استخراج آرتمیزینین با کارایی بسیار بالا به کمک فراصوت‌دهی
آرتمیزینین را می‌توان با استفاده از فراصوت‌دهی با عملکرد بالا به‌طور مؤثر استخراج کرد. استخراج فراصوتی با استفاده از حلال‌های ملایم، بازده بسیار بالایی از آرتمیزینین به دست می‌دهد. استفاده از فراصوت، فرایند استخراج را به‌شدت تسریع می‌کند. شرایط پردازش در استخراج‌گرهای فراصوتی به‌دقت قابل‌کنترل است و این امکان را فراهم می‌کند که از تخریب زیست‌مولکول حساس به گرمای آرتمیزینین جلوگیری شود.
استخراج آرتمیزینین
آرتمیزینین یک مولکول زیست‌فعال موجود در غدد تریکومی گیاه Artemisia annua است که به‌عنوان داروی ضد مالاریا استفاده می‌شود و ظرفیت بالایی برای استفاده به‌عنوان داروی درمان چندین بیماری دیگر، از جمله سرطان و SARS-CoV-2، نشان می‌دهد. روش سنتی استخراج از حلال‌های سمی استفاده می‌کند و فرایندی پرهزینه و با کارایی کمتر از حد بهینه است. برای تولید آرتمیزینین در مقیاس بزرگ و در شرایط مطلوب زیست‌محیطی و اقتصادی، به یک روش استخراج کارآمد و سبز نیاز است. استخراج فراصوتی روشی کاملاً جاافتاده است که می‌توان آن را همراه با آب یا اتانول به‌عنوان حلال‌های غیرسمی به کار برد. پیش‌تر ثابت شده است که استخراج فراصوتی بازده بالایی از آرتمیزینین به دست می‌دهد؛ بنابراین می‌توان تولید آرتمیزینین را به‌سرعت به حجم‌های بزرگ افزایش داد. تجهیزات استخراج فراصوتی برای پردازش ناپیوسته و درون‌خطی در سطح صنعتی به‌راحتی در دسترس هستند.
استخراج‌گر فراصوتی UIP2000hdT برای استخراج ناپیوسته صنعتی آرتمیزینین از برگ‌های Artemisia annua.
استخراج فراصوتی آرتمیزینین از Artemisia annua
استفاده از فراصوت پرتوان برای استخراج، از نظر عوامل کلیدی متعددی از جمله بازده، زمان استخراج، سازگاری با محیط‌زیست و صرفه اقتصادی، بر سایر روش‌های استخراج برتری دارد.
معایب استخراج سنتی آرتمیزینین
روش‌های سنتی استخراج آرتمیزینین زمان‌بر هستند، ممکن است به‌دلیل دماهای بالای به‌کاررفته به مولکول‌های زیست‌فعال آرتمیزینین آسیب برسانند و به‌دلیل استفاده از حلال‌های آلی در دماهای بالا، اثرات زیست‌محیطی زیادی دارند. همچنین در فرایند پایین‌دستی، برای حذف ناخالصی‌ها از عصاره خام، خالص‌سازی گسترده‌ای لازم است.
مزایای استخراج فراصوتی آرتمیزینین
به‌کارگیری فراصوت پرتوان برای استخراج، چندین اثر مثبت دارد که فرایند استخراج را تشدید می‌کنند: فراصوت با عملکرد بالا کاویتاسیون آکوستیکی ایجاد می‌کند. این کاویتاسیون آکوستیکی با تخریب سلولی، استخراج مواد گیاهی را تقویت می‌کند تا زیست‌مولکول‌های محبوس از ماتریس سلولی گیاه آزاد شوند. افزون بر این، نیروهای کاویتاسیون انتقال جرم را تشدید می‌کنند و زیست‌مولکول‌هایی مانند آرتمیزینین را به‌طور مؤثر به حلال پیرامون انتقال می‌دهند. سازوکار استخراج فراصوتی را می‌توان به نیروهای کاملاً مکانیکی کاویتاسیون نسبت داد. این بدان معناست که فراصوت‌دهی یک روش استخراج غیرحرارتی و غیرشیمیایی است. غیرحرارتی بودن این روش، استخراج فراصوتی را به‌ویژه مطلوب می‌سازد، زیرا آرتمیزینین ترکیبی حساس به گرما است؛ یعنی دماهای بالاتر (برای مثال، 70°C) باعث تجزیه آن می‌شوند. در نتیجه، نمی‌توان Artemisia annua L. را برای به دست آوردن آرتمیزینین در آب داغ جوشاند.
- بازده بالاتر
- کیفیت برتر
- استخراج سریع
- حلال دلخواه خود را انتخاب کنید
- بدون تخریب حرارتی
- قابل‌استفاده برای برگ‌های تازه و خشک
- شرایط به‌دقت قابل‌کنترل
- مقرون‌به‌صرفه
حلال‌های سبز برای استخراج فراصوتی آرتمیزینین
حلال‌های متداول استخراج که برای تولید آرتمیزینین استفاده می‌شوند شامل هگزان، پترولیوم اتر یا دی‌کلرومتان هستند. استخراج به کمک فراصوت با هر حلالی، از جمله حلال‌های ملایم و سبز مانند اتانول یا آب، سازگار است. استخراج فراصوتی آرتمیزینین با اتانول، در مقایسه با حلال‌های قوی، به همان اندازه کارآمد است. از آنجا که آرتمیزینین انحلال‌پذیری کمی در آب دارد، می‌توان از سیکلودکسترین‌ها برای بهبود استخراج فراصوتی آرتمیزینین با آب سرد استفاده کرد.
چه چیزی استخراج فراصوتی آرتمیزینین را تا این اندازه کارآمد می‌کند؟
برای درک مزایای استخراج به کمک فراصوت، باید سازوکار فراصوت پرتوان را شناخت. سازوکار تشدید استخراج به‌وسیله فراصوت پرتوان عمدتاً به پدیده کاویتاسیون آکوستیکی نسبت داده می‌شود. کاویتاسیون فراصوتی موجب برخورد ذرات زیست‌توده گیاهی (مانند برگ‌های Artemisia annua L.) با یکدیگر می‌شود که به خردشدگی ناشی از برخورد بین ذرات و کاهش اندازه آن‌ها می‌انجامد. هنگامی که حباب‌های کاویتاسیون روی سطح مواد جامد گیاهی فرومی‌پاشند، فرسایش و ایجاد منفذ به کمک فراصوت، سطح ذرات را باز هم افزایش می‌دهند. انتقال جرم که از این طریق تشدید می‌شود، آزادسازی مولکول‌هایی مانند پروتئین‌ها، لیپیدها، قندها، ویتامین‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها، ترکیبات شیمیایی گیاهی (برای مثال، آرتمیزینین) و فیبرهای غذایی را تسهیل می‌کند. نیروهای برشی ایجادشده به‌وسیله فراصوت، نفوذ حلال به ماتریس سلولی مواد گیاهی و نفوذپذیری غشاهای سلولی را بهبود می‌بخشند. این سازوکارهای فراصوت پرتوان، عامل تشدید چشمگیر فرایند هستند که هنگام استفاده از فراصوت‌دهی برای استخراج مواد گیاهی حاصل می‌شود.
امواج فراصوت پرتوان ساختار سلولی مواد گیاهی را تخریب می‌کنند، ترکیبات زیست‌فعال را آزاد می‌سازند و انتقال جرم بین ماده گیاهی و حلال (برای مثال، اتانول) را تقویت می‌کنند.
سونیکاتور UP400St (400 وات) برای استخراج ناپیوسته آرتمیزینین.
نتایج استخراج فراصوتی آرتمیزینین که در پژوهش‌ها تأیید شده‌اند
چندین مطالعه علمی برای بررسی کارایی و قابلیت اجرای استخراج فراصوتی آرتمیزینین از برگ‌های Artemisia annua انجام شده است.
