Alkaloidiuutto koetin-ultraäänilaitteella

Alkaloidit ovat bioaktiivisia yhdisteitä, jotka voidaan tehokkaasti uuttaa kasveista ultraäänellä. Alkaloideilla on laaja valikoima biologisia vaikutuksia, ja niitä käytetään siten lääkkeinä ja hoitoaineina. Ultraääniuutto on edullinen tekniikka korkealaatuisten alkaloidiuutteiden tuottamiseksi kasvimateriaalista. Ultraääniuutto johtaa erittäin korkeisiin alkaloidisaantoihin, kun taas uuttoaika on lyhyt ja ultraäänilaitteet ovat turvallisia ja helppokäyttöisiä.

Erittäin tehokas alkaloidiuutto Power-Ultraäänellä

Miten ultraääniuutto edistää alkaloidien eristämistä?
Ultraääniuutossa käytetään matalataajuisia ultraääniaaltoja (esim. 20-26 kHz: n taajuus) ja ultraäänen akustisen kavitaatiovaikutusta. Korkean intensiteetin ultraääniaallot luovat kavitaatiokuplia, jotka romahtavat ja tuottavat paikallisesti energiatiheitä paine- ja lämpötilaeroja sekä voimakkaita leikkausvoimia, jotka rei'ittävät ja rikkovat kasvien soluseinät ja kasvikudoksen auki. Kavitaatiosta syntyvä nestevirtaus edistää massansiirtoa solunsisäisen matriisin ja ympäröivän liuottimen välillä niin, että alkaloidit vapautuvat tehokkaasti. Ultraäänialkaloidiuuttoa varten kasvimateriaali (esim. jauhetut kuivatut lehdet) asetetaan liuottimeen, joka on tyypillisesti veden ja orgaanisen liuottimen, kuten vesipitoisen etanolin, seos. Polaaristen liuottimien, kuten metanolin ja etanolin, on havaittu olevan tehokkaimpia suurille alkaloidisaannoille. Lietteen lyhyen ultraäänikäsittelyn jälkeen – joka koostuu kasviaineksesta ja liuottimesta – alkaloidit vapautuvat kasvisoluista ja ovat liuottimessa, josta ne voidaan eristää ja puhdistaa (esim. käyttämällä roottorihöyrystintä).

Ultraäänialkaloidiuuton tärkeimmät edut

Ultraääniuuttoa pidetään ylivoimaisena uuttotekniikkana alkaloidien eristämiseksi kasvimateriaaleista, koska se tarjoaa useita etuja, kuten:

1. Lisääntynyt uuttotehokkuus: Ultraääniuutto voi lisätä alkaloidien saantoa yli 200% verrattuna perinteisiin uuttomenetelmiin.
2. Lyhentynyt uuttoaika: Ultraääniuutto voi merkittävästi vähentää uuttoaikaa, mikä mahdollistaa suurten kasvimateriaalimäärien nopeamman ja tehokkaamman käsittelyn.
3. Pienempi liuottimen kulutus: Ultraääniuutto voi vähentää uuttamiseen tarvittavan liuottimen määrää, mikä vähentää liuottimen kulutusta ja vähentää ympäristövaikutuksia.
4. Selektiivinen uuttaminen: Ultraääniuuttoa voidaan käyttää tiettyjen alkaloidien selektiiviseen uuttamiseen valitsemalla sopiva liuotin, prosessiparametrit ja uuttolämpötila. Koska ei-toivotut yhdisteet jäävät jäljelle, lopputuotteen puhtaus paranee.
5. Helppo skaalata: Ultraääniuutto voidaan helposti skaalata käsittelemään suurempia määriä kasvimateriaalia, mikä tekee siitä sopivan kaupalliseen tuotantoon. Ultraääniprosessit voidaan skaalata lineaarisesti, mikä helpottaa toteutusta teollisessa mittakaavassa.

Kaiken kaikkiaan ultraääniuutto tarjoaa nopeamman, tehokkaamman ja ympäristöystävällisemmän lähestymistavan alkaloidien eristämiseen kasvimateriaaleista.

Ultraäänialkaloidin uuttaminen Soursop-puun lehdistä

(2022) tutki bioaktiivisten yhdisteiden, mukaan lukien fenoliyhdisteet, alkaloidit, asetogeniinit (joilla kaikilla on korkea antioksidanttikapasiteetti) ultraääniuuton tehokkuutta ja tehokkuutta kasvilajin lehdistä Annona muricata (soursop-puu). Ultraääniuuttoa varten he käyttivät koettimen tyyppistä ultraäänilaitetta UP400S seuraavissa olosuhteissa: 80% amplitudi, 0,7 s pulssisykli, 4,54 min. Liukoisten fenolien kokonaismäärä (TSP) uutettiin käyttäen 0,5 g kuivattujen lehtien jauhetta ja 20 ml asetonia: vettä (80:20 v/v). Ultraäänellä tuotettu uute sisälsi 178,48 mg/100 ml liukoisia fenoleja, 20,18 mg/100 ml flavonoideja, 27,81 mg/100 ml hydrolysoivia polyfenoleja, 167,07 mg/100 ml kondensoituja tanniineja, 30,44 mg/100 ml alkaloideja ja 14,62 mg/100 ml asetogeniinien kokonaismäärää. U400S-koetintyyppisellä ultraäänilaitteella eristetyllä uutteella (katso kuva vasemmalla) oli korkea antioksidanttikapasiteetti ja suurempi bioaktiivisten yhdisteiden pitoisuus ~ 6 - ~ 927-kertainen kuin keittäminen tai infuusio yhdisteen tyypistä riippuen. Näytteissä tunnistettiin kaksikymmentäneljä erilaista fenoliyhdistettä, ja ultraäänellä eristetty uute tuotti suurimman pitoisuuden.
[vrt. Nolasco-González et ai., 2022]

Ultraääniavusteisen uuttamisen (UAE), keittämisen ja infuusion optimaalisilla olosuhteilla saatujen uutteiden antioksidanttikapasiteetti. Ultraääniuutteet osoittavat jatkuvasti huomattavasti suurempaa antioksidanttikapasiteettia.
(Tutkimus ja grafiikka: ©Nolasco-González et ai., 2022)

Fenoliyhdisteiden HPLC-kromatogrammi ultraäänellä eristetystä Annona muricata -lehtien uutteesta käyttäen ultraäänilaitetta UP400S.
(1) shikimiinihappo, (2) gallushappo, (3) protokatekuiinihappo, (4) neoklooriogeenihappo,
(5) 3,4-dihydroksifenyylietikka, 6) 4-hydroksibentsoehappo, 7) klorogeenihappo, 8) 4-hydroksifenyylietikka, 9) vanilliinihappo, 10) syringiinihappo, 11) 3-hydroksibentsoehappo, 12) kofeiinihappo, 13) 4-hydroksibentsaldehydi, 14) homovanilliinihappo, 15) 3-(4-hydroksifenyyli), 16) p-kumariinihappo, 17) transferulihappo, 18) trans-sinnamiinihappo, 19) gallokatekiini, 20) epigallokatekiini, 21) katekiini,(22) epikatekiini,(23) rutiini, (24) Ellagiinihappo.
(Tutkimus ja grafiikka: ©Nolasco-González et ai., 2022)

(2021) oli samanlaisia vahvistettuja tuloksia, koska he raportoivat 2,3-kertaisesti enemmän alkaloideja A. muricata -lehdistä, jotka on uutettu ultraäänellä (340 W, 56◦C, 30 min) verrattuna Soxhlet-uuttoon (7 h, 80◦C).

Indolialkaloidiuutto Mimosa-juuren kuoresta ja ayahuascasta ultraäänilaitteella

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.
Juremapuun indoli-akaloidisen N,N-dimetyylitryptamiinin (DMT) yleisin lähde, se tulee Mimosa hostilis -juurista (tunnetaan yleisesti nimellä jurema preta). Ayahuasca on perinteinen nimi toiselle kasvilajille, jossa Psychotria viridis -pensaan lehdet ovat runsaasti DMT: tä.
Sekä mimosa-juurikuori (myös mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; lyhenne MHRB) että ayahuasca-lehdet sisältävät erilaisia bioaktiivisia yhdisteitä, joita tutkitaan parhaillaan kliinisissä tutkimuksissa niiden potentiaalista terapeuttisena lääkkeenä. Mimosa-juurikuori sisältää tanniineja, saponiineja, tryptamiinia, alkaloideja, lipidejä, fytoindoleja, ksyloosia, fytosteroleja, glukosideja, ramnoosia, arabinoosia, metoksikalkoneja, lupeolia ja kukulkaniineja. Nämä bioaktiiviset yhdisteet voidaan tehokkaasti uuttaa juurikuoresta käyttämällä koetintyyppisiä ultraäänilaitteita. Ultraääniuutto on ylivoimainen tekniikka kohdeaineiden, kuten alkaloidien, eristämiseksi kasvitieteellisestä materiaalista, kuten mimosa-juuren kuoresta ja ayahuasca-lehdistä. Sonikaatio loistaa antamalla suuria saantoja hyvin lyhyessä uuttoajassa. Lievät prosessiolosuhteet takaavat korkeimman uutteen laadun estäen aktiivisten molekyylien ei-toivotun hajoamisen.

Extraction setup for botanical isolation: anturityyppinen ultraäänilaite UP400St, Büchi-tyhjiösuodatin ja roottorihöyrystin fytokemikaalien, kuten alkaloidien ja fenolien, uuttamiseen.

Hielscherin ultraäänilaitteet tehokkaaseen alkaloidiuuttoon

Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee korkean suorituskyvyn ultraääniuuttolaitteita, joita käytetään tieteelliseen tutkimukseen sekä lääkelaatuisten uutteiden tuotantoon.

Hielscherin ultraäänilaitteet erinomaiseen uuttotehokkuuteen

Ultraääniavusteinen uutto on tieteellisesti todistettu tekniikka, jolla on poikkeuksellisen korkea hyötysuhde bioaktiivisten yhdisteiden uuttamiseen kasveista. Vaikka perinteiset menetelmät kestävät usein kauan (useita tunteja jopa päiviin), ultraääni kasvitieteellinen uutto kestää vain muutaman minuutin.

Korkea uuttotuotto ja erinomainen uutteen laatu Hielscherin ultraäänilaitteilla

Ultraääniohjattu uutto mahdollistaa bioaktiivisten yhdisteiden täydellisen vapautumisen kasvimateriaalista. Ultraäänikavitaatio rikkoo solumatriisin ja vapauttaa bioaktiiviset molekyylit tehokkaasti ympäröivään liuottimeen. Vertailevat tutkimukset osoittivat, että sonikaatio antaa korkeamman uutteen saannon kuin muut uuttotekniikat (esim. soxhlet, maserointi, keittäminen, infuusio). Ultraääniuutto on yhteensopiva minkä tahansa liuottimen kanssa ja mahdollistaa siten myös hyvin lievän liuottimen, kuten veden tai vesipitoisen etanolin, käytön. Mitä tulee erityisiin uuttovaatimuksiin, voidaan valita polaariset ja ei-polaariset liuottimet, eikä vaihtaminen liuottimien välillä ole ongelma. Prosessiparametrien (esim. amplitudi) tarkka valvonta, mietojen liuottimien käyttö ja tarkka lämpötilan säätö estävät bioaktiivisten yhdisteiden (esim. alkaloidien, polyfenolien, flavonoidien, kannabinoidien jne.) hajoamisen ja kontaminaation ultraääniuuton aikana.

Hielscherin ultraäänilaitteiden monipuolinen käyttö

Vaikka vaihtoehtoisia uuttotekniikoita (esim. ylikriittinen CO2, liuotinuutto, perkolaatio jne.) voidaan usein soveltaa vain tiettyjen molekyylien uuttamiseen molekyylipainosta, liukoisuudesta ja lämpöherkkyydestä riippuen, uuttaminen Hielscherin korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteilla mahdollistaa minkä tahansa kasvitieteellisen yhdisteen monipuolisen uuttamisen. Ultraääniavusteista uuttoa voidaan luotettavasti soveltaa laajakirjoisten uutteiden uuttamiseen, jotka sisältävät bioaktiivisia yhdisteitä, kuten polyfenoleja, alkaloideja, antrakinoneja, flavonoideja, glykosideja, lipidejä, pektiiniä ja polysakkarideja.

Erinomainen energiatehokkuus ja ympäristöystävällisyys

Ultraääniavusteisen uuttamisen energiankulutus on huomattavasti pienempi kuin perinteiset menetelmät lääkeyhdisteiden uuttamisessa kasveista.

Luotettavuus prosessin standardoinnin ansiosta Hielscher Ultrasonicsilla

Hielscherin ultraäänilaitteet mahdollistavat kaikkien ultraääniprosessiparametrien, kuten amplitudin, intensiteetin, keston ja lämpötilan, tarkan hallinnan. Prosessiparametreja voidaan helposti hallita ja niitä seurataan jatkuvasti. Lisäksi kaikki prosessiparametrit protokollataan automaattisesti CSV-tiedostona sisäänrakennetulle SD-kortille. Tämän avulla operaattori voi tarkistaa sonikaatioajoja, optimoida uuttoprosessin ja varmistaa tasaisen uutteen laadun. Hielscherin ultraäänilaitteiden avulla valmistajat voivat tuottaa korkealaatuisia kasvitieteellisiä uutteita ja helpottaa hyvien tuotantotapojen (GMP) noudattamista.

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: