프로브형 초음파 처리기를 이용한 고수율 알칼로이드 추출

식물 원료에서 알칼로이드를 더 빠르고 더 완전하게, 정밀한 공정 제어하에 추출하세요. Hielscher 프로브형 초음파 처리기는 음향 캐비테이션으로 식물 세포를 열고 물질 전달을 강화하여, 수 시간이 걸리던 고수율 알칼로이드 추출을 수 분 만에 달성하도록 돕습니다.
잎, 뿌리, 수피, 씨앗 또는 기타 식물 원료 중 무엇을 처리하든, Hielscher 초음파 추출기는 실험실 시험부터 파일럿 배치 및 산업용 인라인 생산까지 재현성 있는 추출을 지원합니다.

초음파 알칼로이드 추출을 선택하는 이유는 무엇일까요?

• 효율적인 세포 파쇄와 향상된 용매 침투를 통한 더 높은 추출 수율
• 침용, 전탕, 침출 또는 속슬렛 추출보다 짧은 처리 시간
• 물, 에탄올 수용액, 메탄올 또는 기타 적합한 용매의 사용량 절감
• 진폭, 온도, 시간 및 강도 조절을 통한 추출물 품질 제어
• 소량 시료부터 연속식 산업용 추출까지 손쉬운 규모 확대
• 반복성과 품질 보증을 위한 공정 데이터 자동 기록을 통한 신뢰할 수 있는 문서화

고출력 초음파를 이용한 고효율 알칼로이드 추출

초음파 추출은 알칼로이드 분리를 어떻게 촉진할까요?
초음파 추출은 저주파 초음파(예: 주파수 20–26kHz)와 초음파의 음향 캐비테이션 효과를 이용합니다. 고강도 초음파는 붕괴하는 캐비테이션 기포를 생성하여, 국소적으로 에너지 밀도가 높은 압력 및 온도 차이와 강력한 전단력을 발생시킵니다. 이로 인해 식물 세포벽과 식물 조직에 구멍이 생기고 파쇄되어 열립니다. 캐비테이션으로 발생하는 액체 흐름은 세포 내 매트릭스와 주변 용매 사이의 물질 전달을 촉진하여 알칼로이드가 효율적으로 방출되도록 합니다. 초음파 알칼로이드 추출에서는 식물 원료(예: 분쇄한 건조 잎)를 용매에 넣습니다. 이 용매는 일반적으로 에탄올 수용액과 같이 물과 유기 용매의 혼합물입니다. 메탄올과 에탄올 같은 극성 용매가 높은 알칼로이드 수율을 얻는 데 가장 효율적인 것으로 밝혀졌습니다. 식물 원료와 용매로 구성된 슬러리를 짧게 초음파 처리하면 알칼로이드가 식물 세포에서 방출되어 용매 내에 존재하게 되며, 이후 용매에서 분리하고 정제할 수 있습니다(예: 회전 증발기 사용).

초음파 알칼로이드 추출의 주요 장점

초음파 추출은 다음과 같은 여러 장점을 제공하므로 식물 원료에서 알칼로이드를 분리하는 데 우수한 추출 기법으로 여겨집니다.

1. 추출 효율 향상: 초음파 추출은 기존 추출 방법에 비해 알칼로이드 수율을 200% 넘게 높일 수 있습니다.
2. 추출 시간 단축: 초음파 추출은 추출 시간을 크게 단축할 수 있어 대량의 식물 원료를 더 빠르고 효율적으로 처리할 수 있습니다.
3. 용매 소비량 감소: 초음파 추출은 추출에 필요한 용매의 양을 줄일 수 있어 용매 소비량과 환경 영향을 줄일 수 있습니다.
4. 선택적 추출: 초음파 추출은 적합한 용매, 공정 매개변수 및 추출 온도를 선택하여 특정 알칼로이드를 선택적으로 추출하는 데 사용할 수 있습니다. 원치 않는 화합물은 추출되지 않고 남으므로 최종 제품의 순도가 높아집니다.
5. 손쉬운 규모 확대: 초음파 추출은 더 많은 양의 식물 원료를 처리하도록 쉽게 규모를 확대할 수 있어 상업적 생산에 적합합니다. 초음파 공정은 선형적으로 규모를 확대할 수 있으므로 산업 규모로 도입하기가 수월합니다.

전반적으로 초음파 추출은 식물 원료에서 알칼로이드를 분리하는 데 더 빠르고 효율적이며 환경친화적인 방법을 제공합니다.

사워솝 나무 잎에서 알칼로이드의 초음파 추출

Nolasco-González 등(2022)은 식물종 Annona muricata(사워솝 나무)의 잎에서 페놀 화합물, 알칼로이드, 아세토제닌을 포함한 생리활성 화합물(모두 높은 항산화 능력을 지님)을 초음파로 추출할 때의 효과와 효율을 조사했습니다. 초음파 추출에는 프로브형 초음파 처리기 UP400S를 사용했으며, 조건은 진폭 80%, 펄스 주기 0.7 s, 처리 시간 4.54 min이었습니다. 건조 잎 분말 0.5 g과 아세톤:물(80:20 v/v) 20 mL를 사용하여 총 가용성 페놀(TSP)을 추출했습니다. 초음파로 제조한 추출물에는 가용성 페놀 178.48 mg/100 mL, 총 플라보노이드 20.18 mg/100 mL, 가수분해성 폴리페놀 27.81 mg/100 mL, 축합 탄닌 167.07 mg/100 mL, 총 알칼로이드 30.44 mg/100 mL 및 총 아세토제닌 14.62 mg/100 mL가 함유되어 있었습니다. 프로브형 초음파 처리기 U400S로 분리한 추출물(왼쪽 사진 참조)은 높은 항산화 능력을 보였으며, 생리활성 화합물 함량은 화합물의 종류에 따라 달임 추출 또는 침출보다 ~6배에서 ~927배 높았습니다. 시료에서 서로 다른 스물네 가지 페놀 화합물이 확인되었으며, 초음파로 분리한 추출물에서 가장 높은 농도가 나타났습니다.
[cf. Nolasco-González et al., 2022]

초음파 보조 추출(UAE), 달임 추출 및 침출의 최적 조건에서 얻은 추출물의 항산화 능력. 초음파 추출물은 일관되게 유의하게 더 높은 항산화 능력을 보입니다.
(연구 및 도표: ©Nolasco-González et al., 2022)

초음파 처리기 UP400S를 사용하여 Annona muricata 잎에서 초음파로 분리한 추출물 내 페놀 화합물의 HPLC 크로마토그램.
(1) 시킴산, (2) 갈산, (3) 프로토카테쿠산, (4) 네오클로로겐산,
(5) 3,4-다이하이드록시페닐아세틱, (6) 4-하이드록시벤조산, (7) 클로로겐산, (8) 4-하이드록시페닐 아세틱, (9) 바닐산, (10) 시링산, (11) 3-하이드록시벤조산, (12) 카페산, (13) 4-하이드록시벤즈알데하이드, (14) 호모바닐산, (15) 3-(4-하이드록시페닐), (16) p-쿠마르산, (17) trans-페룰산, (18) trans-신남산, (19) 갈로카테킨, (20) 에피갈로카테킨, (21) 카테킨,(22) 에피카테킨, (23) 루틴, (24) 엘라그산.
(연구 및 도표: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee 등(2021)도 유사한 결과를 확인했으며, A. muricata 잎을 초음파 처리(340 W, 56◦C, 30 min)하여 추출했을 때 Soxhlet 추출(7 h, 80◦C)에 비해 알칼로이드가 2.3배 더 많이 추출되었다고 보고했습니다.

초음파 처리기를 이용한 미모사 뿌리껍질과 아야와스카에서의 인돌 알칼로이드 추출

미모사 뿌리껍질과 아야와스카 잎에는 알칼로이드인 N,N-디메틸트립타민(DMT)이 함유되어 있습니다. 디메틸트립타민(DMT)은 현재 환각 작용과 그에 따른 우울증 및 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 치료제로서의 잠재력을 평가하기 위한 임상시험에서 연구되고 있습니다. 초음파 처리는 Mimosa hostilis 뿌리와 Psychotria viridis 잎(아야와스카)에서 이 알칼로이드의 방출과 분리를 효과적으로 촉진합니다. 초음파 DMT 추출은 매우 짧은 시간에 높은 수율을 제공합니다. 거의 모든 용매와 호환되는 Hielscher 프로브형 초음파 처리기는 연구 및 의료 환경에서 사용할 제약 등급 생리활성 화합물의 생산뿐만 아니라 품질 및 효력 분석 시험 전 시료 전처리에도 사용됩니다. 따라서 Hielscher 초음파 처리기는 의료용 DMT 및 식물 연구를 다양한 방식으로 지원할 수 있습니다.
주레마 나무에서 인돌 알칼로이드인 N,N-디메틸트립타민(DMT)을 얻는 가장 일반적인 공급원은 Mimosa hostilis 뿌리(일반적으로 주레마 프레타로 알려짐)입니다. 아야와스카는 또 다른 식물종의 전통적인 명칭으로, 관목인 Psychotria viridis의 잎에는 DMT가 풍부합니다.
미모사 뿌리껍질(mimosa tenuiflora 또는 Mimosa Hostilis Root Bark라고도 하며, 약칭은 MHRB)과 아야와스카 잎에는 모두 다양한 생리활성 화합물이 함유되어 있으며, 이러한 화합물은 현재 치료제로서의 잠재력에 관해 임상시험에서 연구되고 있습니다. 미모사 뿌리껍질에는 탄닌, 사포닌, 트립타민류, 알칼로이드, 지질, 피토인돌류, 자일로스, 피토스테롤, 글루코시드, 람노스, 아라비노스, 메톡시찰콘류, 루페올 및 쿠쿨카닌류가 함유되어 있습니다. 이러한 생리활성 화합물은 프로브형 초음파 처리기를 사용하여 뿌리껍질에서 효율적으로 추출할 수 있습니다. 초음파 추출은 미모사 뿌리껍질 및 아야와스카 잎과 같은 식물 원료에서 알칼로이드 등의 표적 물질을 분리하는 데 우수한 기법입니다. 초음파 처리는 매우 짧은 추출 시간에 높은 수율을 제공한다는 점에서 탁월합니다. 온화한 공정 조건은 활성 분자의 원치 않는 분해를 방지하여 최고 품질의 추출물을 보장합니다.

식물 유래 성분 분리를 위한 추출 장치 구성: 프로브형 초음파 처리기 UP400ST, 알칼로이드 및 페놀과 같은 식물성 화학물질 추출용 Büchi 진공 필터 및 회전 증발기.

효율적인 알칼로이드 추출을 위한 Hielscher 초음파 처리기

Hielscher Ultrasonics는 과학 연구와 제약 등급 추출물 생산에 사용되는 고성능 초음파 추출기를 설계, 제조 및 공급합니다.
우수한 추출 효율:초음파 보조 추출은 식물에서 생리활성 화합물을 추출하는 데 매우 높은 효율을 보이는 과학적으로 입증된 기법입니다. 기존 방법은 흔히 오랜 시간(몇 시간에서 최대 며칠까지)이 걸리는 반면, 초음파 식물 추출에는 단 몇 분밖에 걸리지 않습니다.

Hielscher 초음파 처리기를 통한 높은 추출 수율과 우수한 추출물 품질

초음파 기반 추출을 통해 식물 원료에서 생리활성 화합물을 완전히 방출할 수 있습니다. 초음파 캐비테이션은 세포 기질을 파괴하고 생리활성 분자를 주변 용매로 효율적으로 방출합니다. 비교 연구에서는 초음파 처리가 다른 추출 기법(예: 속슬렛 추출, 침용, 전출, 침출)보다 더 높은 추출 수율을 제공하는 것으로 나타났습니다. 초음파 추출은 모든 용매와 호환되므로 물이나 에탄올 수용액과 같이 매우 온화한 용매도 사용할 수 있습니다. 구체적인 추출 요건에 따라 극성 및 비극성 용매를 선택할 수 있으며, 용매를 바꾸는 데에도 문제가 없습니다. 공정 매개변수(예: 진폭)의 정밀한 제어, 온화한 용매의 사용, 정확한 온도 제어는 초음파 추출 중 생리활성 화합물(예: 알칼로이드, 폴리페놀, 플라보노이드, 칸나비노이드 등)의 분해와 오염을 방지합니다.

Hielscher 초음파 처리기의 다양한 활용

다른 추출 기법(예: 초임계 CO2, 용매 추출, 퍼콜레이션 등)은 분자량, 용해도 및 열 민감도에 따라 특정 분자의 추출에만 적용할 수 있는 경우가 많지만, Hielscher 고성능 초음파 처리기를 이용한 추출은 모든 식물성 화합물을 다양하게 추출할 수 있습니다. 초음파 보조 추출은 폴리페놀, 알칼로이드, 안트라퀴논, 플라보노이드, 배당체, 지질, 펙틴 및 다당류와 같은 생리활성 화합물을 함유하는 광범위 성분 추출물을 얻는 데 신뢰성 있게 적용할 수 있습니다.

뛰어난 에너지 효율과 친환경성

식물에서 약용 화합물을 추출할 때 초음파 보조 추출의 에너지 소비량은 기존 방법보다 훨씬 적습니다.

Hielscher Ultrasonics의 공정 표준화를 통한 신뢰성

Hielscher 초음파 처리기를 사용하면 진폭, 강도, 처리 시간 및 온도와 같은 모든 초음파 공정 매개변수를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 공정 매개변수는 쉽게 제어할 수 있으며 지속적으로 모니터링됩니다. 또한 모든 공정 매개변수는 내장 SD 카드에 CSV 파일로 자동 기록됩니다. 이를 통해 작업자는 초음파 처리 실행 내역을 검토하고, 추출 공정을 최적화하며, 일관된 추출물 품질을 보장할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 제조업체가 우수한 품질의 식물 추출물을 생산할 수 있도록 하며, 의약품 제조 및 품질관리 기준(GMP)의 준수를 용이하게 합니다.

아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.