超音波プローブによるアルカロイド抽出

アルカロイドは生理活性化合物であり、超音波を用いて植物から効率的に抽出することができる。アルカロイドは様々な生物学的効果を示し、医薬品や治療薬として使用されている。超音波抽出は、植物から高品質のアルカロイド抽出物を製造するのに適した技術である。超音波抽出は、非常に高いアルカロイド収率をもたらす一方で、抽出時間が短く、超音波装置は安全で操作が簡単です。

パワー超音波による高効率アルカロイド抽出

超音波抽出はアルカロイドの単離をどのように促進するのか？
超音波抽出は、低周波の超音波（周波数20～26kHzなど）と超音波の音響キャビテーション効果を利用する。高強度の超音波がキャビテーション気泡を発生させ、その気泡が崩壊することで、局所的にエネルギー密度の高い圧力・温度差と強力なせん断力が発生し、植物の細胞壁や植物組織を穿孔・破壊する。キャビテーションにより発生した液体の流れは、細胞内マトリックスと周囲の溶媒との間の物質移動を促進し、アルカロイドが効率的に放出される。超音波アルカロイド抽出では、植物材料（例えば、乾燥した葉を粉砕したもの）を、通常、水と水性エタノールなどの有機溶媒の混合溶媒に入れる。メタノールやエタノールなどの極性溶媒が、高いアルカロイド収率に最も効果的であることがわかっている。スラリーを短時間超音波処理した後 – 植物と溶剤から成る – アルカロイドは植物細胞から放出され、溶媒中に存在し、そこから単離・精製できる（ローター・エバポレーターなどを使用）。

超音波アルカロイド抽出の主な利点

超音波抽出は、植物からアルカロイドを単離するための優れた抽出技術であると考えられている：

1. 抽出効率の向上： 超音波抽出は、従来の抽出法に比べてアルカロイドの収量を200％以上増加させることができる。
2. 抽出時間の短縮： 超音波抽出は抽出時間を大幅に短縮できるため、大量の植物原料をより迅速かつ効率的に処理できる。
3. 溶剤消費量の低減： 超音波抽出は、抽出に必要な溶媒の量を減らすことができ、その結果、溶媒の消費量を減らし、環境への影響を減らすことができる。
4. 選択的抽出： 超音波抽出は、適切な溶媒、プロセスパラメーター、抽出温度を選択することで、特定のアルカロイドを選択的に抽出することができる。不要な化合物が取り残されるため、最終製品の純度が向上する。
5. スケールアップが容易： 超音波抽出は、より大量の植物原料を扱うために容易にスケールアップすることができ、商業生産に適している。超音波プロセスは直線的にスケールアップできるため、工業規模での実施が容易である。

全体として、超音波抽出は、植物材料からアルカロイドを単離するための、より速く、より効率的で、より環境に優しいアプローチを提供する。

サワーソップの葉からの超音波アルカロイド抽出

Nolasco-Gonzálezら（2022）は、植物種Annona muricata（サワーソップ）の葉から、フェノール化合物、アルカロイド、アセトゲニン（いずれも高い抗酸化力を持つ）を含む生物活性化合物の超音波抽出の有効性と効率について研究した。超音波抽出には、プローブ型超音波装置UP400Sを用い、以下の条件で行った：振幅80%、パルスサイクル0.7秒、4.54分間。全可溶性フェノール（TSP）は、乾燥葉粉末0.5 gとアセトン：水（80：20 v/v）20 mLを用いて抽出した。超音波抽出液には、可溶性フェノールが178.48 mg/100mL、総フラボノイドが20.18 mg/100mL、加水分解性ポリフェノールが27.81 mg/100mL、縮合型タンニンが167.07 mg/100mL、総アルカロイドが30.44 mg/100mL、総アセトゲニンが14.62 mg/100mL含まれていた。U400Sプローブ型超音波処理装置（左写真参照）で単離したエキスは、高い抗酸化力を示し、化合物の種類によって異なるが、煎じ薬や煎じ液に比べて～6倍から～927倍の高い生理活性化合物含量を示した。サンプル中に24種類のフェノール化合物が同定され、超音波分離抽出物が最も高濃度であった。
[参照：Nolasco-González et al.］

超音波支援抽出（UAE）、煎じ薬、煎じ薬の最適条件で得られた抽出物の抗酸化能。超音波抽出物は一貫して有意に高い抗酸化能を示した。
(研究およびグラフィック：©Nolasco-González et al.）

超音波処理装置UP400Sを用いたAnnona muricataの葉の超音波分離抽出物からのフェノール化合物のHPLCクロマトグラム。
(1）シキミ酸、（2）没食子酸、（3）プロトカテク酸、（4）ネオクロロゲン酸、
(5）3,4-ジヒドロキシフェニル酢酸、（6）4-ヒドロキシ安息香酸、（7）クロロゲン酸、（8）4-ヒドロキシフェニル酢酸、（9）バニリン酸、（10）シリンギン酸、（11）3-ヒドロキシ安息香酸、（12）カフェ酸、（13）4-ヒドロキシベンズアルデヒド、(14）ホモバニリン酸、（15）3-（4-ヒドロキシフェニル）、（16）p-クマル酸、（17）トランス-フェルラ酸、（18）トランス-桂皮酸、（19）ガロカテキン、（20）エピガロカテキン、（21）カテキン、（22）エピカテキン、（23）ルチン、（24）エラグ酸。
(研究およびグラフィック：©Nolasco-González et al.）

Leeら(2021)は、A. muricataの葉から、ソックスレー抽出(7時間、80℃)に比べ、超音波抽出(340W、56◦C、30分)で2.3倍のアルカロイドが抽出されたと報告しており、同様の結果が確認された。

超音波によるミモザ根皮とアヤワスカからのインドールアルカロイド抽出

ミモザの根の樹皮とアヤワスカの葉には、アルカロイドのN,N-ジメチルトリプタミン（DMT）が含まれている。ジメチルトリプタミン（DMT）は現在、その幻覚作用から、うつ病や心的外傷後ストレス障害（PTSD）の治療薬としての可能性が臨床試験で研究されている。超音波抽出は、Mimosa hostilisの根とPsychotria viridisの葉（アヤワスカ）からのアルカロイドの放出と分離を効果的に促進する。超音波によるDMT抽出は、非常に短時間で高い収率を得ることができる。ほとんどの溶媒に対応するHielscher社のプローブ型超音波装置は、研究・医療現場で使用される医薬品グレードの生理活性化合物の製造や、分析品質・力価試験前のサンプル前処理に使用されています。そのため、Hielscher社の超音波発生装置は、医療用DMTや植物研究を様々な方法で促進することができます。
インドールアカロイドであるN,N-ジメチルトリプタミン（DMT）の最も一般的な供給源は、ジュレマの木のミモザ・ホスティリスの根（一般にジュレマ・プレタとして知られている）である。アヤワスカは別の植物の伝統的な名称で、低木のサイコトリア・ビリディスの葉にはDMTが豊富に含まれている。
ミモザの根皮（ミモザ・テヌイフローラ、ミモザ・ホスティリス根皮、略称MHRB）およびアヤワスカの葉には、さまざまな生理活性物質が含まれており、現在、治療薬としての可能性について臨床試験が行われている。ミモザの根皮には、タンニン、サポニン、トリプタミン、アルカロイド、脂質、フィトインドール、キシロース、フィトステロール、グルコシド、ラムノース、アラビノース、メトキシカルコン、ルペオール、ククルカニンなどが含まれている。これらの生理活性化合物は、プローブ型超音波抽出機を用いて根皮から効率的に抽出することができる。超音波抽出は、ミモザの根皮やアヤワスカの葉のような植物材料からアルカロイドのような目的物質を単離するのに優れた技術である。超音波抽出は、非常に短い抽出時間で高い収率を得ることに優れています。穏やかなプロセス条件は、活性分子の不要な分解を防ぎ、最高の抽出品質を保証します。

植物単離のための抽出セットアップ： プローブ式超音波発生装置 UP400STアルカロイドやフェノールなどの植物化学物質の抽出には、ビュチ真空フィルターとローターエバポレーターを使用。

効率的なアルカロイド抽出のためのHielscher社製超音波発生装置

Hielscher Ultrasonics社は、科学研究や医薬品グレードの抽出物の製造に使用される高性能超音波抽出機を設計、製造、販売している。
優れた抽出効率超音波抽出は、科学的に証明された技術であり、植物から生物活性化合物を抽出する際に非常に高い効率を発揮します。従来の方法では長い時間（数時間から数日）を要することが多かったが、超音波植物抽出法ではわずか数分で済む。

Hielscher社製超音波処理装置による高い抽出収率と優れた抽出品質

超音波駆動抽出により、植物材料から生理活性化合物を完全に放出することができます。超音波キャビテーションは細胞マトリックスを破壊し、生物活性分子を周囲の溶媒に効率的に放出する。比較研究により、超音波抽出は他の抽出技術（ソックスレー、浸漬、煎じ薬、煎じ薬など）よりも高い抽出収率が得られることが実証された。超音波抽出はどのような溶媒にも適合し、水や水性エタノールのような非常に穏やかな溶媒の使用も可能である。特定の抽出要件に応じて、極性溶媒と非極性溶媒を選択でき、溶媒間の切り替えも問題ありません。プロセスパラメーター（振幅など）の正確な制御、穏やかな溶媒の使用、正確な温度制御により、超音波抽出中の生物活性化合物（アルカロイド、ポリフェノール、フラボノイド、カンナビノイドなど）の劣化や汚染を防ぐことができる。

ヒールシャー社製超音波発生装置の多彩な用途

他の抽出技術（例えば、超臨界CO2、溶媒抽出、パーコレーションなど）は、分子量、溶解度、熱感受性に依存する特定の分子の抽出にしか適用できないことが多いのに対し、Hielscher社の高性能超音波抽出機を用いた抽出は、あらゆる植物化合物の多用途な抽出を可能にします。超音波アシスト抽出は、ポリフェノール、アルカロイド、アントラキノン、フラボノイド、配糖体、脂質、ペクチン、多糖類などの生理活性化合物を含む幅広いスペクトルの抽出に確実に適用できます。

優れたエネルギー効率と環境への配慮

超音波アシスト抽出のエネルギー消費量は、植物から薬効成分を抽出する従来の方法に比べて圧倒的に少ない。

ヒールシャー超音波によるプロセスの標準化による信頼性

Hielscher社製の超音波発生装置は、振幅、強度、時間、温度など、すべての超音波プロセスパラメーターを正確に制御することができます。プロセスパラメーターは簡単に制御でき、継続的にモニターされます。さらに、すべてのプロセスパラメーターは、内蔵のSDカードにCSVファイルとして自動的にプロトコールされます。これにより、オペレーターは超音波処理を修正し、抽出プロセスを最適化し、安定した抽出物の品質を確保することができます。Hielscher社製超音波処理装置は、メーカーが優れた品質の植物エキスを製造することを可能にし、適正製造基準（GMP）の遵守を促進します。

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：