Briars و Paniwnyk نشان دادند «که فراصوت در دماهای پایین، بازده آرتمیزینین استخراج‌شده از A. annua را حدود 58% افزایش می‌دهد و عصاره‌ها در مقایسه با خیساندن متداول خالص‌تر به نظر می‌رسند؛ بنابراین استفاده از فراصوت در حین استخراج، ظرفیت تولید درمان‌های مبتنی بر آرتمیزینین با هزینه کمتر را دارد.» (Briars and Paniwnyk, 2013)
Zhang et al. (2017) استخراج فراصوتی آرتمیزینین را با استفاده از پروپیلن گلیکول متیل اتر (PGME) به‌عنوان حلال بررسی کردند. عصاره آرتمیزینین تولیدشده به روش فراصوتی با استفاده از کروماتوگرافی مایع با عملکرد فوق‌بالا (UPLC) تجزیه‌وتحلیل شد. نتایج تجزیه‌وتحلیل بر کیفیت عصاره تأکید داشتند. به‌دلیل تکرارپذیری خوب فرایند و پایداری آرتمیزینین استخراج‌شده، استخراج به کمک فراصوت با استفاده از مونو‌اتر سبز و کارآمد پروپیلن گلیکول متیل اتر (PGME) به‌عنوان حلال، چشم‌انداز بسیار خوبی برای استخراج و جداسازی مولکول‌های زیست‌فعال از مواد گیاهی نشان می‌دهد. استخراج فراصوتی با استفاده از پروپیلن گلیکول متیل اتر (PGME) به‌عنوان حلال، به کارایی کلی بالای استخراج و بازده بالای آرتمیزینین منجر شد. (رجوع کنید به Zhang et al., 2017)
در مطالعه‌ای دیگر، Zhang et al. (2020) استخراج فراصوتی آرتمیزینین را با استفاده از هیدروکسی‌پروپیل-β-سیکلودکسترین ارائه می‌کنند. افزودن سیکلودکسترین، آزادسازی ترکیب کم‌محلول در آبِ آرتمیزینین را بهبود می‌بخشد و امکان استفاده از آب به‌عنوان حلال را با بازده استخراج خوب فراهم می‌کند. استخراج فراصوتی همراه با سیکلودکسترین، مقدار آرتمیزینین را به 8٫66 mg/g افزایش داد که به‌طور چشمگیری بیشتر از مقدار متناظر 1٫70 mg/g به‌دست‌آمده در آب است.
استخراج‌گرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای تولید آرتمیزینین
سامانه‌های استخراج فراصوتی با عملکرد بالای Hielscher Ultrasonics در سراسر جهان، در سطوح تحقیق و توسعه و تولید کوچک، متوسط و کاملاً تجاری، در صنایع گوناگون مانند تولید مواد غذایی، مکمل‌های غذایی و دارو استفاده می‌شوند. استخراج‌گرهای فراصوتی با عملکرد بالا، فرایند استخراج را تشدید می‌کنند و بازده را افزایش می‌دهند و از این طریق کارایی کلی تولید عصاره‌های باکیفیت را بهبود می‌بخشند. Hielscher Ultrasonics تجهیزات استخراج را برای هر حجم / ظرفیت فرایند عرضه می‌کند. Hielscher Ultrasonics با بیش از 25 سال تجربه در استخراج مواد گیاهی، شریک قابل‌اعتماد شما برای استخراج فراصوتی با عملکرد بالا از Artemisia annua است!
سونیکاتورهای پیشرفته با عملکرد بالا
قابلیت‌های هوشمند سونیکاتورهای Hielscher برای تضمین عملکرد قابل‌اعتماد، نتایج تکرارپذیر و سهولت استفاده طراحی شده‌اند. تنظیمات عملیاتی را می‌توان به‌آسانی از طریق منویی با کاربری آسان مشاهده و تنظیم کرد؛ این منو از طریق نمایشگر لمسی رنگی دیجیتال و کنترل از راه دور با مرورگر در دسترس است. بنابراین، تمامی شرایط پردازش، مانند انرژی خالص، انرژی کل، دامنه، زمان، فشار و دما، به‌طور خودکار روی یک کارت SD تعبیه‌شده در دستگاه ثبت می‌شوند. این قابلیت به شما امکان می‌دهد نوبت‌های قبلی فراصوت‌دهی را بازبینی و مقایسه کنید و فرایند استخراج آرتمیزینین را برای دستیابی به بالاترین کارایی بهینه سازید.
سامانه‌های Hielscher Ultrasonics در سراسر جهان برای تولید عصاره‌های گیاهی باکیفیت استفاده می‌شوند. سونیکاتورهای صنعتی Hielscher به‌آسانی می‌توانند در کارکرد پیوسته (24/7/365) با دامنه‌های بالا کار کنند. با سونوتْرودهای استاندارد (پروب‌ها / هورن‌های فراصوتی)، می‌توان به‌آسانی دامنه‌هایی تا 200µm را به‌طور پیوسته ایجاد کرد. برای دامنه‌های حتی بالاتر، سونوتْرودهای فراصوتی سفارشی در دسترس هستند. سامانه‌های استخراج فراصوتی ما به‌دلیل استحکام و نیاز کم به نگهداری، معمولاً برای کاربردهای سنگین و در محیط‌های دشوار نصب می‌شوند.
همین حالا با ما تماس بگیرید تا درباره استخراج فراصوتی آرتمیزینین از گیاه Artemisia annua بیشتر بدانید. خوشحال می‌شویم اطلاعات سامانه‌های استخراج فراصوتی و قیمت‌های خود را برای شما ارسال کنیم! کارکنان باتجربه ما با کمال میل درباره کاربرد موردنظر و نیازهای پردازشی شما با شما گفت‌وگو خواهند کرد!
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما را در اختیار شما قرار می‌دهد:
| حجم هر نوبت | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- Zhang, Yongqiang; Prawang, Phongphat; Li, Chunshan; Meng, Xiangzhan; Zhao, Yu; Wang, Hui; Zhang, Suojiang (2017): Ultrasonic Assisted Extraction of Artemisinin from Artemisia Annua L. Using Monoether based Solvents. Green Chemistry 2017.
- Zhang, Yongqiang; Cao, Yingying; Meng, Xiangzhag; Prawang, Phonphat; Wang, Hui (2020): Extraction of Artemisinin with Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin Aqueous Solution for Fabrication of Drinkable Extract. Green Chemical Engineering 2020.
- Rhianna Briars; Larysa Paniwnyk (2012): Examining the extraction of artemisinin from artemisia annua using ultrasound. AIP Conference Proceedings 1433, 581.
- Rhianna Briars, Larysa Paniwnyk (2013): Effect of ultrasound on the extraction of artemisinin from Artemisia annua. Industrial Crops and Products, Volume 42, 2013. 595-600.
آرتمیزینین چیست و چه کاربردی دارد؟
آرتمیزینین ترکیبی است که از گیاه Artemisia annua، با نام رایج خاراگوش شیرین، به دست می‌آید. این ترکیب عمدتاً به‌دلیل خواص ضد مالاریای خود شناخته می‌شود و در درمان مالاریا به کار می‌رود. آرتمیزینین و مشتقات آن در برابر سویه‌های مقاوم به داروی مالاریا بسیار مؤثر بوده‌اند و از این رو در مبارزه با این بیماری نقشی حیاتی دارند.
از نظر استفاده صنعتی، آرتمیزینین برای کاربردهای بالقوه گوناگونی فراتر از پزشکی مورد توجه است. این ترکیب در حوزه‌های مختلف، مانند کشاورزی که در آن می‌تواند به‌عنوان علف‌کش و آفت‌کش طبیعی عمل کند، نتایج امیدبخشی نشان داده است. همچنین پژوهش‌هایی برای بررسی کاربرد بالقوه آن در درمان سرطان در حال انجام است. این کاربردها برای اجرا در حوزه‌های صنعتی مختلف، به‌صورت علمی بررسی و در مقیاس پایلوت آزمایش می‌شوند.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.