Ekstrakcja alkaloidów przy użyciu sondy-ultrasonatora

Alkaloidy są związkami bioaktywnymi, które mogą być skutecznie ekstrahowane z roślin za pomocą ultradźwięków. Alkaloidy wykazują szeroki wachlarz efektów biologicznych i dlatego są wykorzystywane jako środki farmaceutyczne i terapeutyczne. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką do produkcji wysokiej jakości ekstraktów alkaloidów z materiału roślinnego. Ekstrakcja ultradźwiękowa daje bardzo wysoką wydajność alkaloidów, przy czym czas ekstrakcji jest krótki, a urządzenia ultradźwiękowe są bezpieczne i łatwe w obsłudze.

Wysokowydajna ekstrakcja alkaloidów za pomocą ultradźwięków

Jak ekstrakcja ultradźwiękowa sprzyja izolacji alkaloidów?
Ekstrakcja ultradźwiękowa wykorzystuje fale ultradźwiękowe o niskiej częstotliwości (np. częstotliwość 20-26kHz) oraz efekt kawitacji akustycznej. Fale ultradźwiękowe o wysokim natężeniu tworzą pęcherzyki kawitacyjne, które zapadają się, generując lokalnie energetyczne różnice ciśnień i temperatur oraz silne siły ścinające, które perforują i rozbijają ściany komórek roślinnych i tkanki roślinne. Strumień cieczy generowany przez kawitację sprzyja przenoszeniu masy między macierzą wewnątrzkomórkową a otaczającym ją rozpuszczalnikiem, dzięki czemu alkaloidy są skutecznie uwalniane. W przypadku ultradźwiękowej ekstrakcji alkaloidów materiał roślinny (np. zmielone suszone liście) umieszcza się w rozpuszczalniku, który zazwyczaj jest mieszaniną wody i rozpuszczalnika organicznego, takiego jak wodny etanol. Stwierdzono, że rozpuszczalniki polarne, takie jak metanol i etanol, są najbardziej wydajne w przypadku wysokiej wydajności alkaloidów. Po krótkiej obróbce ultradźwiękowej zawiesiny – składający się z materiału roślinnego i rozpuszczalnika – alkaloidy są uwalniane z komórek roślinnych i są obecne w rozpuszczalniku, z którego mogą być izolowane i oczyszczane (np. przy użyciu parownika rotacyjnego).

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowa ekstrakcja wsadowa alkaloidów z materiału roślinnego przy użyciu sondy ultradźwiękowej UP400St.

ultrasonator UP400St do ekstrakcji alkaloidów z materiału roślinnego.

Film przedstawia wysoce wydajną i szybką ekstrakcję ultradźwiękową alkaloidów z tytoniu. Użyty procesor ultradźwiękowy to ultradźwiękowiec Hielscher UP400St, który jest idealny do przygotowania średniej wielkości partii wysokiej jakości ekstraktów. W przypadku dużych ilości Hielscher Ultrasonics dostarcza przemysłowe systemy ultradźwiękowe do ciągłej ekstrakcji inline.

Pełne spektrum ekstrakcji z tytoniu przy użyciu ultradźwięków UP400St

Miniatura wideo

Główne zalety ultradźwiękowej ekstrakcji alkaloidów

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest uważana za najlepszą technikę ekstrakcji do izolacji alkaloidów z materiałów roślinnych, ponieważ oferuje kilka zalet, w tym:

  1. Zwiększona wydajność ekstrakcji: Ekstrakcja ultradźwiękowa może zwiększyć wydajność alkaloidów o ponad 200% w porównaniu do tradycyjnych metod ekstrakcji.
  2. Skrócony czas ekstrakcji: Ekstrakcja ultradźwiękowa może znacznie skrócić czas ekstrakcji, co pozwala na szybsze i bardziej efektywne przetwarzanie dużych ilości materiału roślinnego.
  3. Mniejsze zużycie rozpuszczalników: Ekstrakcja ultradźwiękowa może zmniejszyć ilość rozpuszczalnika wymaganego do ekstrakcji, co skutkuje mniejszym zużyciem rozpuszczalnika i mniejszym wpływem na środowisko.
  4. Selektywna ekstrakcja: Ekstrakcja ultradźwiękowa może być stosowana do selektywnej ekstrakcji określonych alkaloidów poprzez dobór odpowiedniego rozpuszczalnika, parametrów procesu i temperatury ekstrakcji. Ponieważ niepożądane związki są pozostawiane, poprawia się czystość produktu końcowego.
  5. Łatwość skalowania: Ekstrakcja ultradźwiękowa może być łatwo skalowana do obsługi większych objętości materiału roślinnego, co czyni ją odpowiednią do produkcji komercyjnej. Procesy ultradźwiękowe mogą być skalowane liniowo, co ułatwia ich wdrożenie na skalę przemysłową.

Ogólnie rzecz biorąc, ekstrakcja ultradźwiękowa oferuje szybsze, bardziej wydajne i bardziej przyjazne dla środowiska podejście do izolacji alkaloidów z materiałów roślinnych.

Ultradźwiękowa ekstrakcja alkaloidów z liści drzewa Soursop

Do ekstrakcji alkaloidów z wysuszonych liści zastosowano ekstraktor ultradźwiękowy UP400ST z czujnikiem temperatury....Nolasco-González i wsp. (2022) badali skuteczność i efektywność ultradźwiękowej ekstrakcji związków bioaktywnych, w tym związków fenolowych, alkaloidów, acetogenin (wszystkie o wysokiej zdolności antyoksydacyjnej) z liści rośliny gatunku Annona muricata (soursop tree). Do ekstrakcji ultradźwiękowej zastosowali ultradźwiękowiec sondowy UP400S przy następujących warunkach: 80% amplitudy, cykl impulsów 0,7 s, przez 4,54 min. Do ekstrakcji fenoli rozpuszczalnych (TSP) użyto 0,5 g proszku z suszonych liści i 20 mL acetonu: wody (80:20 v/v). Ekstrakt wytworzony ultradźwiękowo zawierał 178,48 mg/100 mL rozpuszczalnych fenoli, 20,18 mg/100 mL flawonoidów ogółem, 27,81 mg/100 mL polifenoli hydrolizowalnych, 167,07 mg/100 mL tanin skondensowanych, 30,44 mg/100 mL alkaloidów ogółem i 14,62 mg/100 mL acetogenin ogółem. Ekstrakt wyizolowany za pomocą ultradźwiękowca sondowego U400S (patrz zdjęcie po lewej) wykazywał wysoką pojemność antyoksydacyjną i wyższą zawartość związków bioaktywnych od ~6 do ~927-krotnie w porównaniu z odwarem lub naparem, w zależności od rodzaju związku. W próbkach zidentyfikowano dwadzieścia cztery różne związki fenolowe, a ekstrakt izolowany ultradźwiękowo wytwarzał najwyższe stężenie.
[por. Nolasco-González i in., 2022].

Ultradźwiękowa ekstrakcja alkaloidów daje doskonałe wyniki o wysokiej zdolności antyoksydacyjnej i przewyższa techniki ekstrakcji takie jak dekokt i infuzja.

Pojemność antyoksydacyjna ekstraktów uzyskanych w optymalnych warunkach ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami (UAE), dekoksu i naparu. Ekstrakty ultradźwiękowe konsekwentnie wykazują istotnie wyższą pojemność antyoksydacyjną.
(Opracowanie i grafika: ©Nolasco-González i in., 2022)

Ekstrakcja ultradźwiękowa przy użyciu UP400S dała ekstrakt o pełnym spektrum działania, zawierający wysoką wydajność licznych związków fenolowych.

Chromatogram HPLC związków fenolowych z wyizolowanego ultradźwiękowo ekstraktu z liści Annona muricata przy użyciu ultrasonografu UP400S.
(1) kwas szikimowy, (2) kwas galusowy, (3) kwas protokatechowy, (4) kwas neochlorogenowy,
(5) 3,4-dihydroksyfenylowy, (6) kwas 4-hydroksybenzoesowy, (7) kwas chlorogenowy, (8) 4-hydroksyfenylowy octowy, (9) kwas wanilinowy, (10) kwas syringowy, (11) kwas 3-hydroksybenzoesowy, (12) kwas kofeinowy, (13) 4-hydroksybenzaldehyd, (14) kwas homowanilinowy, (15) kwas 3-(4-hydroksyfenylowy), (16) kwas p-kumarowy, (17) kwas trans-ferulowy, (18) kwas trans-cynamonowy, (19) galokatechina, (20) epigallokatechina, (21) katechina,(22) epikatechina, (23) rutyna, (24) kwas elagowy.
(Opracowanie i grafika: ©Nolasco-González i in., 2022)

Podobne potwierdzone wyniki uzyskali Lee i wsp. (2021), którzy donoszą o 2,3-krotnie większej ilości alkaloidów z liści A. muricata ekstrahowanych pod wpływem ultradźwięków (340 W, 56◦C, 30 min) w porównaniu z ekstrakcją metodą Soxhleta (7 h, 80◦C).

Ultradźwiękowy ekstraktor typu sonda do izolacji alkaloidów z materiałów roślinnych takich jak liście, kora, korzenie i łodygi.

Ekstraktor ultradźwiękowy UIP1000hdT z mieszadłem do ekstrakcji alkaloidów w trybie wsadowym.

Ultradźwiękowa ekstrakcja specyficznych alkaloidów

Ekstrakcja alkaloidów indolowych z kory korzenia mimozy i ayahuaski przy użyciu ultradźwiękowca

Kora korzenia mimozy, jak również liście ayahuasca zawierają alkaloid N,N-dimetylotryptaminę (DMT). Dimetylotryptamina (DMT) jest obecnie badana w próbach klinicznych pod kątem jej działania halucynogennego, a tym samym jako potencjalny lek w leczeniu depresji i zaburzeń stresu pourazowego (PTSD). Ultradźwięki skutecznie sprzyjają uwalnianiu i izolacji alkaloidu z korzeni Mimosa hostilis i liści Psychotria viridis (ayahuasca). Ultradźwiękowa ekstrakcja DMT daje wysokie plony w bardzo krótkim czasie. Kompatybilne z prawie każdym rozpuszczalnikiem, ultradźwięki sondowe firmy Hielscher są używane do produkcji związków bioaktywnych klasy farmaceutycznej do użytku w warunkach badawczych i medycznych, jak również do przygotowania próbek przed analitycznymi testami jakości i mocy. Dlatego ultradźwięki Hielscher mogą ułatwić medyczne badania DMT i botaniczne na wiele sposobów.
Najczęstsze źródło indolowego akaloidu N,N-dimetylotryptaminy (DMT) w drzewie jurema, pochodzi z korzeni Mimosa hostilis (powszechnie znanej jako jurema preta). Ayahuasca to tradycyjna nazwa innego gatunku rośliny, w której liście krzewu Psychotria viridis są bogate w DMT.
Zarówno kora korzenia mimozy (także mimoza tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; skrót MHRB) jak i liście ayahuasca zawierają różne związki bioaktywne, które są obecnie badane w próbach klinicznych pod kątem ich potencjału jako leku terapeutycznego. Kora korzenia mimozy zawiera taniny, saponiny, tryptaminy, alkaloidy, lipidy, fitoindole, ksylozę, fitosterole, glukozydy, ramnozę, arabinozę, metoksychalkony, lupeol i kukulkaniny. Te bioaktywne związki mogą być skutecznie ekstrahowane z kory korzenia przy użyciu ultradźwięków sondowych. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest najlepszą techniką izolacji substancji docelowych, takich jak alkaloidy, z materiału botanicznego, takiego jak kora korzenia mimozy i liście ayahuasca. Sonikacja wyróżnia się wysoką wydajnością w bardzo krótkim czasie ekstrakcji. Łagodne warunki procesu zapewniają najwyższą jakość ekstraktu, zapobiegając niepożądanej degradacji aktywnych cząsteczek.

Ultradźwiękowa ekstrakcja i oczyszczanie fitochemikaliów z roślin: Na zdjęciu przedstawiono ultradźwiękowiec sondowy UP400ST, filtr próżniowy Büchi oraz rotor-parownik do ekstrakcji kurkuminy.

Konfiguracja ekstrakcji do izolacji botanicznej: ultradźwiękowiec sondowy UP400St, filtr próżniowy Büchi i rotor-parownik do ekstrakcji substancji fitochemicznych takich jak alkaloidy i fenole.

Ekstraktory ultradźwiękowe firmy Hielscher pozwalają na niezawodną i wydajną produkcję dużych ilości ekstraktów alkaloidów. Ekstrakcja ultradźwiękowa daje wysoką wydajność alkaloidów o najwyższej jakości w krótkim czasie przetwarzania.

Ekstraktor ultradźwiękowy UIP2000hdT z wsadem ze stali nierdzewnej klasy pharma do przemysłowej produkcji ekstraktów alkaloidów.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


 

W tej prezentacji przedstawiamy produkcję ekstraktów botanicznych. Wyjaśniamy wyzwania związane z produkcją wysokiej jakości ekstraktów botanicznych oraz w jaki sposób sonikator może pomóc w przezwyciężeniu tych wyzwań. Ta prezentacja pokaże, jak działa ekstrakcja ultradźwiękowa. Dowiesz się, jakich korzyści możesz oczekiwać, używając sonikatora do ekstrakcji i jak możesz wdrożyć ekstraktor ultradźwiękowy do produkcji ekstraktu.

Ultradźwiękowa ekstrakcja botaniczna - jak używać sonikatorów do ekstrakcji związków botanicznych

Miniatura wideo

 

Ultrasonografy Hielschera do efektywnej ekstrakcji alkaloidów

Firma Hielscher Ultrasonics projektuje, produkuje i dystrybuuje wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe, które są wykorzystywane do badań naukowych, jak również do produkcji ekstraktów o jakości farmaceutycznej.
Najwyższa wydajność ekstrakcjiEkstrakcja wspomagana ultradźwiękami jest naukowo udowodnioną techniką o wyjątkowo wysokiej skuteczności w zakresie ekstrakcji związków bioaktywnych z roślin. Podczas gdy tradycyjne metody często zajmują dużo czasu (od kilku godzin do dni), ultradźwiękowa ekstrakcja botaniczna zajmuje tylko kilka minut.

Wysoka wydajność ekstrakcji i doskonała jakość ekstraktu dzięki ultradźwiękom firmy Hielscher

Ekstrakcja napędzana ultradźwiękami pozwala na całkowite uwolnienie związków bioaktywnych z materiału roślinnego. Kawitacja ultradźwiękowa rozbija macierz komórkową i uwalnia bioaktywne cząsteczki wydajnie do otaczającego rozpuszczalnika. Badania porównawcze wykazały, że sonikacja daje wyższą wydajność ekstraktu niż inne techniki ekstrakcyjne (np. Soxhlet, maceracja, dekokt, infuzja). Ekstrakcja ultradźwiękowa jest kompatybilna z każdym rozpuszczalnikiem, co pozwala na stosowanie również bardzo łagodnych rozpuszczalników, takich jak woda lub wodny etanol. W zależności od konkretnych wymagań dotyczących ekstrakcji można wybrać rozpuszczalniki polarne i niepolarne, a zmiana rozpuszczalnika nie stanowi problemu. Precyzyjna kontrola parametrów procesu (np. amplitudy), stosowanie łagodnych rozpuszczalników i dokładna kontrola temperatury zapobiegają degradacji i zanieczyszczeniu związków bioaktywnych (np. alkaloidów, polifenoli, flawonoidów, kannabinoidów itp.) podczas ekstrakcji ultradźwiękowej.

Wszechstronne zastosowanie ultradźwiękowców Hielscher

Podczas gdy alternatywne techniki ekstrakcji (np. nadkrytyczny CO2, ekstrakcja rozpuszczalnikowa, perkolacja itp.) są często stosowane tylko do ekstrakcji określonych cząsteczek w zależności od masy cząsteczkowej, rozpuszczalności i wrażliwości na ciepło, ekstrakcja za pomocą wysokowydajnych ultradźwięków firmy Hielscher umożliwia wszechstronną ekstrakcję dowolnych związków botanicznych. Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami może być niezawodnie stosowana do ekstrakcji ekstraktów o szerokim spektrum działania, zawierających związki bioaktywne, takie jak polifenole, alkaloidy, antrachinony, flawonoidy, glikozydy, lipidy, pektyny i polisacharydy.

Doskonała wydajność energetyczna i przyjazność dla środowiska

Zużycie energii podczas ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami jest zdecydowanie mniejsze niż w przypadku tradycyjnych metod ekstrakcji związków leczniczych z roślin.

Niezawodność dzięki standaryzacji procesów z ultradźwiękami firmy Hielscher

Ultradźwiękowe urządzenia firmy Hielscher mogą być zdalnie sterowane za pomocą przeglądarki internetowej. Parametry sonikacji mogą być monitorowane i precyzyjnie dopasowywane do wymagań procesu.Ultradźwięki firmy Hielscher umożliwiają precyzyjną kontrolę wszystkich parametrów procesu ultradźwiękowego, takich jak amplituda, intensywność, czas trwania i temperatura. Parametry procesu mogą być łatwo kontrolowane i są stale monitorowane. Dodatkowo wszystkie parametry procesu są automatycznie protokołowane jako plik CSV na wbudowanej karcie SD. Umożliwia to operatorowi zmianę przebiegu sonikacji, optymalizację procesu ekstrakcji i zapewnienie stałej jakości ekstraktu. Ultradźwiękowce firmy Hielscher umożliwiają producentom wytwarzanie ekstraktów botanicznych o najwyższej jakości i ułatwiają spełnienie wymogów Dobrej Praktyki Wytwarzania (GMP).

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
15 do 150L 3 do 15L/min UIP6000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowa ekstrakcja botaniczna daje większe plony. Homogenizator Hielscher UIP2000hdT o mocy 2000 W jest wystarczająco mocny, aby łatwo ekstrahować partie od 10 litrów do 120 litrów.

Ultradźwiękowa ekstrakcja składników roślinnych - 30 litrów na 8 galonów wsadu

Miniatura wideo

Ultradźwiękowe homogenizatory o wysokim ścinaniu są stosowane w laboratoriach, na stanowiskach badawczych, w procesach pilotażowych i przemysłowych.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.



Literatura / materiały źródłowe

Fakty Warto wiedzieć

Co to są alkaloidy?

Alkaloidy stanowią klasę naturalnie występujących związków azotowych o małej masie cząsteczkowej, które często występują jako wtórne metabolity w królestwie roślin. Alkaloid zawiera co najmniej jeden atom azotu. Alkaloidy są biochemicznie syntetyzowane z jednego z trzech następujących powszechnych aminokwasów – lizyny, tyrozyny i tryptofanu.
W roślinach alkaloidy występują na ogół jako sole kwasów organicznych, takich jak kwas octowy, jabłkowy, mlekowy, cytrynowy, szczawiowy, winowy, garbnikowy i inne. Niektóre słabo zasadowe alkaloidy (np. nikotyna) występują swobodnie w przyrodzie. Kilka alkaloidów występuje również jako glikozydy cukrów takich jak glukoza, ramnoza i galaktoza, na przykład alkaloidy z grupy solanin (solanina), jako amidy (piperyna) i jako estry (atropina, kokaina) kwasów organicznych (por. Ramawat i in., 2009).
Wiele alkaloidów to związki bioaktywne, które wykazują działanie lecznicze lub terapeutyczne. Na przykład, określone rodzaje alkaloidów są stosowane w leczeniu różnych chorób, w tym malarii, cukrzycy, określonych rodzajów raka, dysfunkcji serca, depresji itp.
Ponieważ wiele alkaloidów wykazuje silne właściwości bioaktywne, ich zastosowanie jako środków farmaceutycznych, narkotyków, stymulantów i trucizn zostało przyjęte lub jest przedmiotem badań naukowych. Morfina, dobrze znany alkaloid z maku Papaver somniferum, jest stosowana jako lek farmaceutyczny w dzisiejszej medycynie. Chinina i kodeina to dwa inne alkaloidy wykorzystywane do celów medycznych. Pod kontrolą lekarza i w przepisanych przez niego dawkach, alkaloidy są farmakologicznie użyteczne. Jednak przy niewłaściwym stosowaniu niektóre alkaloidy mogą być toksyczne w dużych dawkach. Alkaloid strychnina jest na przykład używany jako wysoce skuteczna toksyna stosowana jako pestycyd przeciwko małym kręgom.

Przykłady niektórych alkaloidów występujących w roślinach

Compounds Plant Source Effects and Applications
Morphine Papaver somniferum Analgesic
Camptothecin Camptotheca acuminata Anticancer
Atropine Hyoscyamus niger Treatment of intestinal spasms, antidote to other poisons
Vinblastine Catharanthus roseus Anticancer
Codeine Papaver somniferum Analgesic, antitusive
Caffeine Coffea arabica Stimulant, natural pesticide
Nicotine Nicotiana tabacum Stimulant, tranquillizer
Cocaine Erythroxylon coca Stimulant of the central nervous system, local anesthetic
N,N-dimethyltryptamine Mimosa hostilis, Psychotria viridis Hallucinogenic, entheogenic
Mitragynine Mitragyna speciosa Analgesic, psychoactive


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Paleta produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowych ultradźwięków laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.


Chętnie porozmawiamy o Państwa procesie.

Skontaktujmy się.