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).

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Extração em lote ultra-sônica de alcaloides de material vegetal usando a sonda ultra-sônica UP400St.

ultrassônico UP400St para a extração de alcaloides a partir de material vegetal.

O vídeo mostra a extração ultra-sônica altamente eficiente e rápida de alcaloides do tabaco. O processador ultra-sônico usado é um ultra-sonicator Hielscher UP400St, que é ideal para preparar lotes de tamanho médio de extratos de alta qualidade. Para grandes volumes, a Hielscher Ultrasonics fornece sistemas ultrassônicos industriais para extração contínua em linha.

Extração de espectro completo do tabaco usando ultrassom UP400St

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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

O extrator ultra-sônico UP400ST com sensor de temperatura foi utilizado para a extração de alcaloides de folhas secas.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]

A extração de alcaloides ultra-sônicos oferece rendimentos superiores com alta capacidade antioxidante e supera as técnicas de extração, como decocção e infusão.

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)

A extração ultra-sônica com o UP400S deu um extrato de espectro completo contendo um alto rendimento de numerosos compostos fenólicos.

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).

Extrator do tipo sonda ultra-sônica para o isolamento de alcaloides de materiais vegetais, como folhas, cascas, raízes e caules.

Extrator ultra-sônico UIP1000hdT com agitador para extração de alcaloides em modo de lote.

Extração ultra-sônica de alcaloides específicos

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

A casca da raiz de mimosa, bem como as folhas de ayahuasca, contém o alcaloide N,N-dimetiltriptamina (DMT). A dimetiltriptamina (DMT) é atualmente pesquisada em ensaios clínicos por seus efeitos alucinógenos e, portanto, como uma droga potencial para tratar depressão e transtornos de estresse pós-traumático (TEPT). Ultrasonication efetivamente promove a liberação e isolamento do alcaloide das raízes de Mimosa hostilis e folhas de Psychotria viridis (ayahuasca). A extração ultra-sônica de DMT produz altos rendimentos em um tempo muito curto. Compatíveis com quase qualquer solvente, os ultrasonicadores do tipo sonda Hielscher são usados para a produção de compostos bioativos de grau farmacêutico para uso em pesquisas e configurações médicas, bem como para a preparação de amostras antes de testes analíticos de qualidade e potência. Portanto, os ultrasonicators Hielscher podem facilitar a pesquisa médica DMT e botânica de várias maneiras.
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.

Extração ultrassônica e purificação de fitoquímicos de plantas: A imagem mostra o ultrassônico tipo sonda UP400ST, um filtro de vácuo Büchi e rotor-evaporador para a extração de curcumina.

Configuração de extração para isolamento botânico: ultrassônico tipo sonda UP400St, filtro de vácuo e rotor-evaporador Büchi para a extração de fitoquímicos, como alcaloides e fenóis.

Extratores ultra-sônicos de Hielscher permitem a produção confiável e eficiente de grandes quantidades de extratos de alcaloides. A extração ultra-sônica oferece altos rendimentos de alcaloides de qualidade superior dentro de um curto período de processamento.

Extrator ultrassônico UIP2000hdT com lote de aço inoxidável de grau farmacêutico para produção industrial de extratos alcaloides.

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Nesta apresentação, apresentamos a fabricação de extratos botânicos. Explicamos os desafios de produzir extratos botânicos de alta qualidade e como um sonicator pode ajudá-lo a superar esses desafios. Esta apresentação irá mostrar-lhe como a extração ultra-sônica funciona. Você vai aprender, quais benefícios você pode esperar usando um sonicator para extração e como você pode implementar um extrator ultra-sônico em sua produção de extrato.

Extração botânica ultra-sônica - Como usar sonicators para extrair compostos botânicos

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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.
Eficiência de extração superior:A extração assistida por ultrassom é uma técnica cientificamente comprovada com uma extraordinária alta eficiência no que diz respeito 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 ultrassonicadores hielscher podem ser controlados remotamente através do controle do navegador. Os parâmetros de sonicação podem ser monitorados e ajustados precisamente aos requisitos do processo.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:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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Extração botânica ultrassônica dá maiores rendimentos. O hielscher UIP2000hdT, homogeneizador de 2000 watts é poderoso o suficiente para extrair lotes de 10 litros a 120 litros facilmente.

Extração ultra-sônica de botânicos - 30 litros por lote de 8 galões

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Homogeneizadores ultrassônicos de alta cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.



Literatura / Referências

Fatos, vale a pena conhecer

O que são alcaloides?

Os alcaloides formam uma classe de compostos nitrogenados naturais de baixo peso molecular que são frequentemente encontrados como metabólitos secundários no reino vegetal. Um alcaloide contém pelo menos um átomo de nitrogênio. Os alcaloides são sintetizados bioquimicamente a partir de um dos seguintes três aminoácidos comuns – lisina, tirosina e triptofano.
Nas plantas, os alcaloides geralmente existem como sais de ácidos orgânicos como ácidos acético, málico, lático, cítrico, oxálico, tartárico, tânico e outros. Alguns alcaloides básicos fracos (como a nicotina) ocorrem livremente na natureza. Alguns alcaloides também ocorrem como glicosídeos do açúcar, como glicose, ramnose e galactose, por exemplo, alcaloides do grupo solano (solanina), como amidas (piperina) e como ésteres (atropina, cocaína) de ácidos orgânicos (cf. Ramawat et al., 2009).
Muitos alcaloides são compostos bioativos que exibem efeitos medicinais ou terapêuticos. Por exemplo, tipos específicos de alcaloides são usados para tratar várias doenças, incluindo malária, diabéticos, tipos específicos de câncer, disfunção cardíaca, depressão, etc.
Como muitos alcaloides mostram fortes propriedades bioativas, seu uso como produtos farmacêuticos, narcóticos, estimulantes e venenos foi adotado ou está sob pesquisa científica. A morfina, um alcaloide bem conhecido da papoula Papaver somniferum, é usada como droga farmacêutica na medicina de hoje. Quinina e codeína são dois outros tipos de alcaloides usados para fins médicos. Sob supervisão médica e em doses medicamente prescritas, os alcaloides são farmacologicamente úteis. No entanto, quando usados erroneamente, alguns alcaloides podem ser tóxicos em altas doses. O alcaloide estricnina é, por exemplo, usado como uma toxina altamente eficaz usada como pesticida contra pequenas vértebras.

Exemplos de alguns alcaloides em plantas

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


Ultrassônicos de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.


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