Hielscher Ultrasonics
Z przyjemnością omówimy Twój proces.
Zadzwoń do nas: +49 3328 437-420
Napisz do nas: info@hielscher.com

Ekstrakcja alkaloidów za pomocą sondy ultradźwiękowej

Alkaloidy są związkami bioaktywnymi, które można skutecznie ekstrahować z roślin za pomocą ultradźwięków. Alkaloidy wykazują szeroki wachlarz efektów biologicznych i dlatego są stosowane jako środki farmaceutyczne i terapeutyczne. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką produkcji wysokiej jakości ekstraktów alkaloidowych z materiału roślinnego. Ekstrakcja ultradźwiękowa skutkuje bardzo wysoką wydajnością alkaloidów, podczas gdy czas ekstrakcji jest krótki, a sprzęt ultradźwiękowy jest bezpieczny i łatwy w obsłudze.

Wysokowydajna ekstrakcja alkaloidów przy użyciu ultradźwięków

W jaki sposób ekstrakcja ultradźwiękowa sprzyja izolacji alkaloidów?
Ekstrakcja ultradźwiękowa wykorzystuje fale ultradźwiękowe o niskiej częstotliwości (np. częstotliwość 20-26 kHz) i efekt kawitacji akustycznej ultradźwięków. Fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności tworzą pęcherzyki kawitacyjne, które zapadają się, generując lokalnie gęste energetycznie różnice ciśnień i temperatur, a także potężne 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 rozpuszczalnikiem, dzięki czemu alkaloidy są skutecznie uwalniane. W przypadku ultradźwiękowej ekstrakcji alkaloidów materiał roślinny (np. zmielone suszone liście) umieszcza się w rozpuszczalniku, który jest zwykle mieszaniną wody i rozpuszczalnika organicznego, takiego jak wodny etanol. Stwierdzono, że rozpuszczalniki polarne, takie jak metanol i etanol, są najbardziej skuteczne 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 można je wyizolować i oczyścić (np. za pomocą rotora-parownika).

Zapytanie o informacje







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

Ultrasonicator UP400St do ekstrakcji alkaloidów z materiału roślinnego.

Film pokazuje bardzo wydajną i szybką ekstrakcję ultradźwiękową alkaloidów z tytoniu. Zastosowany procesor ultradźwiękowy to ultrasonograf Hielscher UP400St, który idealnie nadaje się do przygotowywania 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 doskonałą technikę ekstrakcji do izolacji alkaloidów z materiałów roślinnych, ponieważ oferuje kilka zalet, w tym:

  1. Zwiększona wydajność wydobycia: Ekstrakcja ultradźwiękowa może zwiększyć wydajność alkaloidów o ponad 200% w porównaniu z tradycyjnymi metodami ekstrakcji.
  2. Skrócony czas ekstrakcji: Ekstrakcja ultradźwiękowa może znacznie skrócić czas ekstrakcji, umożliwiając szybsze i bardziej wydajne przetwarzanie dużych ilości materiału roślinnego.
  3. Niższe zużycie rozpuszczalnika: Ekstrakcja ultradźwiękowa może zmniejszyć ilość rozpuszczalnika wymaganego do ekstrakcji, co skutkuje zmniejszonym zużyciem rozpuszczalnika i mniejszym wpływem na środowisko.
  4. Selektywna ekstrakcja: Ekstrakcja ultradźwiękowa może być stosowana do selektywnej ekstrakcji niektórych alkaloidów poprzez wybór odpowiedniego rozpuszczalnika, parametrów procesu i temperatury ekstrakcji. Ponieważ niepożądane związki pozostają w tyle, czystość produktu końcowego ulega poprawie.
  5. Łatwość skalowania: Ekstrakcja ultradźwiękowa może być łatwo skalowana w celu obsługi większych ilości materiału roślinnego, dzięki czemu nadaje się 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 izolowania alkaloidów z materiałów roślinnych.

Ultradźwiękowa ekstrakcja alkaloidów z liści drzewa Soursop

Do ekstrakcji alkaloidów z suszonych liści zastosowano ekstraktor ultradźwiękowy UP400ST z czujnikiem temperatury.Nolasco-González et al. (2022) zbadali skuteczność i wydajność ultradźwiękowej ekstrakcji związków bioaktywnych, w tym związków fenolowych, alkaloidów, acetogenin (wszystkie o wysokiej zdolności antyoksydacyjnej) z liści gatunku rośliny Annona muricata (drzewo soursop). Do ekstrakcji ultradźwiękowej zastosowano ultrasonograf sondowy UP400S w następujących warunkach: 80% amplitudy, cykl impulsów 0,7 s, przez 4,54 min. Całkowite rozpuszczalne fenole (TSP) ekstrahowano przy użyciu 0,5 g suszonych liści w proszku i 20 ml acetonu: wody (80:20 v/v). Ekstrakt wytwarzany ultradźwiękowo zawierał 178,48 mg/100 mL rozpuszczalnych fenoli, 20,18 mg/100 mL flawonoidów ogółem, 27,81 mg/100 mL hydrolizowalnych polifenoli, 167,07 mg/100 mL skondensowanych garbników, 30,44 mg/100 mL alkaloidów ogółem i 14,62 mg/100 mL acetogenin ogółem. Ekstrakt wyizolowany za pomocą ultrasonografu z sondą U400S (patrz zdjęcie po lewej) wykazywał wysoką zdolność przeciwutleniającą i wyższą zawartość związków bioaktywnych od ~6 do ~927 razy niż wywar lub napar, w zależności od rodzaju związku. W próbkach zidentyfikowano dwadzieścia cztery różne związki fenolowe, a ekstrakt wyizolowany ultradźwiękowo wytworzył najwyższe stężenie.
[por. Nolasco-González i in., 2022].

Ultradźwiękowa ekstrakcja alkaloidów daje doskonałe plony o wysokiej zdolności antyoksydacyjnej i przewyższa techniki ekstrakcji, takie jak wywar i napar.

Zdolność przeciwutleniająca ekstraktów uzyskanych w optymalnych warunkach ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami (UAE), wywaru i naparu. Ekstrakty ultradźwiękowe konsekwentnie wykazują znacznie wyższą zdolność antyoksydacyjną.
(Badanie i grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

Ekstrakcja ultradźwiękowa za pomocą UP400S dała ekstrakt o pełnym spektrum zawierający wysoką wydajność licznych związków fenolowych.

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

Lee et al. (2021) mieli podobne potwierdzone wyniki, ponieważ zgłosili 2,3-krotnie więcej alkaloidów z liści A. muricata ekstrahowanych pod ultradźwiękami (340 W, 56◦C, 30 min) w porównaniu do ekstrakcji Soxhleta (7 h, 80◦C).

Ekstraktor ultradźwiękowy 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.

Ekstrakcja ultradźwiękowa określonych alkaloidów

Ekstrakcja alkaloidów indolowych z kory korzenia mimozy i ayahuasca za pomocą ultrasonografu

Kora korzenia mimozy oraz liście ayahuaski zawierają alkaloid N,N-dimetylotryptaminę (DMT). Dimetylotryptamina (DMT) jest obecnie badana w badaniach klinicznych pod kątem jej działania halucynogennego, a zatem jako potencjalny lek do leczenia depresji i zaburzeń stresu pourazowego (PTSD). Ultradźwięki skutecznie promują uwalnianie i izolację alkaloidu z korzeni Mimosa hostilis i liści Psychotria viridis (ayahuasca). Ultradźwiękowa ekstrakcja DMT zapewnia wysoką wydajność w bardzo krótkim czasie. Kompatybilne z prawie każdym rozpuszczalnikiem, ultradźwięki typu sondowego firmy Hielscher są wykorzystywane do produkcji bioaktywnych związków klasy farmaceutycznej do stosowania w warunkach badawczych i medycznych, a także do przygotowania próbek przed analitycznym badaniem jakości i siły działania. Dlatego ultrasonografy Hielscher mogą na wiele sposobów ułatwiać medyczne badania DMT i botaniczne.
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 (również mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; skrót MHRB), jak i liście ayahuasca zawierają różne związki bioaktywne, które są obecnie badane w badaniach klinicznych pod kątem ich potencjału jako leku terapeutycznego. Kora korzenia mimozy zawiera garbniki, saponiny, tryptaminy, alkaloidy, lipidy, fitoindole, ksylozę, fitosterole, glukozydy, ramnozę, arabinozę, metoksychalkony, lupeol i kukulkaniny. Te bioaktywne związki mogą być skutecznie ekstrahowane z kory korzenia za pomocą ultrasonografów typu sondowego. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest doskonałą techniką izolowania substancji docelowych, takich jak alkaloidy z materiałów botanicznych, takich 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.

Ekstrakcja ultradźwiękowa i oczyszczanie fitochemikaliów z roślin: Zdjęcie przedstawia sondę ultradźwiękową UP400ST, filtr próżniowy Büchi i rotor-parownik do ekstrakcji kurkuminy.

Konfiguracja ekstrakcji do izolacji botanicznej: Ultradźwiękowiec z sondą UP400ST, filtr próżniowy Büchi i rotor-parownik do ekstrakcji fitochemikaliów, takich jak alkaloidy i fenole.

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

Ekstraktor ultradźwiękowy UIP2000hdT z wsadem ze stali nierdzewnej klasy farmaceutycznej do przemysłowej produkcji ekstraktów alkaloidowych.

Zapytanie o informacje







 

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

 

Ultradźwięki Hielscher do skutecznej ekstrakcji alkaloidów

Hielscher Ultrasonics projektuje, produkuje i dystrybuuje wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe, które są wykorzystywane do badań naukowych, a także do produkcji ekstraktów farmaceutycznych.
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 ultradźwiękowa pozwala na całkowite uwolnienie związków bioaktywnych z materiału roślinnego. Kawitacja ultradźwiękowa rozbija macierz komórkową i skutecznie uwalnia bioaktywne cząsteczki do otaczającego rozpuszczalnika. Badania porównawcze wykazały, że sonikacja daje wyższą wydajność ekstraktu niż inne techniki ekstrakcji (np. Soxhlet, maceracja, wywar, infuzja). Ekstrakcja ultradźwiękowa jest kompatybilna z dowolnym rozpuszczalnikiem i pozwala tym samym na stosowanie bardzo łagodnego rozpuszczalnika, takiego jak woda lub wodny etanol. W odniesieniu do konkretnych wymagań dotyczących ekstrakcji, można wybrać rozpuszczalniki polarne i niepolarne, a przełączanie między rozpuszczalnikami 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 ultrasonografów firmy Hielscher

Podczas gdy alternatywne techniki ekstrakcji (np. nadkrytyczny CO2, ekstrakcja rozpuszczalnikowa, perkolacja itp.) często mają zastosowanie tylko do ekstrakcji określonych cząsteczek w zależności od masy cząsteczkowej, rozpuszczalności i wrażliwości na ciepło, ekstrakcja za pomocą wysokowydajnych ultrasonografów firmy Hielscher pozwala na wszechstronną ekstrakcję dowolnego związku botanicznego. 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 w ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami jest zdecydowanie mniejsze niż w przypadku tradycyjnych metod ekstrakcji związków leczniczych z roślin.

Niezawodność dzięki standaryzacji procesów z Hielscher Ultrasonics

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

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:

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 150 l 3 do 15 l/min UIP6000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Skorzystaj z poniższego formularza, aby uzyskać dodatkowe informacje na temat procesorów ultradźwiękowych, aplikacji i ceny. Z przyjemnością omówimy z Tobą Twój proces i zaoferujemy Ci system ultradźwiękowy spełniający Twoje wymagania!









Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.




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

Ultradźwiękowa ekstrakcja składników roślinnych - 30 litrów na 8 galonów partii

Miniatura wideo

Ultradźwiękowe homogenizatory o wysokim ścinaniu są stosowane w procesach laboratoryjnych, laboratoryjnych, pilotażowych i przemysłowych.

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



Literatura / Referencje

Fakty, które warto znać

Czym są alkaloidy?

Alkaloidy tworzą klasę naturalnie występujących związków azotowych o niskiej masie cząsteczkowej, które często występują jako metabolity wtórne w królestwie roślin. Alkaloid zawiera co najmniej jeden atom azotu. Alkaloidy są biochemicznie syntetyzowane z jednego z następujących trzech powszechnych aminokwasów – lizyna, tyrozyna i tryptofan.
W roślinach alkaloidy zazwyczaj występują jako sole kwasów organicznych, takich jak kwas octowy, jabłkowy, mlekowy, cytrynowy, szczawiowy, winowy, garbnikowy i inne. Niektóre słabo zasadowe alkaloidy (takie jak nikotyna) występują swobodnie w przyrodzie. Kilka alkaloidów występuje również jako glikozydy cukrów, takich jak glukoza, ramnoza i galaktoza, na przykład alkaloidy z grupy solanum (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 typów raka, zaburzeń czynności serca, depresji itp.
Ponieważ wiele alkaloidów wykazuje silne właściwości bioaktywne, ich zastosowanie jako farmaceutyków, 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 stosowane w celach medycznych. Pod nadzorem lekarza i w zalecanych dawkach, alkaloidy są farmakologicznie użyteczne. Jednak przy niewłaściwym stosowaniu niektóre alkaloidy mogą być toksyczne w dużych dawkach. Alkaloid strychnina jest na przykład stosowany jako wysoce skuteczna toksyna używana jako pestycyd przeciwko małym kręgom.

Przykłady niektórych alkaloidów 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


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.

Z przyjemnością omówimy Twój proces.

Let's get in contact.