Rendkívül hatékony artemizinin-extrakció ultrahangos kezeléssel
Az artemizinin nagy teljesítményű ultrahangos kezeléssel hatékonyan extrahálható. Az ultrahangos extrakció kíméletes oldószerekkel nagyon magas artemizinin-kihozatalt biztosít. Az ultrahang alkalmazása drasztikusan felgyorsítja az extrakció folyamatát. Az ultrahangos extraktorok kezelési körülményei pontosan szabályozhatók, ami lehetővé teszi a hőérzékeny artemizinin-biomolekula lebomlásának megelőzését.
Artemizinin-extrakció
Az artemizinin az Artemisia annua növény mirigyszőreiben található bioaktív molekula, amelyet malária elleni gyógyszerként használnak, és amely nagy lehetőségeket kínál számos más betegség, köztük a rák és a SARS-CoV-2 kezelésére szolgáló gyógyszerként. A hagyományos extrakciós módszer mérgező oldószereket használ, és költséges, nem optimális eljárás. Az artemizinin környezeti és gazdasági szempontból kedvező körülmények között történő nagyüzemi előállításához hatékony és környezetbarát extrakciós technika szükséges. Az ultrahangos extrakció széles körben bevált extrakciós módszer, amely nem mérgező oldószerként vízzel vagy etanollal kombinálva alkalmazható. Már bizonyított, hogy az ultrahangos extrakció magas artemizinin-kihozatalt biztosít, így az artemizinin előállítása gyorsan nagy mennyiségekre skálázható. Az ipari léptékű szakaszos és sorba épített feldolgozáshoz szükséges ultrahangos extrakciós berendezések könnyen hozzáférhetők.
UIP2000hdT ultrahangos extraktor az artemizinin Artemisia annua levelekből történő ipari, szakaszos extrakciójához.
Az artemizinin ultrahangos extrakciója Artemisia annua növényből
A nagy teljesítményű ultrahang extrakciós alkalmazása több alapvető szempontból felülmúlja az egyéb extrakciós módszereket, beleértve a kihozatalt, az extrakciós időt, a környezetbarát jelleget és a költséghatékonyságot.
A hagyományos artemizinin-extrakció hátrányai
Az artemizinin hagyományos extrakciós módszerei időigényesek, az alkalmazott magas hőmérsékletek miatt károsíthatják a bioaktív artemizinin-molekulákat, és a magas hőmérsékleten használt szerves oldószerek miatt jelentős környezeti terheléssel járnak. Emellett a további feldolgozás során alapos tisztítás szükséges a szennyeződések nyers kivonatból történő eltávolításához.
Az ultrahangos artemizinin-extrakció előnyei
A nagy teljesítményű ultrahang extrakciós alkalmazásának több kedvező hatása van, amelyek intenzívebbé teszik az extrakció folyamatát: a nagy teljesítményű ultrahang akusztikus kavitációt hoz létre. Ez az akusztikus kavitáció sejtfeltárással segíti elő a növényi anyagok extrakcióját, így a bezárt biomolekulák felszabadulnak a növény sejtmátrixából. Ezenkívül a kavitációs erők fokozzák az anyagátadást, hatékonyan szállítva a biomolekulákat, például az artemizinint a környező oldószerbe. Az ultrahangos extrakció működési elve a kavitáció tisztán mechanikai erőire vezethető vissza. Ez azt jelenti, hogy az ultrahangos kezelés nem termikus, nem kémiai extrakciós technika. Nem termikus jellege különösen előnyössé teszi az ultrahangos extrakciót, mivel az artemizinin hőérzékeny vegyület, vagyis a magasabb hőmérsékletek (pl. 70°C) a bomlását okozzák. Következésképpen az Artemisia annua L. növényt nem lehetne forró vízben főzni az artemizinin kinyeréséhez.
- Magasabb kihozatal
- Kiválóbb minőség
- Gyors extrakció
- Válassza ki az Önnek megfelelő oldószert
- Nincs termikus lebomlás
- Friss és szárított levelekkel is működik
- Pontosan szabályozható körülmények
- Költséghatékony
Környezetbarát oldószerek az ultrahangos artemizinin-extrakcióhoz
Az artemizinin előállításához használt hagyományos extrakciós oldószerek közé tartozik a hexán, a petroléter és a diklórmetán. Az ultrahang által elősegített extrakció bármilyen oldószerrel kompatibilis, beleértve a kíméletes, környezetbarát oldószereket, például az etanolt vagy a vizet. Az artemizinin etanollal végzett ultrahangos extrakciója ugyanolyan hatékony, mint agresszív oldószerekkel. Mivel az artemizinin vízoldhatósága gyenge, ciklodextrinek használhatók az artemizinin hideg vizes ultrahangos extrakciójának javítására.
Mi teszi ennyire hatékonnyá az ultrahangos artemizinin-extrakciót?
Az ultrahanggal segített extrakció előnyeinek megértéséhez ismerni kell a nagy teljesítményű ultrahang működési elvét. A nagy teljesítményű ultrahang extrakciót fokozó mechanizmusa főként az akusztikus kavitáció jelenségének tulajdonítható. Az ultrahangos kavitáció ütközéseket okoz a növényi biomassza részecskéi között (például az Artemisia annua L. levelei esetében), ami a részecskék ütközéséből eredő aprózódáshoz és a részecskeméret csökkenéséhez vezet. Amikor a kavitációs buborékok összeomlanak a szilárd növényi anyagok felületén, az erózió és a szonoporáció tovább növeli a részecskék felületét. Az így fokozott anyagátadás elősegíti az olyan molekulák felszabadulását, mint a fehérjék, lipidek, cukrok, vitaminok, antioxidánsok, fitokemikáliák (pl. artemizinin) és élelmi rostok. Az ultrahanggal létrehozott nyíróerők javítják az oldószer behatolását a növényi anyag sejtmátrixába, illetve növelik a sejtmembránok áteresztőképességét. A nagy teljesítményű ultrahang e mechanizmusai felelősek a folyamat jelentős intenzívebbé válásáért, amely akkor érhető el, amikor növényi anyagok extrakciójához ultrahangos kezelést alkalmaznak.
A nagy teljesítményű ultrahanghullámok megbontják a növényi anyagok sejtszerkezetét, felszabadítják a bioaktív vegyületeket, és elősegítik az anyagátadást a növényi anyag és az oldószer (pl. etanol) között.
UP400St ultrahangos készülék (400 watt) az artemizinin szakaszos extrakciójához.
Az ultrahangos artemizinin-extrakció kutatásokkal igazolt eredményei
Számos tudományos vizsgálatot végeztek az artemizinin Artemisia annua levelekből történő ultrahangos extrakciója hatékonyságának és gyakorlati alkalmazhatóságának vizsgálatára.
Briars és Paniwnyk kimutatták, „hogy az ultrahang alacsony hőmérsékleten körülbelül 58%-kal növeli az A. annua növényből extrahált artemizinin kihozatalát, és a kivonatok tisztábbnak tűnnek a hagyományos áztatással összehasonlítva; ezért az ultrahang extrakció során történő alkalmazása lehetőséget kínál alacsonyabb költségű, artemizinin-alapú kezelések előállítására.” (Briars and Paniwnyk, 2013)
Zhang és munkatársai (2017) az artemizinin ultrahangos extrakcióját vizsgálták propilénglikol-metil-éter (PGME) oldószer alkalmazásával. Az ultrahanggal előállított artemizinin-kivonatot ultranagy teljesítményű folyadékkromatográfiával (UPLC) elemezték. Az elemzési eredmények alátámasztották a kivonat minőségét. A folyamat jó ismételhetősége és az extrahált artemizinin stabilitása miatt a környezetbarát és hatékony monoéter, a propilénglikol-metil-éter (PGME) oldószerként történő alkalmazásával végzett, ultrahanggal segített extrakció ígéretes lehetőségeket kínál a bioaktív molekulák növényi anyagokból történő extrakciójához és elválasztásához. A propilénglikol-metil-éter (PGME) oldószerrel végzett ultrahangos extrakció magas összesített extrakciós hatékonyságot és magas artemizinin-kihozatalt eredményezett. (vö. Zhang et al., 2017)
Egy másik vizsgálatban Zhang és munkatársai (2020) az artemizinin hidroxipropil-β-ciklodextrinnel végzett ultrahangos extrakcióját mutatják be. A ciklodextrin hozzáadása javítja a vízben rosszul oldódó artemizinin felszabadulását, és lehetővé teszi a víz oldószerként történő alkalmazását jó extrakciós kihozatal mellett. Az ultrahangos extrakció ciklodextrinnel kombinálva 8,66 mg/g-ra növelte az artemizinin mennyiségét, ami jelentősen több, mint a vízben kapott megfelelő 1,70 mg/g mennyiség.
Nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok az artemizinin előállításához
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos extrakciós rendszereit világszerte használják kutatás-fejlesztési, kisüzemi, közepes és teljes kereskedelmi termelési léptékben különböző iparágakban, például az élelmiszerek, étrend-kiegészítők és gyógyszerek gyártásában. A nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok intenzívebbé teszik az extrakció folyamatát és növelik a kihozatalt, ezáltal javítják a kiváló minőségű kivonatok előállításának összhatékonyságát. A Hielscher Ultrasonics bármilyen térfogathoz / feldolgozási kapacitáshoz kínál extrakciós berendezéseket. A növényi anyagok extrakciójában szerzett több mint 25 éves tapasztalatával a Hielscher Ultrasonics az Ön megbízható partnere az Artemisia annua nagy teljesítményű ultrahangos extrakciójában!
Nagy teljesítményű, korszerű ultrahangos készülékek
A Hielscher ultrahangos készülékek intelligens funkcióit úgy tervezték, hogy garantálják a megbízható működést, a reprodukálható eredményeket és a felhasználóbarát kezelést. A működési beállítások könnyen elérhetők és módosíthatók egy intuitív menün keresztül, amely digitális színes érintőkijelzőn és böngészőből történő távvezérléssel érhető el. Ennek megfelelően minden kezelési paraméter, például a nettó energia, az összenergia, az amplitúdó, az idő, a nyomás és a hőmérséklet automatikusan rögzítésre kerül egy beépített SD-kártyán. Ez lehetővé teszi a korábbi ultrahangos kezelések áttekintését és összehasonlítását, valamint az artemizinin-extrakciós folyamat optimalizálását a legmagasabb hatékonyság eléréséhez.
A Hielscher Ultrasonics rendszereit világszerte használják kiváló minőségű növényi kivonatok előállítására. A Hielscher ipari ultrahangos készülékei folyamatos üzemben (24/7/365) is könnyen működnek nagy amplitúdóval. Standard szonotródákkal (ultrahangos szondákkal / kürtökkel) akár 200µm amplitúdó is könnyen, folyamatosan előállítható. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi kialakítású ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. Robusztusságuknak és alacsony karbantartási igényüknek köszönhetően ultrahangos extrakciós rendszereinket gyakran telepítik nagy igénybevétellel járó alkalmazásokhoz és nagy követelményeket támasztó környezetekbe.
Lépjen kapcsolatba velünk most, hogy többet megtudjon az artemizinin Artemisia annua növényből történő ultrahangos extrakciójáról. Örömmel küldünk Önnek tájékoztatást ultrahangos extrakciós rendszereinkről és árainkról! Tapasztalt munkatársaink szívesen megbeszélik Önnel alkalmazását és feldolgozási követelményeit!
Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:
| Szakaszosan kezelt térfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | csoportba rendezett UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt keverési alkalmazásokhoz, diszpergáláshoz, emulgeáláshoz és extrakcióhoz laboratóriumi, kísérleti üzemi és ipari léptékben.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.
Mi az artemizinin, és mire használják?
Az artemizinin az Artemisia annua, közismert nevén egynyári üröm növényből származó vegyület. Elsősorban maláriaellenes tulajdonságairól ismert, és a malária kezelésében használják. Az artemizinin és származékai rendkívül hatékonynak bizonyultak a malária gyógyszerrezisztens törzsei ellen, ezért kulcsfontosságúak a betegség elleni küzdelemben.
Az ipari hasznosítás szempontjából az artemizinin a gyógyászaton túl számos lehetséges alkalmazás miatt érdekes. Ígéretesnek bizonyult különböző területeken, például a mezőgazdaságban, ahol természetes gyomirtó és növényvédő szerként hathat. Emellett kutatások folynak a rákkezelésben való lehetséges alkalmazásának feltárására. Ezeket az alkalmazásokat tudományosan vizsgálják és kísérleti üzemi léptékben tesztelik a különböző ipari területeken történő bevezetés céljából.
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt a laboratóriumi mérettől az ipari méretig.