超音波処理を用いた高効率アルテミシニン抽出

アルテミシニンは、高性能超音波処理を使用して効率的に抽出することができます。超音波抽出は、穏やかな溶媒を使用してアルテミシニンの非常に高い収率を与えます。超音波を適用する抽出のプロセスは、大幅に加速されます。超音波抽出器の処理条件は、正確に制御可能であり、熱感受性生体分子アルテミシニンの劣化を防ぐことができます。

アルテミシニン抽出

アルテミシニンは、抗マラリア薬として使用され、癌およびSARS-CoV-2を含むいくつかの他の疾患の治療薬として高い可能性を示すアルテミシア・アヌア植物のトリクホーム腺内に存在する生理活性分子である。従来の抽出方法は、有毒な溶媒を含み、高価な、最適ではないプロセスです。環境的かつ経済的に良好な条件下で大規模にアルテミシニンを製造するためには、効率的で緑色の抽出技術が必要である。超音波抽出は、非毒性溶媒として水またはエタノールと組み合わせて使用することができる広く確立された抽出方法です。超音波抽出は、アルテミシニンの生産が急速に大量にスケーリングすることができるように、高アルテミシニン収量をハイブに既に証明されています。産業レベルでのバッチおよびインライン処理のための超音波抽出装置は容易に利用できる。

アルテミシア・アヌアからのアルテミシニンの超音波抽出

抽出のためのパワー超音波の使用は、収率、抽出時間、環境にやさしい、およびコスト効率を含む様々な主要な要因において他の抽出方法に優れています。

伝統的アルテミシニン抽出の欠点

アルテミシニンの伝統的な抽出方法は時間がかかり、高温での生理活性分子アルテミシニンの損傷を与え、高温で使用される有機溶媒による環境への影響が高い。さらに、下流工程では、粗抽出物から不純物を除去するために広範な精製が必要である。

超音波アルテミシニン抽出の利点

抽出のためのパワー超音波を適用することは、抽出プロセスを強化するいくつかの肯定的な効果を有する:高性能超音波は、音響キャビテーションを作成します。この音響キャビテーションは、細胞破壊による植物抽出を促進し、体内に閉じ込められた生体分子が植物の細胞マトリックスから放出されるようにする。さらに、キャビテーション力は、アルテミシニンなどの生体分子を周囲の溶媒に効率的に輸送する質量移動を激化させる。超音波抽出の作業原理は、キャビテーションの純粋に機械的な力に貢献することができます。これは、超音波処理が非熱的、非化学的抽出技術であることを意味します。非熱抽出技術であることは、アルテミシニンが熱感受性化合物であるため、超音波抽出は特に有利になり、より高い温度(例えば、70°C)がその分解を引き起こすことを意味する。その結果、アルテミシア・アヌアL.はアルテミシニンを得るために熱湯で沸騰させることができなかった。

超音波アルテミシニン抽出のためのグリーン溶剤

アルテミシニン製造に使用される古典的な抽出溶媒には、ヘキサン、石油エーテルまたはジクロロメタンが含まれる。超音波駆動抽出は、エタノールや水などの穏やかな、緑の溶媒を含む任意の溶媒と互換性があります。エタノールを含むアルテミシニンの超音波抽出は、過酷な溶媒と比較すると同様に効率的です。アルテミシニンが乏しい水溶性シクロデキストリンを呈するように、アルテミシニンの超音波冷水抽出を改善するために使用することができる。

超音波アルテミシニン抽出が非常に効率的な何?

超音波補助抽出の利点を理解するために、パワー超音波の働く原理を理解する必要があります。パワー超音波の抽出激化機構は、主に音響キャビテーションの現象に起因する。超音波キャビテーションは、植物バイオマス(アルテミシア・アヌアL.葉など)の粒子間の衝突を引き起こし、粒子サイズの特異な分別および減少をもたらす。キャビテーション気泡が植物性固体の表面に崩壊すると、浸食およびソノポレーションは粒子表面をさらに拡大する。それによって激化した物質移動は、タンパク質、脂質、糖、ビタミン、抗酸化物質、植物化学物質(例えば、アルテミシニン)および食物繊維などの分子の放出を促進する。超音波生成せん断力は、植物物質の細胞マトリックスへの溶媒の浸透を改善し、それぞれ、細胞膜の透過性を向上させます。パワー超音波のこれらのメカニズムは、超音波が植物抽出のために適用されたときに達成される重要なプロセスの強化を担当しています。

パワー超音波は、植物の細胞構造を破壊し、生物活性化合物を放出し、植物材料と溶媒(例えば、エタノール)間の物質移動を促進する。

超音波アルテミシニン抽出の研究実績

いくつかの科学的研究は、アルテミシアのアヌア葉からの超音波アルテミシニン抽出の効率と実践性を調査するために行われています。

ブライアとパニウニクは、「低温での超音波は、A.アヌアから抽出されたアルテミシニンの収量を約58%増加させ、抽出物は従来のスティーピングと比較して純粋に見えることを示した。したがって、抽出中の超音波の使用は、低コストのアルテミシニンベースの治療を生産する可能性があります。(ブライアーズとパニウニク、2013)

Zhang et al. (2017) 溶媒としてプロピレングリコールメチルエーテル(PGME)を用いた超音波アルテミシニン抽出を調査した。超音波生成アルテミシニン抽出物を、超高性能液体クロマトグラフィー(UPLC)を用いて分析した。分析結果は抽出物の品質に下線を引いた。抽出されたアルテミシニンのプロセスの再現性と安定性が良好なため、溶媒として緑で効率的なモノエーテルプロピレングリコールメチルエーテル(PGME)を使用した超音波支援抽出は、植物から生理活性分子の抽出および分離に大きな見通しを示しています。溶媒としてのプロピレングリコールメチルエーテル(PGME)を用いた超音波抽出は、高い全体的な抽出効率および高いアルテミシニン収率をもたらした。(cf. Zhangら, 2017)

別の研究では、Zhangら(2020)は、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリンを用いたアルテミシニンの超音波抽出を提示する。シクロデキストリンの添加は、水溶性化合物アルテミシニンの放出を改善し、良好な抽出収率を持つ溶媒として水を使用することができます。シクロデキストリンと組み合わせた超音波抽出は、アルテミシニン量を8.66mg/gに増加させ、これは水中で得られた1.70mg/gの対応する量よりも有意に多い。

アルテミシニン製造のための高性能超音波抽出器

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高性能・最先端の超音波処理器

ヒールシャー超音波処理器のスマートな機能は、信頼性の高い操作、再現可能な結果とユーザーフレンドリを保証するように設計されています。操作の設定は、デジタルカラータッチディスプレイとブラウザのリモコンを介してアクセスすることができ、直感的なメニューを介して簡単にアクセスしてダイヤルすることができます。そのため、正味エネルギー、総エネルギー、振幅、時間、圧力、温度などのすべての処理条件は、内蔵のSDカードに自動的に記録されます。これにより、以前の超音波処理の実行を改訂して比較し、アルテミシニン抽出プロセスを最高効率に最適化することができます。
ヒールシャー超音波システムは、高品質の植物抽出物の製造のために世界的に使用されています。ヒールシャー工業用超音波処理器は、連続操作(24/7/365)で高振幅を簡単に実行できます。最大200μmの振幅は、標準ソノトロード(超音波プローブ/ホーン)で簡単に連続的に生成することができます。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトロードが利用可能です。その堅牢性と低メンテナンスのために、当社の超音波抽出システムは、一般的に頑丈なアプリケーションのために、厳しい環境でインストールされています。

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下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：