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 kavitasi akustik ultrasound. 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 memecahkan dinding sel tumbuhan dan jaringan tanaman terbuka. Aliran cairan yang dihasilkan oleh kavitasi mendorong perpindahan massa antara matriks intraseluler dan pelarut di sekitarnya sehingga alkaloid dilepaskan secara efisien. Untuk ekstraksi alkaloid ultrasonik, bahan tanaman (misalnya daun kering yang digiling) 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 yang tinggi. Setelah perawatan ultrasonik singkat dari bubur – terdiri dari bahan tanaman dan pelarut – Alkaloid dilepaskan dari sel tumbuhan dan hadir dalam pelarut, dari mana mereka dapat diisolasi dan dimurnikan (misalnya menggunakan evaporator rotor).

Keuntungan Utama Ekstraksi Alkaloid Ultrasonik

Ekstraksi ultrasonik dianggap sebagai teknik ekstraksi unggul untuk isolasi alkaloid dari bahan tanaman karena menawarkan beberapa keunggulan, antara lain:

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 bahan tanaman dalam jumlah besar yang lebih cepat dan lebih efisien.
3. Konsumsi pelarut yang lebih rendah: Ekstraksi ultrasonik dapat mengurangi jumlah pelarut yang dibutuhkan untuk ekstraksi, menghasilkan pengurangan konsumsi pelarut dan mengurangi dampak lingkungan.
4. Ekstraksi selektif: Ekstraksi ultrasonik dapat digunakan untuk mengekstrak alkaloid tertentu secara selektif dengan memilih pelarut, parameter proses, dan suhu ekstraksi yang sesuai. Karena senyawa yang tidak diinginkan tertinggal, kemurnian produk akhir ditingkatkan.
5. Mudah 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 (semuanya dengan kapasitas antioksidan tinggi) dari daun spesies tanaman Annona muricata (pohon sirsak). Untuk ekstraksi ultrasonik, mereka menggunakan ultrasonicator 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 yang dapat dihidrolisis, 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 ultrasonicator 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 senyawanya. Dua puluh empat senyawa fenolik yang berbeda diidentifikasi dalam sampel, dan ekstrak yang diisolasi secara ultrasonik menghasilkan konsentrasi tertinggi.
[lih. Nolasco-González et al., 2022]

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

Kromatografi HPLC senyawa fenolik dari ekstrak daun Annona muricata yang diisolasi secara ultrasonik menggunakan ultrasonicator UP400S.
(1) asam shikimic, (2) asam galat, (3) asam protokatekuat, (4) asam neoklorogenat,
(5) 3,4-dihidroksifenilasetat, (6) asam 4-hidroksibenzoat, (7) asam klorogenat, (8) 4-hidroksifenil asetat, (9) asam vanila, (10) asam syringat, (11) asam 3-hidroksibenzoat, (12) asam kafeat, (13) 4-hidroksibenzaldehida, (14) asam homovanillic, (15) 3- (4-hidroksifenil), (16) asam p-coumaric, (17) asam trans-ferulat, (18) asam trans-cinamat, (19) gallocatechin, (20) epigallocatechin, (21) katekin, (22) epikakatekin, (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 Alkaloid Indole dari Mimosa Root Bark dan Ayahuasca menggunakan Ultrasonicator

Kulit akar mimosa serta daun ayahuasca mengandung alkaloid N,N-dimethyltryptamine (DMT). Dimethyltryptamine (DMT) saat ini diteliti dalam uji klinis untuk efek halusinogennya dan oleh karena itu sebagai obat potensial untuk mengobati depresi dan gangguan stres pasca-trauma (PTSD). Ultrasonication secara efektif mempromosikan pelepasan dan isolasi alkaloid dari akar Mimosa hostilis dan daun Psychotria viridis (ayahuasca). Ekstraksi DMT ultrasonik menghasilkan hasil tinggi dalam waktu yang sangat singkat. Kompatibel dengan hampir semua pelarut, ultrasonicators tipe probe Hielscher digunakan untuk produksi senyawa bioaktif kelas farmasi untuk digunakan dalam pengaturan penelitian dan medis serta untuk persiapan sampel sebelum kualitas analitik dan pengujian potensi. Oleh karena itu, ultrasonicators Hielscher dapat memfasilitasi DMT medis dan penelitian botani dalam berbagai cara.
Sumber paling umum dari indole akaloid N,N-dimethyltryptamine (DMT) 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, Mimosa Hostilis Root Bark; singkatan MHRB) dan daun ayahuasca mengandung berbagai senyawa bioaktif, yang saat ini sedang diteliti dalam uji klinis mengenai potensinya sebagai obat terapeutik. Kulit akar mimosa mengandung tanin, saponin, triptamin, alkaloid, lipid, phytoindoles, xylosa, phytosterol, glucoside, rhamnose, arabinose, methoxychalcones, lupeol dan kukulkanin. Senyawa bioaktif ini dapat diekstraksi secara efisien dari kulit akar menggunakan ultrasonicator tipe probe. Ekstraksi ultrasonik adalah teknik unggulan 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 yang ringan memastikan kualitas ekstrak tertinggi mencegah degradasi molekul aktif yang tidak diinginkan.

Pengaturan ekstraksi untuk isolasi botani: Ultrasonicator tipe probe UP400ST, filter vakum Büchi dan rotor-evaporator untuk ekstraksi fitokimia seperti alkaloid dan fenol.

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

Hasil Ekstraksi Tinggi dan Kualitas Ekstrak Unggul dengan Ultrasonicators Hielscher

Ekstraksi yang digerakkan oleh ultrasound memungkinkan pelepasan lengkap senyawa bioaktif dari bahan tanaman. Kavitasi ultrasonik memecahkan 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 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 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, cannabinoid, dll.) selama ekstraksi ultrasonik.

Aplikasi Serbaguna Ultrasonicators Hielscher

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 dengan bantuan ultrasound dapat diterapkan secara andal untuk ekstraksi ekstrak spektrum luas yang mengandung senyawa bioaktif seperti polifenol, alkaloid, antrakinon, flavonoid, glikosida, lipid, pektin, dan polisakarida.

Efisiensi Energi yang Sangat Baik dan Ramah Lingkungan

Konsumsi energi ekstraksi dengan bantuan ultrasound jauh lebih sedikit daripada metode tradisional dalam ekstraksi senyawa obat dari tanaman.

Keandalan karena Standardisasi Proses dengan Ultrasonik Hielscher

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 diprotokolisasi sebagai file CSV pada kartu SD bawaan. Hal ini memungkinkan operator untuk merevisi jalannya sonikasi, 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: