Alkaloīdu ekstrakcija, izmantojot zondes-ultrasonikatoru

Alkaloīdi ir bioaktīvi savienojumi, kurus var efektīvi iegūt no augiem, izmantojot ultrasonication. Alkaloīdiem piemīt plaša bioloģiskā iedarbība, un tāpēc tos izmanto kā farmaceitiskos līdzekļus un terapeitiskos līdzekļus. Ultraskaņas ekstrakcija ir vēlamā metode, lai ražotu augstas kvalitātes alkaloīdu ekstraktus no augu materiāla. Ultraskaņas ekstrakcija rada ļoti augstu alkaloīdu ražu, bet ekstrakcijas laiks ir īss un ultraskaņas iekārta ir droša un viegli lietojama.

Augstas efektivitātes alkaloīdu ekstrakcija, izmantojot jaudas ultraskaņu

Kā ultraskaņas ekstrakcija veicina alkaloīdu izolāciju?
Ultraskaņas ekstrakcija izmanto zemas frekvences ultraskaņas viļņus (piemēram, 20-26kHz frekvenci) un ultraskaņas akustiskās kavitācijas efektu. Augstas intensitātes ultraskaņas viļņi rada kavitācijas burbuļus, kas sabrūk, radot lokāli enerģētiski blīvas spiediena un temperatūras starpības, kā arī spēcīgus bīdes spēkus, kas perforē un lauž augu šūnu sienas un atver augu audus. Kavitācijas radītā šķidruma straumēšana veicina masas pārnesi starp intracelulāro matricu un apkārtējo šķīdinātāju, lai alkaloīdi tiktu efektīvi atbrīvoti. Ultraskaņas alkaloīdu ekstrakcijai augu materiāls (piemēram, maltas žāvētas lapas) tiek ievietots šķīdinātājā, kas parasti ir ūdens un organiskā šķīdinātāja, piemēram, ūdens etanola, maisījums. Ir konstatēts, ka polārie šķīdinātāji, piemēram, metanols un etanols, ir visefektīvākie augstam alkaloīdu daudzumam. Pēc īsas vircas ultraskaņas apstrādes – kas sastāv no augu materiāla un šķīdinātāja – Alkaloīdi izdalās no augu šūnām un atrodas šķīdinātājā, no kurienes tos var izolēt un attīrīt (piemēram, izmantojot rotora iztvaicētāju).

Ultraskaņas alkaloīdu ekstrakcijas galvenās priekšrocības

Ultraskaņas ekstrakcija tiek uzskatīta par izcilu ekstrakcijas tehniku alkaloīdu izolēšanai no augu materiāliem, jo tā piedāvā vairākas priekšrocības, tostarp:

1. Palielināta ekstrakcijas efektivitāte: Ultraskaņas ekstrakcija var palielināt alkaloīdu ražu par vairāk nekā 200%, salīdzinot ar tradicionālajām ekstrakcijas metodēm.
2. Samazināts ekstrakcijas laiks: Ultraskaņas ekstrakcija var ievērojami samazināt ekstrakcijas laiku, ļaujot ātrāk un efektīvāk apstrādāt lielus augu materiāla apjomus.
3. Mazāks šķīdinātāja patēriņš: Ultraskaņas ekstrakcija var samazināt ekstrakcijai nepieciešamo šķīdinātāju daudzumu, kā rezultātā samazinās šķīdinātāju patēriņš un samazināta ietekme uz vidi.
4. Selektīvā ekstrakcija: Ultraskaņas ekstrakciju var izmantot, lai selektīvi ekstrahētu noteiktus alkaloīdus, izvēloties piemērotu šķīdinātāju, procesa parametrus un ekstrakcijas temperatūru. Tā kā nevēlami savienojumi tiek atstāti, uzlabojas galaprodukta tīrība.
5. Viegli mērogojams: Ultraskaņas ekstrakciju var viegli palielināt, lai apstrādātu lielākus augu materiāla apjomus, padarot to piemērotu komerciālai ražošanai. Ultraskaņas procesus var mērogot lineāri, kas atvieglo ieviešanu rūpnieciskā mērogā.

Kopumā ultraskaņas ekstrakcija piedāvā ātrāku, efektīvāku un videi draudzīgāku pieeju alkaloīdu izolēšanai no augu materiāliem.

Ultraskaņas alkaloīdu ekstrakcija no Soursop koka lapām

(2022) pētīja bioaktīvo savienojumu, tostarp fenola savienojumu, alkaloīdu, acetogenīnu (visi ar augstu antioksidantu spēju) ultraskaņas ekstrakcijas efektivitāti un efektivitāti no augu sugas Annona muricata (soursop koks) lapām. Ultraskaņas ekstrakcijai viņi izmantoja zondes tipa ultrasonicator UP400S šādos apstākļos: 80% amplitūda, 0,7 s impulsa cikls, 4,54 min. Kopējais šķīstošo fenolu (TSP) daudzums tika ekstrahēts, izmantojot 0,5 g žāvētu lapu pulvera un 20 ml acetona: ūdens (80:20 V/V). Ultrasoniski ražotais ekstrakts satur 178,48 mg / 100 ml šķīstošo fenolu, 20,18 mg / 100 ml kopējo flavonoīdu, 27,81 mg / 100 ml hidrolizējamu polifenolu, 167,07 mg / 100 ml kondensētu tanīnu, 30,44 mg / 100 ml kopējo alkaloīdu un 14,62 mg / 100 ml kopējo acetogenīnu. Ekstrakts, kas izolēts ar U400S zondes tipa ultrasonikatoru (skatīt attēlu pa kreisi), uzrādīja augstu antioksidantu spēju un augstāku bioaktīvo savienojumu saturu no ~ 6 līdz ~ 927 reizēm nekā novārījums vai infūzija, atkarībā no savienojuma veida. Paraugos tika identificēti divdesmit četri dažādi fenola savienojumi, un ultrasoniski izolētais ekstrakts radīja visaugstāko koncentrāciju.
[sk. Nolasco-González et al., 2022]

Antioksidantu spēja ekstraktiem, kas iegūti ar optimāliem ultraskaņas ekstrakcijas (AAE), novārījuma un infūzijas apstākļiem. Ultraskaņas ekstrakti konsekventi parāda ievērojami augstāku antioksidantu spēju.
(Pētījums un grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

Fenola savienojumu HPLC hromatogramma no ultrasoniski izolēta Annona muricata ekstrakta, izmantojot ultrasonicator UP400S.
(1) šikimīnskābe, (2) galskābe, (3) protocatechuic acid, (4) neohlorogēnskābe,
(5) 3,4-dihidroksifeniletiķskābe, (6) 4-hidroksibenzoskābe, (7) hlorogēnskābe, (8) 4-hidroksifenilacetiķskābe, (9) vanilskābe, (10) syringic acid, (11) 3-hidroksibenzoskābe, (12) kofeīnskābe, (13) 4-hidroksibenzaldehīds, (14) homovanilskābe, (15) 3-(4-hidroksifenils), (16) p-kumarīnskābe, (17) trans-ferulskābe, (18) trans-kanēļskābe, (19) gallokatehīns, (20) epigallokatehīns, (21) katehīns,(22) epikatehīns, (23) rutīns, (24) Elagīnskābe.
(Pētījums un grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

(2021) bija līdzīgi apstiprināti rezultāti, jo viņi ziņo par 2,3 reizes vairāk alkaloīdu no A. muricata lapām, kas iegūtas ultrasonikācijā (340 W, 56◦C, 30 min), salīdzinot ar Soxhlet ekstrakciju (7 h, 80 ◦C).

Indola alkaloīdu ekstrakcija no Mimozas saknes mizas un Ayahuasca, izmantojot Ultrasonicator

Mimozas sakņu miza, kā arī ayahuasca lapas satur alkaloīdu N,N-dimetiltriptamīnu (DMT). Dimetiltriptamīns (DMT) pašlaik tiek pētīts klīniskajos pētījumos par tā halucinogēno iedarbību un tāpēc kā potenciāls medikaments depresijas un posttraumatiskā stresa traucējumu (PTSS) ārstēšanai. Ultrasonication efektīvi veicina alkaloīda atbrīvošanu un izolāciju no Mimosa hostilis saknēm un Psychotria viridis lapām (ayahuasca). Ultraskaņas DMT ekstrakcija rada augstu ražu ļoti īsā laikā. Saderīgs ar gandrīz jebkuru šķīdinātāju, Hielscher zondes tipa ultrasonikatori tiek izmantoti farmaceitiskas kvalitātes bioaktīvo savienojumu ražošanai, lai tos izmantotu pētniecības un medicīnas apstākļos, kā arī paraugu sagatavošanai pirms analītiskās kvalitātes un potences testēšanas. Tāpēc Hielscher ultrasonikatori daudzos veidos var atvieglot medicīniskos DMT un botāniskos pētījumus.
Visizplatītākais indola akaloīda N,N-dimetiltriptamīna (DMT) avots juremas kokā, tas nāk no Mimosa hostilis saknēm (pazīstams kā jurema preta). Ayahuasca ir tradicionāls nosaukums citai augu sugai, kurā Psychotria viridis krūma lapas ir bagātas ar DMT.
Gan mimozas saknes miza (arī mimozas tenuiflora, Mimosa Hostilis saknes miza; saīsināti MHRB), gan ayahuasca lapas satur dažādus bioaktīvus savienojumus, kas pašlaik tiek pētīti klīniskajos pētījumos par to potenciālu kā terapeitisku medikamentu. Mimozas sakņu miza satur tanīnus, saponīnus, triptamīnus, alkaloīdus, lipīdus, fitoindolus, ksilozi, fitosterīnus, glikozīdus, ramnozi, arabinozi, metoksihalkonus, lupeolu un kukulkanīnus. Šos bioaktīvos savienojumus var efektīvi iegūt no sakņu mizas, izmantojot zondes tipa ultrasonikatorus. Ultraskaņas ekstrakcija ir labākā metode, lai izolētu mērķa vielas, piemēram, alkaloīdus no botāniskā materiāla, piemēram, mimozas, saknes, mizas un ayahuasca lapas. Ultraskaņas apstrāde izceļas, dodot augstu ražu ļoti īsā ekstrakcijas laikā. Viegli procesa apstākļi nodrošina visaugstāko ekstrakta kvalitāti, novēršot nevēlamu aktīvo molekulu noārdīšanos.

Ekstrakcijas iestatīšana botāniskajai izolācijai: Zondes tipa ultrasonikators UP400ST, Büchi vakuuma filtrs un rotora iztvaicētājs fitoķīmisko vielu, piemēram, alkaloīdu un fenolu, ekstrakcijai.

Hielscher Ultrasonicators efektīvai alkaloīdu ekstrakcijai

Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata augstas veiktspējas ultraskaņas nosūcējus, kurus izmanto zinātniskiem pētījumiem, kā arī farmaceitiskās kvalitātes ekstraktu ražošanai.
Izcila ekstrakcijas efektivitāte:Ultraskaņas ekstrakcija ir zinātniski pierādīta metode ar ārkārtīgi augstu efektivitāti attiecībā uz bioaktīvo savienojumu ekstrakciju no augiem. Lai gan tradicionālās metodes bieži aizņem ilgu laiku (vairākas stundas līdz dienām), ultraskaņas botāniskā ekstrakcija aizņem tikai dažas minūtes.

Augsta ekstrakcijas raža un izcila ekstrakta kvalitāte ar Hielscher Ultrasonicators

Ultraskaņas vadīta ekstrakcija ļauj pilnībā atbrīvot bioaktīvos savienojumus no augu materiāla. Ultraskaņas kavitācija izjauc šūnu matricu un efektīvi atbrīvo bioaktīvās molekulas apkārtējā šķīdinātājā. Salīdzinošie pētījumi parādīja, ka ultraskaņas apstrāde dod augstāku ekstrakta ražu nekā citas ekstrakcijas metodes (piemēram, Soxhlet, macerācija, novārījums, infūzija). Ultraskaņas ekstrakcija ir saderīga ar jebkuru šķīdinātāju un ļauj izmantot arī ļoti vieglu šķīdinātāju, piemēram, ūdeni vai ūdens etanolu. Attiecībā uz īpašām ekstrakcijas prasībām var izvēlēties polāros un nepolāros šķīdinātājus, un pārslēgšanās starp šķīdinātājiem nav problēma. Precīza procesa parametru kontrole (piemēram, amplitūda), vieglu šķīdinātāju izmantošana un precīza temperatūras kontrole novērš bioaktīvo savienojumu (piemēram, alkaloīdu, polifenolu, flavonoīdu, kanabinoīdu uc) noārdīšanos un piesārņojumu ultraskaņas ekstrakcijas laikā.

Daudzpusīgs Hielscher ultrasonikatoru pielietojums

Lai gan alternatīvas ekstrakcijas metodes (piemēram, superkritiskais CO2, šķīdinātāja ekstrakcija, perkolācija utt.) bieži ir piemērojamas tikai specifisku molekulu ekstrakcijai atkarībā no molekulmasas, šķīdības un karstumjutības, ekstrakcija ar Hielscher augstas veiktspējas ultrasonikatoriem ļauj daudzpusīgi ekstrahēt jebkuru botānisko savienojumu. Ultraskaņas ekstrakciju var droši izmantot plaša spektra ekstraktu ekstrakcijai, kas satur bioaktīvus savienojumus, piemēram, polifenolus, alkaloīdus, antrahinonus, flavonoīdus, glikozīdus, lipīdus, pektīnu un polisaharīdus.

Lieliska energoefektivitāte un videi draudzīgums

Ultraskaņas ekstrakcijas enerģijas patēriņš ir mazāks nekā tradicionālās metodes zāļu savienojumu ekstrakcijā no augiem.

Uzticamība procesu standartizācijas dēļ ar Hielscher Ultrasonics

Hielscher ultrasonikatori ļauj precīzi kontrolēt visus ultraskaņas procesa parametrus, piemēram, amplitūdu, intensitāti, ilgumu un temperatūru. Procesa parametrus var viegli kontrolēt un nepārtraukti uzraudzīt. Turklāt visi procesa parametri tiek automātiski protokolēti kā CSV fails iebūvētajā SD kartē. Tas ļauj operatoram pārskatīt ultraskaņas apstrādi, optimizēt ekstrakcijas procesu un nodrošināt konsekventu ekstrakta kvalitāti. Hielscher ultrasonikatori ļauj ražotājiem ražot augstākās kvalitātes botāniskos ekstraktus un atvieglot labas ražošanas prakses (GMP) izpildi.

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu: