Probe-Ultrasonicator를 사용한 알칼로이드 추출

알칼로이드는 생체 활성 화합물로, 초음파를 사용하여 식물에서 효율적으로 추출 할 수 있습니다. 알칼로이드는 다양한 생물학적 효과를 나타내므로 의약품 및 치료제로 사용됩니다. 초음파 추출은 식물 재료에서 고품질 알칼로이드 추출물을 생산하는 데 선호되는 기술입니다. 초음파 추출은 매우 높은 알칼로이드 수율을 제공하는 반면 추출 시간이 짧고 초음파 장비가 안전하고 작동하기 쉽습니다.

Power-Ultrasound를 이용한 고효율 알칼로이드 추출

초음파 추출은 어떻게 알칼로이드의 분리를 촉진합니까?
초음파 추출은 저주파 초음파(예: 20-26kHz 주파수)와 초음파의 음향 캐비테이션 효과를 사용합니다. 고강도 초음파는 붕괴되는 캐비테이션 기포를 생성하여 국부적으로 에너지 밀도가 높은 압력 및 온도 차이뿐만 아니라 강력한 전단력을 생성하여 식물 세포벽과 식물 조직을 천공하고 파괴합니다. 캐비테이션에 의해 생성된 액체 흐름은 세포 내 기질과 주변 용매 사이의 질량 전달을 촉진하여 알칼로이드가 효율적으로 방출되도록 합니다. 초음파 알칼로이드 추출을 위해 식물 재료(예: 분쇄된 건조 잎)를 일반적으로 물과 수성 에탄올과 같은 유기 용매의 혼합물인 용매에 넣습니다. 메탄올 및 에탄올과 같은 극성 용매는 높은 알칼로이드 수율에 가장 효율적인 것으로 밝혀졌습니다. 슬러리의 짧은 초음파 처리 후 – 식물 재료와 용매로 구성 – 알칼로이드는 식물 세포에서 방출되어 용매에 존재하며, 여기서 분리 및 정제할 수 있습니다(예: 로터 증발기 사용).

초음파 알칼로이드 추출의 주요 장점

초음파 추출은 다음과 같은 몇 가지 이점을 제공하기 때문에 식물 재료에서 알칼로이드를 분리하기 위한 우수한 추출 기술로 간주됩니다.

1. 추출 효율 향상: 초음파 추출은 기존 추출 방법에 비해 알칼로이드의 수율을 200% 이상 증가시킬 수 있습니다.
2. 추출 시간 단축: 초음파 추출은 추출 시간을 크게 단축하여 대량의 식물 재료를 더 빠르고 효율적으로 처리 할 수 있습니다.
3. 용매 소비 감소: 초음파 추출은 추출에 필요한 용매의 양을 줄여 용매 소비를 줄이고 환경 영향을 줄일 수 있습니다.
4. 선택적 추출: 초음파 추출은 적절한 용매, 공정 매개 변수 및 추출 온도를 선택하여 특정 알칼로이드를 선택적으로 추출하는 데 사용할 수 있습니다. 원치 않는 화합물이 남아있기 때문에 최종 제품의 순도가 향상됩니다.
5. 간편한 확장: 초음파 추출은 더 많은 양의 식물 재료를 처리하도록 쉽게 확장 할 수 있으므로 상업 생산에 적합합니다. 초음파 공정은 선형적으로 확장 할 수 있으며, 이는 산업 규모에서 구현을 용이하게합니다.

전반적으로 초음파 추출은 식물 재료에서 알칼로이드를 분리하는 데 더 빠르고 효율적이며 환경 친화적 인 접근 방식을 제공합니다.

Soursop 나무의 잎에서 초음파 알칼로이드 추출

Nolasco-González et al. (2022)는 식물 종 Annona muricata(사워솝 나무)의 잎에서 페놀 화합물, 알칼로이드, 아세토게닌(모두 높은 항산화 능력을 가짐)을 포함한 생체 활성 화합물의 초음파 추출의 효과와 효율성을 조사했습니다. 초음파 추출을 위해 프로브 형 초음파 발생기 UP400S를 사용했습니다 : 80 % 진폭, 0.7 초 펄스 사이클, 4.54 분 동안. 총용해성페놀(TSP)은 0.5g의 건조잎분말과 20mL의 아세톤(물)을 사용하여 추출하였다(80:20 v/v). 초음파로 생산된 추출물에는 178.48mg/100mL의 수용성 페놀, 20.18mg/100mL의 총 플라보노이드, 27.81mg/100mL의 가수분해성 폴리페놀, 167.07mg/100mL의 응축된 탄닌, 30.44mg/100mL의 총 알칼로이드 및 14.62mg/100mL의 총 아세토게닌이 함유되어 있습니다. U400S 프로브 형 초음파 발생기 (왼쪽 그림 참조)로 분리 된 추출물은 화합물의 유형에 따라 달인 또는 주입보다 ~ 6 배에서 ~ 927 배까지 높은 항산화 능력과 더 높은 생체 활성 화합물 함량을 나타 냈습니다. 샘플에서 24 개의 서로 다른 페놀 화합물이 확인되었으며 초음파로 분리 된 추출물이 가장 높은 농도를 생성했습니다.
[Nolasco-González et al., 2022 참조]

초음파 보조 추출 (UAE), 달인 및 주입의 최적 조건에 의해 얻어진 추출물의 항산화 능력. 초음파 추출물은 일관되게 훨씬 더 높은 항산화 능력을 보여줍니다.
(연구 및 그래픽: ©Nolasco-González et al., 2022)

초음파기 UP400S를 사용하여 Annona muricata 잎의 초음파로 분리 된 추출물에서 페놀 화합물의 HPLC 크로마토 그램.
(1) 시키믹산, (2) 갈산, (3) 프로토카테추산, (4) 네오클로로겐산,
(5) 3,4-디하이드록시페닐아세트산, (6) 4-하이드록시벤조산, (7) 클로로겐산, (8) 4-하이드록시페닐아세트산, (9) 바닐릭산, (10) 시린산, (11) 3-하이드록시벤조산, (12) 카페산, (13) 4-하이드록시벤즈알데히드, (14) 호모바닐산, (15) 3-(4-하이드록시페닐), (16) p-쿠마르산, (17) 트랜스-페룰산, (18) 트랜스-신남산, (19) 갈로카테킨, (20) 에피갈로카테킨, (21) 카테킨, (22) 에피카테킨, (23) 루틴, (24) 엘라그산.
(연구 및 그래픽: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021)은 초음파 (340 W, 56 ◦ C, 30 분)로 추출 한 A. muricata 잎에서 Soxhlet 추출 (7 시간, 80 ◦ C)에 비해 2.3 배 더 많은 알칼로이드를보고하면서 유사한 확인 결과를 얻었습니다.

초음파기를 사용하여 Mimosa Root Bark 및 Ayahuasca에서 Indole Alkaloid 추출

미모사 뿌리 껍질과 아야와스카 잎에는 알칼로이드 N,N-디메틸트립타민(DMT)이 함유되어 있습니다. 디메틸트립타민(DMT)은 현재 환각 효과로 인해 우울증 및 외상 후 스트레스 장애(PTSD)를 치료할 수 있는 잠재적인 약물로 임상 시험에서 연구되고 있습니다. 초음파는 Mimosa hostilis 뿌리와 Psychotria viridis 잎 (ayahuasca)에서 알칼로이드의 방출 및 격리를 효과적으로 촉진합니다. 초음파 DMT 추출은 매우 짧은 시간 내에 높은 수율을 생성합니다. 거의 모든 용매와 호환되는 Hielscher 프로브 형 초음파기는 연구 및 의료 환경에서 사용하기위한 제약 등급의 생체 활성 화합물 생산뿐만 아니라 분석 품질 및 효능 테스트 전의 샘플 준비에 사용됩니다. 따라서 Hielscher 초음파기는 다양한 방법으로 의료 DMT 및 식물 연구를 촉진 할 수 있습니다.
jurema 나무에서 인돌 아칼로이드 N, N-dimethyltryptamine (DMT)의 가장 흔한 공급원은 Mimosa hostilis 뿌리 (일반적으로 jurema preta로 알려짐)에서 유래합니다. Ayahuasca는 관목 Psychotria viridis의 잎에 DMT가 풍부한 다른 식물 종의 전통적인 이름입니다.
미모사 뿌리 껍질(mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark, 약칭 MHRB)과 아야와스카 잎에는 다양한 생체 활성 화합물이 함유되어 있으며, 현재 치료 약물로서의 잠재력에 대해 임상 시험에서 연구되고 있습니다. 미모사 뿌리 껍질에는 탄닌, 사포닌, 트립타민, 알칼로이드, 지질, 파이토인돌, 자일로스, 피토스테롤, 글루코사이드, 람노스, 아라비노스, 메톡시칼콘, 루펠 및 쿠쿨카닌이 함유되어 있습니다. 이러한 생체 활성 화합물은 프로브 형 초음파기를 사용하여 뿌리 껍질에서 효율적으로 추출 할 수 있습니다. 초음파 추출은 미모사 뿌리 껍질 및 아야와스카 잎과 같은 식물 물질에서 알칼로이드와 같은 표적 물질을 분리하는 우수한 기술입니다. 초음파 처리는 매우 짧은 추출 시간 내에 높은 수율을 제공함으로써 탁월합니다. 온화한 공정 조건은 최고의 추출물 품질을 보장하여 활성 분자의 원치 않는 분해를 방지합니다.

식물 분리를 위한 추출 설정: 프로브 형 초음파 발생기 UP400ST, 알칼로이드 및 페놀과 같은 식물 화학 물질을 추출하기 위한 Büchi 진공 필터 및 로터 증발기.

효율적인 알칼로이드 추출을위한 Hielscher 초음파 발생기

Hielscher 초음파는 과학 연구 및 제약 등급 추출물 생산에 사용되는 고성능 초음파 추출기를 설계, 제조 및 유통합니다.
우수한 추출 효율: 초음파 보조 추출은 식물에서 생체 활성 화합물을 추출하는 데 매우 높은 효율로 과학적으로 입증 된 기술입니다. 전통적인 방법은 종종 오랜 시간 (몇 시간에서 며칠)이 걸리지만 초음파 식물 추출은 몇 분 밖에 걸리지 않습니다.

Hielscher 초음파를 사용한 높은 추출 수율과 우수한 추출물 품질

초음파 기반 추출을 통해 식물 재료에서 생체 활성 화합물을 완전히 방출할 수 있습니다. 초음파 캐비테이션은 세포 매트릭스를 파괴하고 생체 활성 분자를 주변 용매로 효율적으로 방출합니다. 비교 연구에 따르면 초음파 처리는 다른 추출 기술 (예 : Soxhlet, 침용, 달인, 주입)보다 더 높은 추출물 수율을 제공합니다. 초음파 추출은 모든 용매와 호환되며 물 또는 수성 에탄올과 같은 매우 약한 용매를 사용할 수도 있습니다. 특정 추출 요구 사항과 관련하여 극성 및 비극성 용매를 선택할 수 있으며 용매 간 전환은 문제가 없습니다. 공정 매개변수(예: 진폭)에 대한 정밀한 제어, 순한 용매 사용 및 정확한 온도 제어는 초음파 추출 중 생체 활성 화합물(예: 알칼로이드, 폴리페놀, 플라보노이드, 카나비노이드 등)의 분해 및 오염을 방지합니다.

Hielscher 초음파의 다양한 응용 프로그램

대체 추출 기술 (예 : 초 임계 CO2, 용매 추출, 침투 등)은 분자량, 용해도 및 열 민감도에 따라 특정 분자의 추출에만 적용 할 수있는 경우가 많지만 Hielscher 고성능 초음파를 사용한 추출을 사용하면 모든 식물 화합물을 다양하게 추출 할 수 있습니다. 초음파 보조 추출은 폴리페놀, 알칼로이드, 안트라퀴논, 플라보노이드, 배당체, 지질, 펙틴 및 다당류와 같은 생체 활성 화합물을 포함하는 광범위한 추출물의 추출에 안정적으로 적용할 수 있습니다.

우수한 에너지 효율 및 환경 친화성

초음파 보조 추출의 에너지 소비는 식물에서 의약 화합물을 추출하는 전통적인 방법보다 훨씬 적습니다.

Hielscher 초음파를 사용한 공정 표준화로 인한 신뢰성

Hielscher 초음파를 사용하면 진폭, 강도, 지속 시간 및 온도와 같은 모든 초음파 공정 매개 변수를 정밀하게 제어 할 수 있습니다. 공정 매개변수는 쉽게 제어할 수 있으며 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 또한 모든 프로세스 매개변수는 내장 SD 카드에서 CSV 파일로 자동 프로토콜화됩니다. 이를 통해 작업자는 초음파 처리 실행을 수정하고 추출 공정을 최적화하며 일관된 추출 품질을 보장 할 수 있습니다. Hielscher 초음파를 통해 제조업체는 우수한 품질의 식물 추출물을 생산하고 GMP (Good Manufacturing Practice)의 이행을 촉진 할 수 있습니다.

아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.