Ալկալոիդի արդյունահանում զոնդ-ուլտրաձայնիչի միջոցով
Ալկալոիդները բիոակտիվ միացություններ են, որոնք կարող են արդյունավետ կերպով արդյունահանվել բույսերից՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային եղանակը: Ալկալոիդները ցուցադրում են կենսաբանական ազդեցությունների լայն տեսականի և այդպիսով օգտագործվում են որպես դեղագործական և թերապևտիկ միջոցներ: Ուլտրաձայնային արդյունահանումը նախընտրելի տեխնիկան է բուսական նյութերից բարձրորակ ալկալոիդների քաղվածքներ արտադրելու համար: Ուլտրաձայնային արդյունահանումը հանգեցնում է ալկալոիդների շատ բարձր եկամտաբերության, մինչդեռ արդյունահանման ժամանակը կարճ է, և ուլտրաձայնային սարքավորումն անվտանգ է և հեշտ գործելու համար:
Բարձր արդյունավետ ալկալոիդի արդյունահանում ուժային ուլտրաձայնի միջոցով
Ինչպե՞ս է ուլտրաձայնային արդյունահանումը նպաստում ալկալոիդների մեկուսացմանը:
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը օգտագործում է ցածր հաճախականության ուլտրաձայնային ալիքներ (օրինակ՝ 20-26 կՀց հաճախականություն) և ակուստիկ կավիտացիայի ուլտրաձայնային ազդեցությունը: Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքները ստեղծում են կավիտացիոն պղպջակներ, որոնք փլուզվում են՝ առաջացնելով տեղական էներգիայի խիտ ճնշման և ջերմաստիճանի տարբերություններ, ինչպես նաև հզոր ճեղքման ուժեր, որոնք ծակում և կոտրում են բույսերի բջիջների պատերը և բաց բույսերի հյուսվածքները: Կավիտացիայի արդյունքում առաջացած հեղուկ հոսքը նպաստում է զանգվածի փոխանցմանը ներբջջային մատրիցայի և շրջակա լուծիչի միջև, որպեսզի ալկալոիդները արդյունավետ կերպով ազատվեն: Ալկալոիդների ուլտրաձայնային արդյունահանման համար բուսանյութը (օրինակ՝ աղացած չոր տերևները) տեղադրվում են լուծիչի մեջ, որը սովորաբար ջրի և օրգանական լուծիչի խառնուրդ է, ինչպիսին է ջրային էթանոլը: Պարզվել է, որ բևեռային լուծիչները, ինչպիսիք են մեթանոլը և էթանոլը, ամենաարդյունավետն են բարձր ալկալոիդների ելքի համար: Կեղտի կարճ ուլտրաձայնային բուժումից հետո – բաղկացած բուսական նյութից և լուծիչից – ալկալոիդները ազատվում են բույսերի բջիջներից և առկա են լուծիչում, որտեղից դրանք կարող են մեկուսացվել և մաքրվել (օրինակ՝ օգտագործելով ռոտոր-գոլորշիացուցիչ):
Ալկալոիդի ուլտրաձայնային արդյունահանման հիմնական առավելությունները
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը համարվում է բույսերի նյութերից ալկալոիդների մեկուսացման գերազանց արդյունահանման տեխնիկա, քանի որ այն առաջարկում է մի քանի առավելություններ, ներառյալ.
- Արդյունահանման արդյունավետության բարձրացում. Ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարող է մեծացնել ալկալոիդների եկամտաբերությունը ավելի քան 200%-ով` համեմատած ավանդական արդյունահանման մեթոդների հետ:
- Նվազեցված արդյունահանման ժամանակը. Ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել արդյունահանման ժամանակը, ինչը թույլ է տալիս ավելի արագ և արդյունավետ մշակել բույսերի մեծ ծավալներով:
- Լուծիչների ցածր սպառում. Ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարող է նվազեցնել արդյունահանման համար պահանջվող լուծիչի քանակը, ինչը հանգեցնում է լուծիչների սպառման և շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության նվազմանը:
- Ընտրովի արդյունահանում. Ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարող է օգտագործվել որոշակի ալկալոիդների ընտրովի արդյունահանման համար՝ ընտրելով համապատասխան լուծիչը, գործընթացի պարամետրերը և արդյունահանման ջերմաստիճանը: Քանի որ անցանկալի միացությունները մնում են, վերջնական արտադրանքի մաքրությունը բարելավվում է:
- Հեշտ է մեծացնել. Ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարող է հեշտությամբ ընդլայնվել՝ ավելի մեծ ծավալներով բուսանյութ մշակելու համար, ինչը հարմար է դարձնում կոմերցիոն արտադրության համար: Ուլտրաձայնային գործընթացները կարող են մասշտաբավորվել գծային, ինչը հեշտացնում է արդյունաբերական մասշտաբով իրականացումը:
Ընդհանուր առմամբ, ուլտրաձայնային արդյունահանումը առաջարկում է ավելի արագ, ավելի արդյունավետ և էկոլոգիապես մաքուր մոտեցում՝ բույսերի նյութերից ալկալոիդները մեկուսացնելու համար:
Ուլտրաձայնային ալկալոիդի արդյունահանում սուրպ ծառի տերևներից
Նոլասկո-Գոնսալեսը և այլք: (2022) ուսումնասիրել է բիոակտիվ միացությունների ուլտրաձայնային արդյունահանման արդյունավետությունը և արդյունավետությունը, ներառյալ ֆենոլային միացությունները, ալկալոիդները, ացետոգենինները (բոլորն էլ բարձր հակաօքսիդանտ հզորությամբ) Annona muricata (թթվասեր ծառ) բույսերի տեսակների տերևներից: Ուլտրաձայնային արդյունահանման համար նրանք օգտագործել են զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարք UP400S հետևյալ պայմաններում՝ 80% ամպլիտուդ, 0,7 վրկ իմպուլսային ցիկլ, 4,54 րոպե: Ընդհանուր լուծվող ֆենոլները (TSP) արդյունահանվել են՝ օգտագործելով 0,5 գ չոր տերևի փոշի և 20 մլ ացետոն՝ ջուր (80:20 վ/վ): Ուլտրաձայնային եղանակով արտադրված էքստրակտը պարունակում էր 178,48 մգ/100 մլ լուծվող ֆենոլներ, 20,18 մգ/100 մլ ընդհանուր ֆլավոնոիդներ, 27,81 մգ/100 մլ հիդրոլիզվող պոլիֆենոլներ, 167,07 մգ/100 մլ խտացրած ֆենոլներ և 300 մլ խտացված ալկալոիդներ/100 մլ: 14,62 մգ/100 մլ ընդհանուր ացետոգենիններ: U400S զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարքով մեկուսացված էքստրակտը (տես ձախ նկարը) ցուցադրել է բարձր հակաօքսիդանտ հզորություն և կենսաակտիվ միացությունների ավելի բարձր պարունակություն ~6-ից ~927 անգամ, քան թուրմը կամ ինֆուզիոնը՝ կախված միացության տեսակից: Նմուշներում հայտնաբերվել են քսանչորս տարբեր ֆենոլային միացություններ, և ուլտրաձայնային եղանակով մեկուսացված էքստրակտն արտադրել է ամենաբարձր կոնցենտրացիան:
[տես. Նոլասկո-Գոնսալես և այլք, 2022]
Լի et al. (2021) ունեցել են նմանատիպ հաստատված արդյունքներ, քանի որ նրանք հայտնում են 2,3 անգամ ավելի շատ ալկալոիդներ A. muricata-ի տերևներից, որոնք արդյունահանվել են ուլտրաձայնային եղանակով (340 Վտ, 56◦C, 30 րոպե)՝ համեմատած Սոքսլետի արդյունահանման հետ (7 ժամ, 80◦C):
Ինդոլ ալկալոիդի արդյունահանում Միմոզայի արմատային կեղևից և Այահուասկայից՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային սարք
Միմոզայի արմատի կեղևը, ինչպես նաև այահուասկայի տերևները պարունակում են ալկալոիդ N,N-դիմեթիլտրիպտամին (DMT): Դիմեթիլտրիպտամինը (DMT) ներկայումս հետազոտվում է կլինիկական փորձարկումներում իր հալյուցինոգեն ազդեցության համար և, հետևաբար, որպես դեպրեսիայի և հետտրավմատիկ սթրեսային խանգարումների (PTSD) բուժման համար հնարավոր դեղամիջոց: Ուլտրաձայնային ազդեցությունը արդյունավետորեն նպաստում է ալկալոիդի արտազատմանը և մեկուսացմանը Mimosa hostilis արմատներից և Psychotria viridis տերևներից (ayahuasca): Ուլտրաձայնային DMT արդյունահանումը շատ կարճ ժամանակում բարձր բերք է տալիս: Համատեղելի է գրեթե ցանկացած լուծիչի հետ՝ Hielscher զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարքերը օգտագործվում են դեղագործական կարգի կենսաակտիվ միացությունների արտադրության համար՝ հետազոտական և բժշկական միջավայրում օգտագործելու համար, ինչպես նաև նմուշների պատրաստման համար՝ նախքան անալիտիկ որակի և ուժի փորձարկումը: Հետևաբար, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը կարող են հեշտացնել բժշկական DMT և բուսաբանական հետազոտությունները բազմաթիվ ձևերով:
Ինդոլ ակալոիդի N,N-դիմեթիլտրիպտամինի (DMT) ամենատարածված աղբյուրը jurema ծառի մեջ, այն գալիս է Mimosa hostilis արմատներից (սովորաբար հայտնի է որպես jurema preta): Ayahuasca-ն մեկ այլ բուսատեսակի ավանդական անվանումն է, որի մեջ Psychotria viridis թուփի տերևները հարուստ են DMT-ով:
Ե՛վ միմոզայի արմատի կեղևը (նաև mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark, կրճատ՝ MHRB), և՛ այահուասկայի տերևները պարունակում են տարբեր կենսաակտիվ միացություններ, որոնք ներկայումս հետազոտվում են կլինիկական փորձարկումներում՝ կապված իրենց ներուժի հետ որպես բուժական դեղամիջոց: Միմոզայի արմատի կեղևը պարունակում է դաբաղանյութեր, սապոնիններ, տրիպտամիններ, ալկալոիդներ, լիպիդներ, ֆիտոինդոլներ, քսիլոզա, ֆիտոստերոլներ, գլյուկոզիդներ, ռամնոզա, արաբինոզ, մեթոքսիխալկոններ, լյուպեոլ և կուկուլկանիններ։ Այս կենսաակտիվ միացությունները կարող են արդյունավետ կերպով արդյունահանվել արմատի կեղևից՝ օգտագործելով զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարքեր: Ուլտրաձայնային արդյունահանումը գերադասելի մեթոդ է թիրախային նյութերը, ինչպիսիք են ալկալոիդները, բուսաբանական նյութերից, ինչպիսիք են միմոզայի արմատի կեղևը և այահուասկա տերևները մեկուսացնելու համար: Sonication-ը գերազանցում է՝ տալով բարձր բերքատվություն շատ կարճ արդյունահանման ժամանակում: Գործընթացի մեղմ պայմաններն ապահովում են էքստրակտի ամենաբարձր որակը` կանխելով ակտիվ մոլեկուլների անցանկալի քայքայումը:
Hielscher Ultrasonicators արդյունավետ ալկալոիդների արդյունահանման համար
Hielscher Ultrasonics-ը նախագծում, արտադրում և տարածում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային էքստրակտորներ, որոնք օգտագործվում են գիտական հետազոտությունների, ինչպես նաև դեղագործական դասի քաղվածքների արտադրության համար:
Արդյունահանման բարձր արդյունավետությունՈւլտրաձայնային օգնությամբ արդյունահանումը գիտականորեն ապացուցված տեխնիկա է, որն ունի անսովոր բարձր արդյունավետություն՝ կապված բույսերից բիոակտիվ միացությունների արդյունահանման հետ: Մինչ ավանդական մեթոդները հաճախ երկար ժամանակ են պահանջում (մի քանի ժամից մինչև օրեր), ուլտրաձայնային բուսաբանական արդյունահանումը տևում է ընդամենը մի քանի րոպե:
