Ekstraksi Alkaloid menggunakan Probe-Ultrasonicator

Alkaloid adalah senyawa bioaktif, yang dapat diekstraksi secara efisien dari tanaman menggunakan ultrasonikasi. Alkaloid menunjukkan beragam efek biologis dan dengan demikian digunakan sebagai obat-obatan dan terapi. Ekstraksi ultrasonik adalah teknik yang disukai untuk menghasilkan ekstrak alkaloid berkualitas tinggi dari bahan tanaman. Ekstraksi ultrasonik menghasilkan hasil alkaloid yang sangat tinggi, sementara waktu ekstraksi singkat dan peralatan ultrasonik aman dan mudah dioperasikan.

Ekstraksi Alkaloid Efisien Tinggi menggunakan Power-Ultrasound

Bagaimana ekstraksi ultrasonik mempromosikan isolasi alkaloid?
Ekstraksi ultrasonik menggunakan gelombang ultrasound frekuensi rendah (misalnya frekuensi 20-26kHz) dan efek ultrasound dari kavitasi akustik. Gelombang ultrasound intensitas tinggi menciptakan gelembung kavitasi yang runtuh, menghasilkan tekanan padat energi lokal dan perbedaan suhu serta gaya geser yang kuat, yang melubangi dan memecah dinding sel tanaman dan jaringan tanaman terbuka. Aliran cairan yang dihasilkan oleh kavitasi mempromosikan transfer massa antara matriks intraseluler dan pelarut di sekitarnya sehingga alkaloid dilepaskan secara efisien. Untuk ekstraksi alkaloid ultrasonik, bahan tanaman (misalnya daun kering) ditempatkan dalam pelarut, yang biasanya merupakan campuran air dan pelarut organik seperti etanol berair. Pelarut polar seperti metanol dan etanol telah ditemukan paling efisien untuk hasil alkaloid tinggi. Setelah perawatan ultrasonik singkat dari bubur – terdiri dari bahan tanaman dan pelarut – alkaloid dilepaskan dari sel-sel tanaman dan hadir dalam pelarut, dari mana mereka dapat diisolasi dan dimurnikan (misalnya menggunakan rotor-evaporator).

Keuntungan utama dari ekstraksi alkaloid ultrasonik

Ekstraksi ultrasonik dianggap sebagai teknik ekstraksi unggul untuk isolasi alkaloid dari bahan tanaman karena menawarkan beberapa keuntungan, termasuk:

1. Peningkatan efisiensi ekstraksi: Ekstraksi ultrasonik dapat meningkatkan hasil alkaloid lebih dari 200% dibandingkan dengan metode ekstraksi tradisional.
2. Mengurangi waktu ekstraksi: Ekstraksi ultrasonik dapat secara signifikan mengurangi waktu ekstraksi, memungkinkan pemrosesan volume besar bahan tanaman yang lebih cepat dan lebih efisien.
3. Konsumsi pelarut yang lebih rendah: Ekstraksi ultrasonik dapat mengurangi jumlah pelarut yang diperlukan untuk ekstraksi, menghasilkan pengurangan konsumsi pelarut dan penurunan dampak lingkungan.
4. Ekstraksi selektif: Ekstraksi ultrasonik dapat digunakan untuk mengekstrak alkaloid tertentu secara selektif dengan memilih pelarut yang sesuai, parameter proses dan suhu ekstraksi. Karena senyawa yang tidak diinginkan tertinggal, kemurnian produk akhir ditingkatkan.
5. Mudah untuk ditingkatkan: Ekstraksi ultrasonik dapat dengan mudah ditingkatkan untuk menangani volume bahan tanaman yang lebih besar, sehingga cocok untuk produksi komersial. Proses ultrasonik dapat diskalakan secara linier, yang memfasilitasi implementasi pada skala industri.

Secara keseluruhan, ekstraksi ultrasonik menawarkan pendekatan yang lebih cepat, lebih efisien, dan lebih ramah lingkungan untuk mengisolasi alkaloid dari bahan tanaman.

Ekstraksi Alkaloid Ultrasonik dari Daun Pohon Sirsak

Nolasco-González et al. (2022) menyelidiki efektivitas dan efisiensi ekstraksi ultrasonik senyawa bioaktif termasuk senyawa fenolik, alkaloid, asetogenin (semua dengan kapasitas antioksidan tinggi) dari daun spesies tanaman Annona muricata (pohon sirsak). Untuk ekstraksi ultrasonik, mereka menggunakan ultrasonikator tipe probe UP400S pada kondisi berikut: amplitudo 80%, siklus pulsa 0,7 detik, selama 4,54 menit. Total fenol larut (TSP) diekstraksi menggunakan 0,5 g bubuk daun kering dan 20 mL aseton: air (80:20 v/v). Ekstrak yang diproduksi secara ultrasonik mengandung 178,48 mg / 100 mL fenol larut, 20,18 mg / 100 mL total flavonoid, 27,81 mg / 100 mL polifenol terhidrolisis, 167,07 mg / 100 mL tanin kental, 30,44 mg / 100 mL alkaloid total dan 14,62 mg / 100 mL total asetogenin. Ekstrak yang diisolasi dengan ultrasonikator tipe probe U400S (lihat gambar kiri) menunjukkan kapasitas antioksidan yang tinggi dan kandungan senyawa bioaktif yang lebih tinggi dari ~6 hingga ~927 kali lipat daripada rebusan atau infus, tergantung pada jenis senyawa. Dua puluh empat senyawa fenolik yang berbeda diidentifikasi dalam sampel, dan ekstrak yang diisolasi secara ultrasonik menghasilkan konsentrasi tertinggi.
[lihat Nolasco-González dkk., 2022]

Kapasitas antioksidan ekstrak diperoleh dengan kondisi optimal ekstraksi yang dibantu ultrasound (UEA), rebusan dan infus. Ekstrak ultrasonik secara konsisten menunjukkan kapasitas antioksidan yang jauh lebih tinggi.
(Studi dan grafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

HPLC kromatogram senyawa fenolik dari ekstrak ultrasonik terisolasi daun Annona muricata menggunakan ultrasonicator UP400S.
(1) asam shikimic, (2) asam galat, (3) asam protocatechuic, (4) asam neoklorogenat,
(5) 3,4-dihydroxyphenylacetic, (6) 4-hydroxybenzoic acid, (7) chlorogenic acid, (8) 4-hydroxyphenyl acetic, (9) vanillic acid, (10) syringic acid, (11) 3-hydroxybenzoic acid, (12) caffeic acid, (13) 4-hydroxybenzaldehyde, (14) homovanillic acid, (15) 3-(4-hydroxyphenyl), (16) p-coumaric acid, (17) trans-ferulic acid, (18) trans-cinnamic acid, (19) gallocatechin, (20) epigallocatechin, (21) catechin,(22) epicatechin, (23) rutin, (24) asam ellagic.
(Studi dan grafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) memiliki hasil yang dikonfirmasi serupa karena mereka melaporkan alkaloid 2,3 kali lebih banyak dari daun A. muricata yang diekstraksi di bawah ultrasonikasi (340 W, 56◦C, 30 menit) dibandingkan dengan ekstraksi Soxhlet (7 jam, 80◦C).

Ekstraksi Indole Alkaloid dari Kulit Akar Mimosa dan Ayahuasca menggunakan Ultrasonicator

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.
Sumber indole akaloid N,N-dimethyltryptamine (DMT) yang paling umum di pohon jurema, berasal dari akar Mimosa hostilis (umumnya dikenal sebagai jurema preta). Ayahuasca adalah nama tradisional untuk spesies tanaman lain, di mana daun semak Psychotria viridis kaya akan DMT.
Keduanya, kulit akar mimosa (juga mimosa tenuiflora, Kulit Akar Mimosa Hostilis; abbrev. MHRB) dan daun ayahuasca mengandung berbagai senyawa bioaktif, yang saat ini diteliti dalam uji klinis mengenai potensinya sebagai obat terapeutik. Kulit akar Mimosa mengandung tanin, saponin, tryptamines, alkaloid, lipid, phytoindoles, xylose, phytosterols, glukosida, rhamnose, arabinose, methoxychalcones, lupeol dan kukulkanin. Senyawa bioaktif ini dapat diekstraksi secara efisien dari kulit akar menggunakan ultrasonikator tipe probe. Ekstraksi ultrasonik adalah teknik unggul untuk mengisolasi zat target seperti alkaloid dari bahan botani seperti kulit akar mimosa dan daun ayahuasca. Sonikasi unggul dengan memberikan hasil tinggi dalam waktu ekstraksi yang sangat singkat. Kondisi proses ringan memastikan kualitas ekstrak tertinggi mencegah degradasi molekul aktif yang tidak diinginkan.

Extraction setup for botanical isolation: probe-jenis ultrasonicator UP400St, Filter vakum Büchi dan rotor-evaporator untuk ekstraksi fitokimia seperti alkaloid dan fenol.

Hielscher Ultrasonicators untuk ekstraksi alkaloid yang efisien

Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi dan mendistribusikan ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi, yang digunakan untuk penelitian ilmiah serta produksi ekstrak kelas farmasi.

Hielscher Ultrasonicators untuk Efisiensi Ekstraksi Unggul

Ekstraksi dengan bantuan ultrasound adalah teknik yang terbukti secara ilmiah dengan efisiensi tinggi yang luar biasa mengenai ekstraksi senyawa bioaktif dari tanaman. Sementara metode tradisional sering memakan waktu lama (beberapa jam hingga berhari-hari), ekstraksi botani ultrasonik hanya membutuhkan beberapa menit.

Hasil Ekstraksi Tinggi dan Kualitas Ekstrak Unggul dengan Hielscher Ultrasonicators

Ekstraksi berbasis ultrasound memungkinkan pelepasan lengkap senyawa bioaktif dari bahan tanaman. Kavitasi ultrasonik memecah matriks seluler dan melepaskan molekul bioaktif secara efisien ke pelarut di sekitarnya. Studi komparatif menunjukkan bahwa sonikasi memberikan hasil ekstrak yang lebih tinggi daripada teknik ekstraksi lainnya (misalnya Soxhlet, maserasi, rebusan, infus). Ekstraksi ultrasonik kompatibel dengan pelarut apa pun dan memungkinkan dengan demikian juga untuk penggunaan pelarut yang sangat ringan seperti air atau etanol berair. Mengenai persyaratan ekstraksi tertentu, pelarut polar dan non-polar dapat dipilih dan beralih antar pelarut tidak menjadi masalah. Kontrol yang tepat atas parameter proses (misalnya amplitudo), penggunaan pelarut ringan dan kontrol suhu yang tepat mencegah degradasi dan kontaminasi senyawa bioaktif (misalnya alkaloid, polifenol, flavonoid, cannabinoids dll) selama ekstraksi ultrasonik.

Aplikasi Serbaguna dari Hielscher Ultrasonicators

Sementara teknik ekstraksi alternatif (misalnya, CO2 superkritis, ekstraksi pelarut, perkolasi dll) seringkali hanya berlaku untuk ekstraksi molekul tertentu tergantung pada berat molekul, kelarutan dan sensitivitas panas, ekstraksi dengan ultrasonicators kinerja tinggi Hielscher memungkinkan ekstraksi serbaguna dari senyawa botani apa pun. Ekstraksi yang dibantu ultrasound dapat diterapkan dengan andal untuk ekstraksi ekstrak spektrum luas yang mengandung senyawa bioaktif seperti polifenol, alkaloid, antrakuinon, flavonoid, glikosida, lipid, pektin, dan polisakarida.

Efisiensi Energi yang Sangat Baik dan Keramahan Lingkungan

Konsumsi energi ekstraksi yang dibantu ultrasound kurang jauh daripada metode tradisional dalam ekstraksi senyawa obat dari tanaman.

Keandalan karena Standardisasi Proses dengan Hielscher Ultrasonics

Ultrasonicators Hielscher memungkinkan kontrol yang tepat atas semua parameter proses ultrasonik seperti amplitudo, intensitas, durasi, dan suhu. Parameter proses dapat dengan mudah dikontrol dan terus dipantau. Selain itu, semua parameter proses secara otomatis diprotokol sebagai file CSV pada kartu SD bawaan. Hal ini memungkinkan operator untuk merevisi sonikasi berjalan, untuk mengoptimalkan proses ekstraksi dan untuk memastikan kualitas ekstrak yang konsisten. Ultrasonicators Hielscher memungkinkan produsen untuk menghasilkan ekstrak botani dengan kualitas unggul dan memfasilitasi pemenuhan Good Manufacturing Practice (GMP).

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: