Visoko učinkovita ekstrakcija artemisinin sa ultrazvukom

Artemisinin se može učinkovito izdvojiti pomoću visokih performansi ultrazvukom. Ultrazvučna ekstrakcija daje vrlo visoke prinose artemisinin pomoću blagih otapala. Proces ekstrakcije primjenom ultrazvuka drastično se ubrzava. Uvjeti obrade u ultrazvučnim ekstraktorima precizno se kontroliraju, što omogućuje sprečavanje razgradnje biomolekule artemisinin osjetljive na toplinu.

Ekstrakcija artemisinin

Artemisinin je bioaktivna molekula prisutna unutar trichome žlijezda biljke Artemisia annua, koja se koristi kao lijek protiv malarije i pokazuje veliki potencijal kao lijek za liječenje nekoliko drugih bolesti, uključujući rak i SARS-CoV-2. Tradicionalna metoda ekstrakcije uključuje toksična otapala i skup je, neoptimačan proces. Za proizvodnju artemisinin u velikim razmjerima u ekološki i ekonomski povoljnim uvjetima, potrebna je učinkovita i zelena tehnika ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija je široko uspostavljena metoda ekstrakcije koja se može koristiti u kombinaciji s vodom ili etanolom kao netoksičnim otapalima. Ultrazvučna ekstrakcija je već dokazano da košnica visoke artemisinin prinose, tako da artemisinin proizvodnja može brzo skalirati na velike količine. Ultrazvučna oprema za ekstrakciju za seriju i linijsku obradu na industrijskoj razini lako je dostupna.

Ultrazvučna ekstrakcija artemisinin iz Artemisia annua

Korištenje ultrazvuka snage za ekstrakciju ističe druge metode ekstrakcije u različitim glavnim čimbenicima, uključujući prinos, vrijeme ekstrakcije, ekološku prihvatljivost i isplativost.

Nedostaci tradicionalne ekstrakcije artemisinin

Tradicionalne metode ekstrakcije artemisinin su dugotrajne, mogu oštetiti bioaktivne molekule artemisinin zbog visokih temperatura koje se primjenjuju i imaju visok utjecaj na okoliš zbog organskih otapala koja se koriste na visokim temperaturama. Osim toga, u nizvodnom procesu potrebno je opsežno pročišćavanje kako bi se uklonile nečistoće iz sirovog ekstrakta.

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije artemisinin

Primjena snage ultrazvuka za ekstrakciju ima nekoliko pozitivnih učinaka koji pojačavaju proces ekstrakcije: Ultrazvuk visokih performansi stvara akustičnu kavitaciju. Ova akustična kavitacija potiče botaničku ekstrakciju poremećajem stanica, tako da se zarobljeni biomolekule oslobađaju iz stanične matrice biljke. Osim toga, kavitacijske sile pojačavaju prijenos mase koji učinkovito transportira biomolekule kao što je artemisinin u okolno otapalo. Radni princip ultrazvučne ekstrakcije može pridonijeti čisto mehaničkim silama kavitacije. To znači da je ultrazvukom ne-termalna, ne-kemijska tehnika ekstrakcije. Budući da je ne-toplinska ekstrakcija tehnika čini ultrazvučnu ekstrakciju posebno povoljnom jer artemisinin je termički osjetljiv spoj, što znači da će više temperature (npr. 70 ° C) uzrokovati njegovu razgradnju. Prema tome, Artemisia annua L. nije se mogla kuhati u vrućoj vodi kako bi se dobio artemisinin.

Zelena otapala za ultrazvučnu ekstrakciju artemisinin

Klasična ekstrakcija otapala koja se koriste za proizvodnju artemisinin uključuju heksan, naftni eter ili diklorometan. Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je s bilo kojim otapalom, uključujući blaga, zelena otapala kao što su etanol ili voda. Ultrazvučna ekstrakcija artemiminina s etanolom jednako je učinkovita u usporedbi s oštrim otapalima. Kao artemisinin pokazuje slabu topljivost u vodi ciklodekstrini mogu se koristiti za poboljšanje ultrazvučne ekstrakcije hladne vode artemisinin.

Što čini ultrazvučnu ekstrakciju artemisinin tako učinkovitom?

Da bi se razumjele prednosti ultrazvučno potpomognute ekstrakcije, mora se razumjeti radni princip ultrazvuka snage. Mehanizam za pojačavanje ekstrakcije ultrazvuka snage uglavnom se pripisuje fenomenu akustične kavitacije. Ultrazvučna kavitacija uzrokuje sudare između čestica botaničke biomase (kao što su Artemisia annua L. lišće), što rezultira interpartikularnim frakcijama i smanjenjem veličine čestica. Kada se kavitacijski mjehurići uruše na površini biljnih krutina, erozija i sonoporacija dodatno povećavaju površinu čestica. Time pojačani prijenos mase olakšava oslobađanje molekula kao što su proteini, lipidi, šećeri, vitamini, antioksidansi, fito-kemikalije (npr. artemisinin) i dijetalna vlakna. Ultrazvučno generirane sile smicanja poboljšavaju prodiranje otapala u staničnu matricu botaničke tvari i poboljšavaju propusnost staničnih membrana. Ovi mehanizmi snage ultrazvuka su odgovorni za značajan proces intenziviranje postignuto kada ultrazvuka se primjenjuje za botaničku ekstrakciju.

Snaga ultrazvučni valovi poremetiti staničnu strukturu biljaka, osloboditi bioaktivne spojeve i promicati prijenos mase između biljnog materijala i otapala (npr. Etanol).

Istraživanje-dokazani rezultati ultrazvučne ekstrakcije artemisinin

Nekoliko znanstvenih studija su poduzete kako bi se istražila učinkovitost i praktičnost ultrazvučne ekstrakcije artemisinin iz Artemisia annua lišća.

Briars i Paniwnyk pokazali su "da ultrazvuk na niskim temperaturama povećava prinos artemisinin ekstrahiran iz A. annua za oko 58% i ekstrakti izgledaju čišći u usporedbi s konvencionalnim namakanjem; stoga korištenje ultrazvuka tijekom ekstrakcije ima potencijal za proizvodnju jeftinije artemisinin temelji tretmane." (Briars i Paniwnyk, 2013.)

(2017) istraživao ultrazvučnu ekstrakciju artemisinin pomoću propilen glikol metil eter (PGME) kao otapalo. Ultrazvučno proizveden ekstrakt artemidina analiziran je pomoću ultra performanse tekuće kromatografije (UPLC). Rezultati analize naglasili su kvalitetu ekstrakta. Zbog dobre procesne ponovljivosti i stabilnosti ekstrahiranog artemisinin, ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija pomoću zelene i učinkovite monoeter propilena glikol metil eter (PGME) kao otapalo pokazuje velike izglede u ekstrakciji i odvajanju bioaktivnih molekula od biljaka. Ultrazvučna ekstrakcija pomoću propilen glikol metil eter (PGME) kao otapalo rezultirala je visokom ukupnom učinkovitošću ekstrakcije i visokim prinosima artemisinin. (usp. Zhang et al., 2017.)

U drugoj studiji, Zhang i sur. (2020) predstavljaju ultrazvučnu ekstrakciju artemisinin pomoću hidroksipropil-β-ciklodekstrin. Dodavanje ciklodekstrina poboljšava oslobađanje slabo topljivog spoja artemisinin i omogućuje korištenje vode kao otapala s dobrim prinosima ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija u kombinaciji s ciklodekstrin povećao artemisinin iznos na 8.66 mg/g, što je znatno više od odgovarajuće količine od 1.70 mg/g dobivenih u vodi.

Visoke performanse ultrazvučni ekstraktori za proizvodnju artemisinin

Visokoutni ultrazvučni sustavi ekstrakcije iz Hielscher Ultrasonics koriste se širom svijeta na R&D, male, srednje i potpuno komercijalne razine proizvodnje u različitim industrijama kao što su hrana, dodatak prehrani i farmaceutska proizvodnja. Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi pojačavaju proces ekstrakcije i povećavaju prinos čime se poboljšava ukupna učinkovitost visokokvalitetne proizvodnje ekstrakta. Hielscher Ultrasonics nudi opremu za ekstrakciju za bilo koji volumen / kapacitet procesa. Imajući iskustvo u botaničkoj ekstrakciji za više od 25 godina, Hielscher Ultrasonics je vaš pouzdan partner za visoke performanse ultrazvučne ekstrakcije iz Artemisia annua!

High-Performance, State-of-the-Art Ultrasonicators

Pametne značajke Hielscher ultrasonicators dizajnirane su kako bi jamčile pouzdan rad, ponovljive ishode i jednostavnost korištenja. Operativnim postavkama može se jednostavno pristupiti i birati putem intuitivnog izbornika, kojem se može pristupiti putem digitalnog zaslona osjetljivog na dodir u boji i daljinskog upravljača preglednika. Stoga se svi uvjeti obrade kao što su neto energija, ukupna energija, amplituda, vrijeme, tlak i temperatura automatski bilježe na ugrađenoj SD kartici. To vam omogućuje da revidirati i usporediti prethodne sonication radi i optimizirati proces ekstrakcije artemisinin na najvišu učinkovitost.
Hielscher Ultrasonics sustavi se koriste širom svijeta za proizvodnju visokokvalitetnih botaničkih ekstrakata. Hielscher industrijski ultrazvuk može lako pokrenuti visoke amplitudes u kontinuiranom radu (24/7/365). Amplitude do 200μm mogu se lako kontinuirano generirati sa standardnim sonotrodima (ultrazvučne sonde / rogovi). Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi. Zbog svoje robusnosti i niskog održavanja, naši ultrazvučni sustavi ekstrakcije obično se ugrađuju za teške primjene i u zahtjevnim okruženjima.

Kontaktirajte nas sada kako biste saznali više o ultrazvučnoj ekstrakciji artemisinin iz artemisia annua biljke. Rado ćemo vam poslati informacije o našim ultrazvučnim sustavima ekstrakcije i cijenama! Naše dobro iskusno osoblje rado će s vama razgovarati o vašim zahtjevima za prijavu i obradu!
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja: