Alkaloid extrakció szonda-ultrahangos készülékkel
Az alkaloidok bioaktív vegyületek, amelyek ultrahanggal hatékonyan extrahálhatók a növényekből. Az alkaloidok biológiai hatások széles skáláját mutatják, ezért gyógyszerként és terápiában használják őket. Az ultrahangos extrakció az előnyben részesített technika a növényi anyagból kiváló minőségű alkaloid kivonatok előállítására. Az ultrahangos extrakció nagyon magas alkaloid hozamot eredményez, míg az extrakciós idő rövid, és az ultrahangos berendezés biztonságos és könnyen kezelhető.
Nagy hatékonyságú alkaloid extrakció Power-ultrahanggal
Hogyan segíti elő az ultrahangos extrakció az alkaloidok izolálását?
Az ultrahangos extrakció alacsony frekvenciájú ultrahanghullámokat (pl. 20-26kHz frekvencia) és ultrahang akusztikus kavitációs hatását használja. A nagy intenzitású ultrahanghullámok kavitációs buborékokat hoznak létre, amelyek összeomlanak, helyileg energiasűrű nyomás- és hőmérsékletkülönbségeket, valamint erőteljes nyíróerőket generálnak, amelyek perforálják és megszakítják a növényi sejtfalakat és a növényi szöveteket. A kavitáció által generált folyadékáram elősegíti az intracelluláris mátrix és a környező oldószer közötti tömegátadást, így az alkaloidok hatékonyan szabadulnak fel. Az ultrahangos alkaloid extrakcióhoz a növényi anyagot (pl. őrölt szárított levelek) oldószerbe helyezzük, amely jellemzően víz és szerves oldószer, például vizes etanol keveréke. A poláris oldószerek, például a metanol és az etanol bizonyultak a leghatékonyabbnak a magas alkaloidhozamok esetén. A szuszpenzió rövid ultrahangos kezelése után – növényi anyagból és oldószerből áll – Az alkaloidok felszabadulnak a növényi sejtekből, és jelen vannak az oldószerben, ahonnan izolálhatók és tisztíthatók (pl. rotor-bepárló segítségével).
Ultrahangos UP400St növényi anyagból történő alkaloid extrakcióhoz.
Az ultrahangos alkaloid extrakció fő előnyei
Az ultrahangos extrakció kiváló extrakciós technikának tekinthető az alkaloidok növényi anyagokból történő izolálására, mivel számos előnnyel jár, többek között:
- Megnövelt extrakciós hatékonyság: Az ultrahangos extrakció több mint 200% -kal növelheti az alkaloidok hozamát a hagyományos extrakciós módszerekhez képest.
- Csökkentett extrakciós idő: Az ultrahangos extrakció jelentősen csökkentheti az extrakciós időt, lehetővé téve a nagy mennyiségű növényi anyag gyorsabb és hatékonyabb feldolgozását.
- Alacsonyabb oldószer-fogyasztás: Az ultrahangos extrakció csökkentheti az extrakcióhoz szükséges oldószer mennyiségét, ami csökkenti az oldószerfogyasztást és csökkenti a környezeti hatást.
- Szelektív extrakció: Az ultrahangos extrakció felhasználható bizonyos alkaloidok szelektív kivonására a megfelelő oldószer, folyamatparaméterek és extrakciós hőmérséklet kiválasztásával. Mivel a nem kívánt vegyületek visszamaradnak, a végtermék tisztasága javul.
- Könnyen bővíthető: Az ultrahangos extrakció könnyen méretezhető, hogy nagyobb mennyiségű növényi anyagot kezeljen, így alkalmas kereskedelmi termelésre. Az ultrahangos folyamatok lineárisan méretezhetők, ami megkönnyíti az ipari méretben történő megvalósítást.
Összességében az ultrahangos extrakció gyorsabb, hatékonyabb és környezetbarátabb megközelítést kínál az alkaloidok növényi anyagokból történő izolálására.
Ultrahangos alkaloid extrakció a Soursop fa leveleiből
Nolasco-González et al. (2022) a bioaktív vegyületek, köztük fenolos vegyületek, alkaloidok, acetogeninek (mindegyik magas antioxidáns kapacitással) ultrahangos extrakciójának hatékonyságát és hatékonyságát vizsgálta az Annona muricata (soursop fa) növényfaj leveleiből. Az ultrahangos extrakcióhoz a szonda típusú ultrahangos készüléket használták UP400S a következő feltételek mellett: 80% amplitúdó, 0,7 s impulzusciklus, 4,54 percig. Az összes oldható fenolt (TSP) 0,5 g szárított levélpor és 20 ml aceton: víz (80:20 v/v) felhasználásával extraháltuk. Az ultrahanggal előállított kivonat 178,48 mg / 100 ml oldható fenolokat, 20,18 mg / 100 ml összes flavonoidot, 27,81 mg / 100 ml hidrolizálható polifenolokat, 167,07 mg / 100 ml kondenzált tanninokat, 30,44 mg / 100 ml összes alkaloidot és 14,62 mg / 100 ml összes acetogenint tartalmazott. Az U400S szonda típusú ultrahangosítóval izolált kivonat (lásd a bal oldali képet) magas antioxidáns kapacitást és magasabb bioaktív vegyületeket tartalmazott ~ 6-tól ~ 927-szeresig, mint a főzet vagy az infúzió, a vegyület típusától függően. Huszonnégy különböző fenolos vegyületet azonosítottak a mintákban, és az ultrahanggal izolált kivonat a legmagasabb koncentrációt eredményezte.
[vö. Nolasco-González et al., 2022]
Az ultrahanggal segített extrakció (UAE), a főzés és az infúzió optimális körülményeivel nyert kivonatok antioxidáns kapacitása. Az ultrahangos kivonatok következetesen jelentősen magasabb antioxidáns kapacitást mutatnak.
(Tanulmány és grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)
Az Annona muricata ultrahanggal izolált kivonatából származó fenolos vegyületek HPLC kromatogramja az UP400S ultrahangos készülékkel.
(1) shikiminsav, (2) galluszsav, (3) protocatechuinsav, (4) neoklorogénsav,
(5) 3,4-dihidroxi-fenil-ecetsav, (6) 4-hidroxibenzoesav, (7) klorogénsav, (8) 4-hidroxifenil-ecetsav, (9) vanillinsav, (10) sziringinsav, (11) 3-hidroxibenzoesav, (12) koffeinsav, (13) 4-hidroxi-benzaldehid, (14) homovanillinsav, (15) 3-(4-hidroxifenil), (16) p-kumársav, (17) transzferulinsav, (18) transzfahéjsav, (19) gallocatechin, (20) epigallocatechin, (21) katechin,(22) epikatechin, (23) rutin, (24) ellaginsav.
(Tanulmány és grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)
Lee et al. (2021) hasonló megerősített eredményeket ért el, mivel 2.3-szor több alkaloidról számoltak be az ultrahangos kezelés során kivont A. muricata levelekből (340 W, 56 ◦ C, 30 perc), mint a Soxhlet extrakcióhoz (7 óra, 80 ◦ C).
Ultrahangos elszívó UIP1000hdT keverővel alkaloid extrakcióhoz szakaszos üzemmódban.
Indol alkaloid extrakció a mimóza gyökérkéregből és az ayahuascából ultrahangos készülékkel
A mimóza gyökérkérge, valamint az ayahuasca levelek tartalmazzák az N,N-dimetiltriptamin (DMT) alkaloidot. A dimetiltriptamint (DMT) jelenleg klinikai vizsgálatokban kutatják hallucinogén hatásai miatt, ezért potenciális gyógyszerként a depresszió és a poszttraumás stressz rendellenességek (PTSD) kezelésére. Az ultrahangos kezelés hatékonyan elősegíti az alkaloid felszabadulását és izolálását a Mimosa hostilis gyökerekből és a Psychotria viridis levelekből (ayahuasca). Az ultrahangos DMT extrakció nagyon rövid idő alatt magas hozamot eredményez. Kompatibilis szinte minden oldószerrel, Hielscher szonda típusú ultrahangos készülékeket használnak gyógyszerészeti minőségű bioaktív vegyületek előállítására kutatási és orvosi környezetben, valamint a minta előkészítéséhez az analitikai minőség és a potencia tesztelése előtt. Ezért a Hielscher ultrahangos készülékek számos módon megkönnyíthetik az orvosi DMT és botanikai kutatást.
Az N,N-dimetiltriptamin (DMT) indol akaloid leggyakoribb forrása a jurema fában, a Mimosa hostilis gyökereiből származik (közismert nevén jurema preta). Az ayahuasca egy másik növényfaj hagyományos neve, amelyben a Psychotria viridis cserje levelei DMT-ben gazdagok.
Mind a mimóza gyökérkéreg (más néven mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis gyökérkéreg; rövidítve MHRB) és az ayahuasca levelek különböző bioaktív vegyületeket tartalmaznak, amelyeket jelenleg klinikai vizsgálatokban kutatnak terápiás gyógyszerként való potenciáljuk tekintetében. A mimóza gyökér kéreg tanninokat, szaponinokat, triptaminokat, alkaloidokat, lipideket, fitoindolokat, xilózt, fitoszterolokat, glükozidokat, ramnózt, arabinózt, metoxikalkonokat, lupeolt és kukulkaninokat tartalmaz. Ezeket a bioaktív vegyületeket hatékonyan ki lehet vonni a gyökérkéregből szonda típusú ultrahangos készülékekkel. Az ultrahangos extrakció a kiváló technika a célanyagok, például alkaloidok botanikai anyagokból, például mimózából, gyökérkéregből és ayahuasca levelekből történő izolálására. A szonikálás kiemelkedik azáltal, hogy magas hozamot biztosít egy nagyon rövid extrakciós idő alatt. Az enyhe folyamatkörülmények biztosítják a legjobb extraktumminőséget, megakadályozva az aktív molekulák nem kívánt lebomlását.
Extrakciós beállítás botanikai izoláláshoz: Szonda típusú ultrahangos UP400ST, Büchi vákuumszűrő és rotor-bepárló fitokemikáliák, például alkaloidok és fenolok kivonására.
Ultrahangos elszívó UIP2000hdT Gyógyszeripari minőségű rozsdamentes acél tétellel alkaloid kivonatok ipari előállításához.
Hielscher Ultrasonicators a hatékony alkaloid extrakcióhoz
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos elszívókat tervez, gyárt és forgalmaz, amelyeket tudományos kutatáshoz, valamint gyógyszerészeti minőségű kivonatok előállításához használnak.
Kiváló extrakciós hatékonyság:Az ultrahanggal segített extrakció tudományosan bizonyított technika, rendkívül nagy hatékonysággal a bioaktív vegyületek növényekből történő kivonása tekintetében. Míg a hagyományos módszerek gyakran hosszú időt vesznek igénybe (több órától napokig), az ultrahangos botanikai extrakció csak néhány percet vesz igénybe.
Magas extrakciós hozam és kiváló kivonatminőség Hielscher ultrahangos készülékekkel
Az ultrahang-vezérelt extrakció lehetővé teszi a bioaktív vegyületek teljes felszabadulását a növényi anyagból. Az ultrahangos kavitáció megszakítja a sejtmátrixot, és hatékonyan felszabadítja a bioaktív molekulákat a környező oldószerbe. Összehasonlító vizsgálatok kimutatták, hogy az ultrahangkezelés magasabb extrakciós hozamot eredményez, mint más extrakciós technikák (pl. Soxhlet, maceráció, főzet, infúzió). Az ultrahangos extrakció kompatibilis bármely oldószerrel, és ezáltal lehetővé teszi nagyon enyhe oldószer, például víz vagy vizes etanol használatát is. A speciális extrakciós követelmények tekintetében poláros és nem poláros oldószerek választhatók, és az oldószerek közötti váltás nem jelent problémát. A folyamatparaméterek (pl. Amplitúdó) pontos ellenőrzése, enyhe oldószerek használata és a pontos hőmérséklet-szabályozás megakadályozza a bioaktív vegyületek (pl. Alkaloidok, polifenolok, flavonoidok, kannabinoidok stb.) lebomlását és szennyeződését az ultrahangos extrakció során.
A Hielscher ultrahangos készülékek sokoldalú alkalmazása
Míg az alternatív extrakciós technikák (pl. Szuperkritikus CO2, oldószeres extrakció, perkoláció stb.) gyakran csak specifikus molekulák kivonására alkalmazhatók a molekulatömegtől, az oldhatóságtól és a hőérzékenységtől függően, a Hielscher nagy teljesítményű ultrahangos készülékekkel történő extrakció lehetővé teszi bármely botanikai vegyület sokoldalú kivonását. Az ultrahanggal segített extrakció megbízhatóan alkalmazható bioaktív vegyületeket, például polifenolokat, alkaloidokat, antrakinonokat, flavonoidokat, glikozidokat, lipideket, pektint és poliszacharidokat tartalmazó széles spektrumú kivonatok extrakciójára.
Kiváló energiahatékonyság és környezetbarát
Az ultrahanggal segített extrakció energiafogyasztása messze kisebb, mint a hagyományos módszerek a gyógyászati vegyületek növényekből történő kivonásában.
Megbízhatóság a Hielscher Ultrasonics folyamatszabványosítása miatt
A Hielscher ultrahangos készülékek lehetővé teszik az összes ultrahangos folyamatparaméter, például amplitúdó, intenzitás, időtartam és hőmérséklet pontos szabályozását. A folyamatparaméterek könnyen szabályozhatók és folyamatosan felügyelhetők. Ezenkívül az összes folyamatparaméter automatikusan CSV-fájlként kerül rögzítésre egy beépített SD-kártyán. Ez lehetővé teszi a kezelő számára, hogy felülvizsgálja az ultrahangos futtatásokat, optimalizálja az extrakciós folyamatot és biztosítsa az egyenletes kivonatminőséget. A Hielscher ultrasonicators lehetővé teszi a gyártók számára, hogy kiváló minőségű botanikai kivonatokat állítsanak elő, és megkönnyítsék a jó gyártási gyakorlat (GMP) teljesítését.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| 15–150 liter | 3–15 l/perc | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt keverési alkalmazásokhoz, diszperzióhoz, emulgeáláshoz és extrakcióhoz laboratóriumi, kísérleti és ipari méretekben.
Irodalom / Hivatkozások
- Nolasco-González, Y.; Chacón-López, M.A.; Ortiz-Basurto, R.I.; Aguilera-Aguirre, S.; González-Aguilar, G.A.; Rodríguez-Aguayo, C.; Navarro-Cortez, M.C.; García-Galindo, H.S.; García-Magaña, M.d.L.; Meza-Espinoza, L.; Montalvo-González, E. (2022): Annona muricata Leaves as a Source of Bioactive Compounds: Extraction and Quantification Using Ultrasound. Horticulturae 2022, 8, 560.
- Aguilar-Hernandez, G., Zepeda-Vallejo, L. G., Lourdes Garcia-Magana, M. D., de los Angeles Vivar-Vera, M., Perez-Larios, A., Giron-Perez, M. I., Coria-Tellez, A. V., Rodriguez-Aguayo, C., Montalvo-Gonzalez, E. (2020): Extraction of Alkaloids Using Ultrasound from Pulp and By-Products of Soursop Fruit (Annona muricata L.). Applied Sciences, Vol. 10, No. 14, 15 July 2020.
- Chia Hau Lee, Ting Hun Lee, Pei Ying Ong, Syie Luing Wong, Norfadilah Hamdan, Amal A.M. Elgharbawy, Nurul Alia Azmi (2021): Integrated ultrasound-mechanical stirrer technique for extraction of total alkaloid content from Annona muricata. Process Biochemistry, Volume 109, 2021. 104-116.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Mik azok az alkaloidok?
Az alkaloidok a természetben előforduló, kis molekulatömegű nitrogénvegyületek osztályát alkotják, amelyek gyakran másodlagos metabolitokként találhatók meg a növényvilágban. Az alkaloid legalább egy nitrogénatomot tartalmaz. Az alkaloidokat biokémiailag szintetizálják az alábbi három gyakori aminosav egyikéből – lizin, tirozin és triptofán.
A növényekben az alkaloidok általában szerves savak, például ecetsav, almasav, tejsav, citromsav, oxálsav, borkősav, csersav és más savak sóiként léteznek. Néhány gyenge bázikus alkaloid (például nikotin) szabadon fordul elő a természetben. Néhány alkaloid cukor glikozidként, például glükózként, ramnózként és galaktózként is előfordul, például a szolanuszcsoport alkaloidjai (szolanin), amidok (piperin) és szerves savak észterei (atropin, kokain) (vö. Ramawat et al., 2009).
Sok alkaloid bioaktív vegyület, amelyek gyógyászati vagy terápiás hatást fejtenek ki. Például az alkaloidok bizonyos típusait különböző betegségek kezelésére használják, beleértve a maláriát, a cukorbetegeket, bizonyos ráktípusokat, a szívműködési zavarokat, a depressziót stb.
Mivel sok alkaloid erős bioaktív tulajdonságokkal rendelkezik, gyógyszerként, kábítószerként, stimulánsként és mérgként való felhasználásukat elfogadták vagy tudományos kutatás alatt állnak. A morfint, a Papaver somniferum mák jól ismert alkaloidáját gyógyszerészeti gyógyszerként használják a mai orvostudományban. A kinin és a kodein két másik alkaloid típus, amelyeket orvosi célokra használnak. Orvosi felügyelet mellett és orvosilag előírt dózisokban az alkaloidok farmakológiailag hasznosak. Ha azonban helytelenül használják, egyes alkaloidok nagy dózisban mérgezőek lehetnek. A sztrichnin alkaloidot például rendkívül hatékony toxinként használják a kis csigolyák elleni peszticidként.
Példák néhány alkaloidra a növényekben
Compounds
Plant Source
Effects and Applications
Morphine
Papaver somniferum
Analgesic
Camptothecin
Camptotheca acuminata
Anticancer
Atropine
Hyoscyamus niger
Treatment of intestinal spasms, antidote to other poisons
Vinblastine
Catharanthus roseus
Anticancer
Codeine
Papaver somniferum
Analgesic, antitusive
Caffeine
Coffea arabica
Stimulant, natural pesticide
Nicotine
Nicotiana tabacum
Stimulant, tranquillizer
Cocaine
Erythroxylon coca
Stimulant of the central nervous system, local anesthetic
N,N-dimethyltryptamine
Mimosa hostilis, Psychotria viridis
Hallucinogenic, entheogenic
Mitragynine
Mitragyna speciosa
Analgesic, psychoactive
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.