Բարձր արդյունահանման եկամտաբերություն և բարձրորակ էքստրակտ Hielscher Ultrasonicators-ով
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը թույլ է տալիս լիովին ազատել բիոակտիվ միացությունները բուսական նյութից: Ուլտրաձայնային կավիտացիան կոտրում է բջջային մատրիցը և արդյունավետ կերպով արձակում բիոակտիվ մոլեկուլները շրջակա լուծիչի մեջ: Համեմատական ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ արտազատումը տալիս է էքստրակտի ավելի բարձր ելք, քան արդյունահանման այլ մեթոդները (օրինակ՝ Սոքսլետ, մակերացիա, թուրմ, ինֆուզիոն): Ուլտրաձայնային արդյունահանումը համատեղելի է ցանկացած լուծիչի հետ և դրանով իսկ թույլ է տալիս օգտագործել նաև շատ մեղմ լուծիչ, ինչպիսին է ջուրը կամ ջրային էթանոլը: Ինչ վերաբերում է արդյունահանման հատուկ պահանջներին, կարելի է ընտրել բևեռային և ոչ բևեռային լուծիչներ, և լուծիչների միջև անցումը խնդիր չէ: Գործընթացի պարամետրերի ճշգրիտ հսկողությունը (օրինակ՝ ամպլիտուդ), մեղմ լուծիչների օգտագործումը և ջերմաստիճանի ճշգրիտ հսկողությունը կանխում են ուլտրաձայնային արդյունահանման ընթացքում կենսաակտիվ միացությունների (օրինակ՝ ալկալոիդներ, պոլիֆենոլներ, ֆլավոնոիդներ, կանաբինոիդներ և այլն) քայքայումն ու աղտոտումը:
Hielscher Ultrasonicators-ի բազմակողմանի կիրառում
Մինչդեռ արդյունահանման այլընտրանքային մեթոդները (օրինակ՝ գերկրիտիկական CO2, լուծիչներով արդյունահանում, թափանցում և այլն) հաճախ կիրառելի են միայն հատուկ մոլեկուլների արդյունահանման համար՝ կախված մոլեկուլային քաշից, լուծելիությունից և ջերմազգայունությունից, Hielscher բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերով արդյունահանումը թույլ է տալիս բազմակողմանի: ցանկացած բուսաբանական միացության արդյունահանում: Ուլտրաձայնային օգնությամբ արդյունահանումը կարող է հուսալիորեն կիրառվել բիոակտիվ միացություններ պարունակող լայն սպեկտրի էքստրակտների արդյունահանման համար, ինչպիսիք են պոլիֆենոլները, ալկալոիդները, անտրախինոնները, ֆլավոնոիդները, գլիկոզիդները, լիպիդները, պեկտինը և պոլիսախարիդները:
Գերազանց էներգաարդյունավետություն և շրջակա միջավայրի համար բարեկամականություն
Ուլտրաձայնային օգնությամբ արդյունահանման էներգիայի սպառումը շատ ավելի քիչ է, քան բույսերից բուժիչ միացությունների արդյունահանման ավանդական մեթոդները:
Հուսալիություն Hielscher Ultrasonics-ի հետ գործընթացի ստանդարտացման շնորհիվ
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը թույլ են տալիս ճշգրիտ վերահսկել ուլտրաձայնային գործընթացի բոլոր պարամետրերը, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, ինտենսիվությունը, տևողությունը և ջերմաստիճանը: Գործընթացի պարամետրերը կարելի է հեշտությամբ վերահսկել և շարունակաբար վերահսկվել: Բացի այդ, գործընթացի բոլոր պարամետրերը ավտոմատ կերպով արձանագրվում են որպես CSV ֆայլ ներկառուցված SD քարտի վրա: Սա օպերատորին հնարավորություն է տալիս վերանայել ձայնային ախտահանման աշխատանքները, օպտիմալացնել արդյունահանման գործընթացը և ապահովել արդյունահանման հետևողական որակ: Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը արտադրողներին հնարավորություն են տալիս արտադրել բարձրորակ բուսաբանական էքստրակտներ և նպաստել Լավ արտադրական պրակտիկայի (GMP) իրականացմանը:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.
Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
---|---|---|
1-ից 500 մլ | 10-ից 200 մլ / րոպե | UP100H |
10-ից 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400 Փ |
0.1-ից 20լ | 0.2-ից 4լ/րոպե | UIP2000hdT |
10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
15-ից 150 լ | 3-ից 15 լ / րոպե | UIP6000hdT |
ԱԺ | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
ԱԺ | ավելի մեծ | կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ինչ են ալկալոիդները:
Ալկալոիդները կազմում են ցածր մոլեկուլային քաշի բնական ազոտային միացությունների դաս, որոնք հաճախ հանդիպում են որպես երկրորդային մետաբոլիտներ բույսերի թագավորությունում: Ալկալոիդը պարունակում է առնվազն մեկ ազոտի ատոմ: Ալկալոիդները կենսաքիմիապես սինթեզվում են հետևյալ երեք ընդհանուր ամինաթթուներից մեկից – լիզին, թիրոզին և տրիպտոֆան:
Բույսերում ալկալոիդները սովորաբար գոյություն ունեն որպես օրգանական թթուների աղեր, ինչպիսիք են քացախային, խնձորաթթուները, կաթնաթթուները, կիտրոնը, օքսիդը, գինձը, տաննիկը և այլ թթուներ: Որոշ թույլ հիմնական ալկալոիդներ (օրինակ՝ նիկոտինը) ազատորեն հանդիպում են բնության մեջ։ Մի քանի ալկալոիդներ հանդիպում են նաև որպես շաքարի գլիկոզիդներ, ինչպիսիք են գլյուկոզան, ռամնոզը և գալակտոզը, օրինակ՝ սոլանի խմբի ալկալոիդները (սոլանին), որպես ամիդներ (պիպերին) և որպես օրգանական թթուների էսթեր (ատրոպին, կոկաին) (տես՝ Ռամավաթ և այլն։ ալ., 2009):
Շատ ալկալոիդներ կենսաակտիվ միացություններ են, որոնք ցուցաբերում են բուժիչ կամ թերապևտիկ ազդեցություն: Օրինակ, ալկալոիդների հատուկ տեսակներ օգտագործվում են տարբեր հիվանդությունների բուժման համար, ներառյալ մալարիան, դիաբետիկները, քաղցկեղի հատուկ տեսակները, սրտի դիսֆունկցիան, դեպրեսիան և այլն:
Քանի որ շատ ալկալոիդներ ցույց են տալիս ուժեղ կենսաակտիվ հատկություններ, դրանց օգտագործումը որպես դեղագործական, թմրանյութեր, խթանիչներ և թունավոր նյութեր կամ ընդունված է կամ գտնվում է գիտական հետազոտության տակ: Մորֆինը, հայտնի ալկալոիդը Papaver somniferum կակաչից, օգտագործվում է որպես դեղագործական դեղամիջոց այսօրվա բժշկության մեջ: Քինինը և կոդեինը ալկալոիդների երկու այլ տեսակներ են, որոնք օգտագործվում են բժշկական նպատակներով: Բժշկական հսկողության ներքո և բժշկական կողմից սահմանված չափաբաժիններով ալկալոիդները դեղաբանական առումով օգտակար են: Այնուամենայնիվ, սխալ օգտագործման դեպքում որոշ ալկալոիդներ կարող են թունավոր լինել բարձր չափաբաժիններով: Ալկալոիդ ստրիխնինը, օրինակ, օգտագործվում է որպես բարձր արդյունավետ թույն, որն օգտագործվում է որպես թունաքիմիկատ փոքր ողերի դեմ:
Որոշ ալկալոիդների օրինակներ բույսերում
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