ning Psychotria viridis lehtedest (ayahuasca). Ultraheliga DMT ekstraheerimine annab kõrge saagise väga lühikese ajaga. Hielscheri sondtüüpi ultraheli seadmed sobivad peaaegu iga lahustiga ning neid kasutatakse farmatseutilise kvaliteediga bioaktiivsete ühendite tootmiseks teadus- ja meditsiinilistes rakendustes ning proovide ettevalmistamiseks enne analüütilist kvaliteedi- ja tugevuskontrolli. Seetõttu võivad Hielscheri ultraheli seadmed hõlbustada meditsiinilist DMT- ja taimeuuringut mitmel viisil.
Indoolalkaloidi N,N-dimetüültrüptamiini (DMT) levinuim allikas on jurema puu, see pärineb Mimosa hostilis juurtest (üldtuntud kui jurema preta). Ayahuasca on traditsiooniline nimetus teisele taimeliigile, mille põõsa Psychotria viridis lehed on DMT-rikkad.
Nii mimosa juurekoor (ka mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; lüh. MHRB) kui ka ayahuasca lehed sisaldavad mitmesuguseid bioaktiivseid ühendeid, mida uuritakse praegu kliinilistes uuringutes seoses nende potentsiaaliga terapeutilise ravimina. Mimosa juurekoor sisaldab tanniine, saponiine, trüptamiine, alkaloide, lipiide, fütoindoole, ksüloosi, fütosterooleid, glükosiide, ramnoosi, arabinoosi, metoksükalkoone, lupeooli ja kukulkaniine. Neid bioaktiivseid ühendeid saab juurekoorest tõhusalt ekstraheerida sondtüüpi ultraheli seadmetega. Ultraheliga ekstraheerimine on parim meetod sihtainete, näiteks alkaloidide, eraldamiseks taimsest materjalist, nagu mimosa juurekoor ja ayahuasca lehed. Sonikeerimine paistab silma kõrge saagisega väga lühikese ekstraheerimisaja jooksul. Leebed protsessitingimused tagavad ekstrakti kõrgeima kvaliteedi, vältides toimeainete molekulide soovimatut lagunemist.

Ekstraheerimisseade taimsete ühendite eraldamiseks: Sondtüüpi ultraheli seade UP400ST, Büchi vaakumfilter ja rotatsioonaurusti fütokemikaalide, näiteks alkaloidide ja fenoolide, ekstraheerimiseks.

Hielscheri ultraheli seadmed tõhusaks alkaloidide ekstraheerimiseks

Hielscher Ultrasonics projekteerib, toodab ja turustab suure jõudlusega ultraheli ekstraktoreid, mida kasutatakse nii teadusuuringutes kui ka farmatseutilise kvaliteediga ekstraktide tootmisel.
Parem ekstraheerimise tõhusus: Ultraheliga toetatud ekstraheerimine on teaduslikult tõestatud meetod, mille tõhusus bioaktiivsete ühendite ekstraheerimisel taimedest on erakordselt kõrge. Kui traditsioonilised meetodid võtavad sageli kaua aega (mitu tundi kuni päevi), siis ultraheliga taimede ekstraheerimine võtab vaid mõne minuti.

Kõrge ekstraktisaagis ja parem ekstrakti kvaliteet Hielscheri ultraheli seadmetega

Ultraheli abil toimuv ekstraheerimine võimaldab bioaktiivsed ühendid taimsest materjalist täielikult vabastada. Ultraheli kavitatsioon lõhub rakumaatriksi ja vabastab bioaktiivsed molekulid tõhusalt ümbritsevasse lahustisse. Võrdlevad uuringud on näidanud, et ultraheli töötlus (sonikeerimine) annab suurema ekstrakti saagise kui muud ekstraheerimismeetodid (nt Soxhleti ekstraheerimine, maseratsioon, dekokt, infusioon). Ultraheliekstraheerimine sobib kasutamiseks mis tahes lahustiga ja võimaldab seega kasutada ka väga õrnu lahusteid, näiteks vett või vesilahusena etanooli. Vastavalt konkreetsetele ekstraheerimisnõuetele saab valida polaarseid ja mittepolaarseid lahusteid ning lahustite vahetamine ei ttekita probleeme. Protsessiparameetrite (nt amplituudi) täpne juhtimine, õrnade lahustite kasutamine ja täpne temperatuurijuhtimine hoiavad ultraheliekstraheerimise ajal ära bioaktiivsete ühendite (nt alkaloidide, polüfenoolide, flavonoidide, kannabinoidide jne) lagunemise ja saastumise.

Hielscheri ultraheli sonikaatorite mitmekülgne kasutus

Kuigi alternatiivsed ekstraheerimismeetodid (nt superkriitiline CO2, lahustiga ekstraheerimine, perkolatsioon jne) sobivad sageli vaid konkreetsete molekulide ekstraheerimiseks sõltuvalt molekulmassist, lahustuvusest ja kuumustundlikkusest, võimaldab ekstraheerimine Hielscheri suure jõudlusega ultraheli sonikaatoritega ekstraheerida mitmekülgselt mis tahes taimset ühendit. Ultrahelitoega ekstraheerimist saab usaldusväärselt rakendada laia spektriga ekstraktide ekstraheerimiseks, mis sisaldavad bioaktiivseid ühendeid, näiteks polüfenoole, alkaloide, antrakinoone, flavonoide, glükosiide, lipiide, pektiini ja polüsahhariide.

Suurepärane energiatõhusus ja keskkonnasõbralikkus

Ultrahelitoega ekstraheerimise energiatarbimine on ravimühendite ekstraheerimisel taimedest tunduvalt väiksem kui traditsiooniliste meetodite puhul.

Töökindlus tänu Hielscher Ultrasonicsi protsessi standardimisele

Hielscheri ultraheli sonikaatorid võimaldavad kõiki ultraheliprotsessi parameetreid, näiteks amplituudi, intensiivsust, kestust ja temperatuuri, täpselt juhtida. Protsessiparameetreid on lihtne juhtida ning neid jälgitakse pidevalt. Lisaks salvestatakse kõik protsessiparameetrid automaatselt CSV-failina sisseehitatud SD-kaardile. See võimaldab operaatoril ultraheli töötluse (sonikeerimise) käike üle vaadata, ekstraheerimisprotsessi optimeerida ja tagada ühtlane ekstrakti kvaliteet. Hielscheri ultraheli sonikaatorid võimaldavad tootjatel valmistada kõrgema kvaliteediga taimseid ekstrakte ning lihtsustavad hea tootmistava (GMP) nõuete täitmist.

Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultraheli sonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest: