Extração de alcaloides usando um sonda-ultra-sonda

Alcaloides são compostos bioativos, que podem ser eficientemente extraídos de plantas usando ultrassom. Os alcaloides exibem uma ampla gama de efeitos biológicos e, portanto, são usados como produtos farmacêuticos e terapêuticos. A extração ultra-sônica é a técnica preferida para produzir extratos alcaloides de alta qualidade a partir de material vegetal. A extração ultra-sônica resulta em rendimentos alcaloides muito altos, enquanto o tempo de extração é curto e o equipamento ultra-sônico é seguro e fácil de operar.

Extração de alcaloides de alta eficiência usando Power-Ultrasound

Como a extração ultra-sônica promove o isolamento de alcaloides?
A extração ultra-sônica usa ondas de ultrassom de baixa frequência (por exemplo, frequência de 20-26kHz) e o efeito do ultrassom da cavitação acústica. As ondas de ultrassom de alta intensidade criam bolhas de cavitação que colapsam, gerando diferenciais de pressão e temperatura localmente densos em energia, bem como poderosas forças de cisalhamento, que perfuram e quebram as paredes celulares das plantas e o tecido vegetal aberto. O fluxo de líquido gerado pela cavitação promove a transferência de massa entre a matriz intracelular e o solvente circundante para que os alcaloides sejam eficientemente liberados. Para a extração de alcaloides ultra-sônicos, o material vegetal (por exemplo, folhas secas moídas) é colocado em um solvente, que é tipicamente uma mistura de água e um solvente orgânico, como etanol aquoso. Solventes polares, como metanol e etanol, foram considerados mais eficientes para altos rendimentos de alcaloides. Após um breve tratamento ultra-sônico da pasta – constituído por material vegetal e solvente – os alcaloides são libertados das células vegetais e estão presentes no solvente, de onde podem ser isolados e purificados (por exemplo, utilizando um rotor-evaporador).

Principais vantagens da extração de alcaloides ultra-sônicos

A extração ultra-sônica é considerada uma técnica de extração superior para o isolamento de alcaloides de materiais vegetais, pois oferece várias vantagens, incluindo:

1. Maior eficiência de extração: A extração ultra-sônica pode aumentar o rendimento de alcaloides em mais de 200% em comparação com os métodos tradicionais de extração.
2. Tempo de extração reduzido: A extração ultra-sônica pode reduzir significativamente o tempo de extração, permitindo um processamento mais rápido e eficiente de grandes volumes de material vegetal.
3. Menor consumo de solvente: A extração ultra-sônica pode reduzir a quantidade de solvente necessária para a extração, resultando em consumo reduzido de solvente e diminuição do impacto ambiental.
4. Extração seletiva: A extração ultra-sônica pode ser usada para extrair seletivamente certos alcaloides, escolhendo o solvente adequado, os parâmetros do processo e a temperatura de extração. À medida que compostos indesejados são deixados para trás, a pureza do produto final é melhorada.
5. Fácil de ampliar: A extração ultra-sônica pode ser facilmente ampliada para lidar com volumes maiores de material vegetal, tornando-a adequada para a produção comercial. Os processos ultra-sônicos podem ser dimensionados linearmente, o que facilita a implementação em escala industrial.

No geral, a extração ultra-sônica oferece uma abordagem mais rápida, mais eficiente e mais ecológica para isolar alcaloides de materiais vegetais.

Extração de alcaloide ultra-sônico das folhas da árvore de graviola

Nolasco-González et al. (2022) investigaram a eficácia e eficiência da extração ultrassônica de compostos bioativos, incluindo compostos fenólicos, alcaloides, acetogeninas (todos com alta capacidade antioxidante) das folhas da espécie vegetal Annona muricata (árvore de graviola). Para extração ultra-sônica, eles usaram o ultra-sonicator do tipo sonda UP400S nas seguintes condições: amplitude de 80%, ciclo de pulso de 0,7 s, por 4,54 min. Os fenóis solúveis totais (TSP) foram extraídos utilizando-se 0,5 g de pó de folhas secas e 20 mL de acetona: água (80:20 v/v). O extrato produzido por ultrassom continha 178,48 mg/100 mL de fenóis solúveis, 20,18 mg/100 mL de flavonoides totais, 27,81 mg/100 mL de polifenóis hidrolisáveis, 167,07 mg/100 mL de taninos condensados, 30,44 mg/100 mL de alcaloides totais e 14,62 mg/100 mL de acetogeninas totais. O extrato isolado com o ultrasonicator do tipo sonda U400S (veja a imagem à esquerda) exibiu uma alta capacidade antioxidante e um maior teor de compostos bioativos de ~ 6 a ~ 927 vezes do que decocção ou infusão, dependendo do tipo de composto. Vinte e quatro compostos fenólicos diferentes foram identificados nas amostras, e o extrato isolado ultrassonicamente produziu a maior concentração.
[cf. Nolasco-González et al., 2022]

Capacidade antioxidante dos extratos obtidos pelas condições ideais de extração assistida por ultrassom (EAU), decocção e infusão. Extratos ultra-sônicos mostram consistentemente uma capacidade antioxidante significativamente maior.
(Estudo e gráfico: ©Nolasco-González et al., 2022)

Cromatograma de HPLC de compostos fenólicos do extrato ultrassonicamente isolado de folhas de Annona muricata usando o ultrasonicator UP400S.
(1) ácido chiquímico, (2) ácido gálico, (3) ácido protocatecúico, (4) ácido neoclorogénico,
(5) ácido 3,4-di-hidroxifenilático, (6) ácido 4-hidroxibenzóico, (7) ácido clorogénico, (8) 4-hidroxifenílico acético, (9) ácido vanílico, (10) ácido siringico, (11) ácido 3-hidroxibenzóico, (12) ácido cafeico, (13) 4-hidroxibenzaldeído, (14) ácido homovanílico, (15) 3-(4-hidroxifenilo), (16) ácido p-cumárico, (17) ácido trans-ferúlico, (18) ácido transcinâmico, (19) galocatequina, (20) epigalocatequina, (21) catequina,(22) epicatequina, (23) rutina, (24) ácido elágico.
(Estudo e gráfico: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) tiveram resultados confirmados semelhantes, pois relatam 2,3 vezes mais alcaloides de folhas de A. muricata extraídas sob ultrasonicação (340 W, 56 ◦ C, 30 min) em comparação com a extração de Soxhlet (7 h, 80 ◦C).

Extração de alcaloides indóis da casca da raiz de Mimosa e Ayahuasca usando um ultra-sonicator

Mimosa root bark as well as ayahuasca leaves contains the alkaloid N,N-dimethyltryptamine (DMT). Dimethyltryptamine (DMT) is currently researched in clinical trials for its hallucinogenic effects and therefore as a potential drug to treat depression and post-traumatic stress disorders (PTSD). Ultrasonication effectively promotes the release and isolation of the alkaloid from the Mimosa hostilis roots and Psychotria viridis leaves (ayahuasca). Ultrasonic DMT extraction produces high yields within very short time. Compatible with almost any solvent, Hielscher probe-type ultrasonicators are used for the production of pharma-grade bioactive compounds for use under research and medical settings as well as for sample prep before analytical quality and potency testing. Therefore, Hielscher ultrasonicators can facilitate medical DMT and botanical research in numerous ways.
A fonte mais comum do acalóide indol N,N-dimetiltriptamina (DMT) na árvore de jurema, vem de raízes de Mimosa hostilis (comumente conhecidas como jurema preta). Ayahuasca é o nome tradicional para outra espécie de planta, na qual as folhas do arbusto Psychotria viridis são ricas em DMT.
Tanto a casca da raiz mimosa (também mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; abbrev. MHRB) quanto as folhas de ayahuasca contêm vários compostos bioativos, que atualmente são pesquisados em ensaios clínicos sobre seu potencial como droga terapêutica. Mimosa casca da raiz contém taninos, saponinas, triptaminas, alcaloides, lipídios, fitoindóis, xilose, fitoesteróis, glicosídeos, ramnose, arabinose, metoxichalcones, lupeol e kukulkanins. Estes compostos bioativos podem ser eficientemente extraídos da casca da raiz usando ultrassonicadores do tipo sonda. A extração ultra-sônica é a técnica superior para isolar substâncias-alvo, como alcaloides, de material botânico, como casca de raiz mimosa e folhas de ayahuasca. Sonication se destaca por dar altos rendimentos dentro de um tempo de extração muito curto. Condições de processo suaves garantem a mais alta qualidade de extrato, evitando a degradação indesejada das moléculas ativas.

Extraction setup for botanical isolation: ultrassônico tipo sonda UP400St, filtro de vácuo e rotor-evaporador Büchi para a extração de fitoquímicos, como alcaloides e fenóis.

Ultrasonicators Hielscher para extração eficiente de alcaloides

Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui extratores ultra-sônicos de alto desempenho, que são usados para pesquisa científica, bem como a produção de extratos de grau farmacêutico.

Ultrasonicators Hielscher para Eficiência de Extração Superior

A extração assistida por ultrassom é uma técnica cientificamente comprovada com uma extraordinária alta eficiência em relação à extração de compostos bioativos de plantas. Enquanto os métodos tradicionais muitas vezes levam muito tempo (várias horas até dias), a extração botânica ultra-sônica leva apenas alguns minutos.

Alto rendimento de extração e qualidade superior do extrato com ultra-sonicators Hielscher

A extração conduzida por ultrassom permite a liberação completa de compostos bioativos do material vegetal. A cavitação ultra-sônica quebra a matriz celular e libera as moléculas bioativas de forma eficiente no solvente circundante. Estudos comparativos demonstraram que a sonicação dá maiores rendimentos de extrato do que outras técnicas de extração (por exemplo, Soxhlet, maceração, decocção, infusão). A extração ultra-sônica é compatível com qualquer solvente e permite, assim, também o uso de solvente muito suave, como água ou etanol aquoso. Em relação aos requisitos específicos de extração, solventes polares e não polares podem ser escolhidos e a alternância entre solventes não é problema. O controle preciso sobre os parâmetros do processo (por exemplo, amplitude), o uso de solventes suaves e o controle exato da temperatura evitam a degradação e a contaminação de compostos bioativos (por exemplo, alcaloides, polifenóis, flavonoides, canabinóides, etc.) durante a extração ultra-sônica.

Aplicação versátil de Hielscher Ultrasonicators

Embora as técnicas de extração alternativas (por exemplo, CO2 supercrítico, extração com solvente, percolação, etc.) sejam frequentemente aplicáveis apenas à extração de moléculas específicas, dependendo do peso molecular, solubilidade e sensibilidade ao calor, a extração com ultrasonicators de alto desempenho Hielscher permite a extração versátil de qualquer composto botânico. A extração assistida por ultrassom pode ser aplicada de forma confiável para a extração de extratos de amplo espectro contendo compostos bioativos, como polifenóis, alcaloides, antraquinonas, flavonoides, glicosídeos, lipídios, pectina e polissacarídeos.

Excelente Eficiência Energética e Respeito ao Meio Ambiente

O consumo de energia da extração assistida por ultrassom é de longe menor do que os métodos tradicionais na extração de compostos medicinais de plantas.

Confiabilidade devido à padronização de processos com Hielscher Ultrasonics

Os ultrasonicators Hielscher permitem o controle preciso sobre todos os parâmetros do processo ultrassônico, como amplitude, intensidade, duração e temperatura. Os parâmetros do processo podem ser facilmente controlados e são continuamente monitorados. Além disso, todos os parâmetros do processo são protocolados automaticamente como arquivo CSV em um cartão SD integrado. Isso permite que o operador revise as execuções de sonicação, otimize o processo de extração e garanta uma qualidade de extração consistente. Os ultrasonicators Hielscher permitem que os fabricantes produzam extratos botânicos de qualidade superior e facilitem o cumprimento das Boas Práticas de Fabricação (BPF).

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators: