Alcaloid extracția folosind o sondă-Ultrasonicator
Alcaloizii sunt compuși bioactivi, care pot fi extrași eficient din plante folosind ultrasonication. Alcaloizi prezintă o gamă largă de efecte biologice și sunt astfel folosite ca produse farmaceutice și terapeutice. Extracția cu ultrasunete este tehnica preferată pentru a produce extracte de alcaloid de înaltă calitate din material vegetal. Extracția cu ultrasunete duce la randamente alcaloid foarte mari, în timp ce timpul de extracție este scurt și echipamentul cu ultrasunete este sigur și ușor de operat.
Extracția alcaloidului de înaltă eficiență folosind puterea cu ultrasunete
Cum extracția cu ultrasunete promovează izolarea alcaloizilor?
Extracția cu ultrasunete utilizează unde cu ultrasunete de joasă frecvență (de exemplu, frecvența 20-26kHz) și efectul ultrasunetelor de cavitație acustică. Undele cu ultrasunete de mare intensitate creează bule de cavitație care se prăbușesc, generând diferențe locale de presiune și temperatură dense de energie, precum și forțe puternice de forfecare, care perforează și sparg pereții celulelor plantelor și țesutul vegetal deschis. Fluxul de lichid generat de cavitație promovează transferul de masă între matricea intracelulară și solventul înconjurător, astfel încât alcaloizii să fie eliberați eficient. Pentru extracția alcaloidului cu ultrasunete, materialul vegetal (de exemplu, frunze uscate măcinate) sunt plasate într-un solvent, care este de obicei un amestec de apă și un solvent organic, cum ar fi etanolul apos. Solvenți polari, cum ar fi metanolul și etanolul, s-au dovedit a fi cei mai eficienți pentru randamente ridicate de alcaloid. După un scurt tratament cu ultrasunete al dejecțiilor lichide – constând în material vegetal și solvent – alcaloizii sunt eliberați din celulele plantei și sunt prezenți în solvent, de unde pot fi izolați și purificați (de exemplu, folosind un evaporator cu rotor).
ultrasonicator UP400St pentru extracția alcaloidului din material vegetal.
Principalele avantaje ale extracției alcaloid cu ultrasunete
Extracția cu ultrasunete este considerată ca tehnică superioară de extracție pentru izolarea alcaloizilor din materialele vegetale, deoarece oferă mai multe avantaje, inclusiv:
- Eficiență sporită de extracție: Extracția cu ultrasunete poate crește randamentul alcaloizilor cu mai mult de 200% în comparație cu metodele tradiționale de extracție.
- Timp redus de extracție: Extracția cu ultrasunete poate reduce semnificativ timpul de extracție, permițând prelucrarea mai rapidă și mai eficientă a volumelor mari de material vegetal.
- Consum redus de solvenți: Extracția cu ultrasunete poate reduce cantitatea de solvent necesară pentru extracție, rezultând în reducerea consumului de solvenți și scăderea impactului asupra mediului.
- Extracția selectivă: Extracția cu ultrasunete poate fi utilizată pentru a extrage selectiv anumiți alcaloizi prin alegerea solventului adecvat, a parametrilor de proces și a temperaturii de extracție. Deoarece compușii nedoriti sunt lăsați în urmă, puritatea produsului final este îmbunătățită.
- Ușor de scalat: Extracția cu ultrasunete poate fi ușor scalată pentru a manipula volume mai mari de material vegetal, ceea ce îl face potrivit pentru producția comercială. Procesele cu ultrasunete pot fi scalate liniar, ceea ce facilitează punerea în aplicare la scară industrială.
În general, extracția cu ultrasunete oferă o abordare mai rapidă, mai eficientă și mai ecologică a izolării alcaloizilor din materiale vegetale.
Extracția alcaloid cu ultrasunete din frunzele copac soursop
Nolasco-González et al. (2022) a investigat eficacitatea și eficiența extracției cu ultrasunete a compușilor bioactivi, inclusiv compuși fenolici, alcaloizi, acetogenine (toate cu capacitate antioxidantă ridicată) din frunzele speciei de plante Annona muricata (soursop copac). Pentru extracția cu ultrasunete, au folosit ultrasonicator de tip sondă UP400S în următoarele condiții: 80% amplitudine, 0,7 s ciclu de puls, timp de 4,54 min. Fenolii solubili totali (TSP) au fost extrași folosind 0,5 g de pulbere de frunze uscate și 20 ml de acetonă: apă (80:20 v/v). Extractul produs cu ultrasunete conținea 178,48 mg/100 ml de fenoli solubili, 20,18 mg/100 ml de flavonoide totale, 27,81 mg/100 ml de polifenoli hidrolizabili, 167,07 mg/100 ml de taninuri condensate, 30,44 mg/100 ml de alcaloizi totali și 14,62 mg/100 ml de acetogenine totale. Extractul izolat cu ultrasonicator de tip sondă U400S (a se vedea imaginea din stânga) a prezentat o capacitate antioxidantă ridicată și un conținut mai mare de compuși bioactivi de la ~ 6 la ~ 927 de ori decât decoctul sau perfuzia, în funcție de tipul de compus. Douăzeci și patru de compuși fenolici diferiți au fost identificați în probe, iar extractul izolat ultrasonically produs cea mai mare concentrație.
[cf. Nolasco-González et al., 2022]
Capacitatea antioxidantă a extractelor obținute prin condițiile optime de extracție asistată cu ultrasunete (EAU), decoct și perfuzie. Extractele cu ultrasunete arată în mod constant o capacitate antioxidantă semnificativ mai mare.
(Studiu și grafic: ©Nolasco-González et al., 2022)
Cromatograma HPLC a compușilor fenolici din extractul izolat ultrasonically de frunze de Annona muricata folosind ultrasonicator UP400S.
(1) acid shikimic, (2) acid galic, (3) acid protocatechuic, (4) acid neoclorogenic,
(5) 3,4-dihidroxifenilacettic, (6) acid 4-hidroxibenzoic, (7) acid clorogenic, (8) 4-hidroxifenil acetic, (9) acid vanilic, (10) acid siringic, (11) acid 3-hidroxibenzoic, (12) acid cafeic, (13) 4-hidroxibenzaldehidă, (14) acid homovanilic, (15) 3-(4-hidroxifenil), (16) acid p-coumaric, (17) acid trans-ferulic, (18) acid trans-cinnamic, (19) gallocatechină, (20) epigallocatechină, (21) catechine,(22) epicatechin, (23) rutin, (24) Acid elagic.
(Studiu și grafic: ©Nolasco-González et al., 2022)
Lee et al. (2021) a avut rezultate confirmate similare, deoarece raportează de 2,3 ori mai mulți alcaloizi din frunzele de A. muricata extrase sub ultrasonication (340 W, 56◦C, 30 min) în comparație cu extracția Soxhlet (7 h, 80◦C).
Extractor cu ultrasunete UIP1000hdT cu agitator pentru extracția alcaloidului în modul lot.
Extracția alcaloidului indol din scoarță de rădăcină de mimoză și ayahuasca folosind un ultrasonicator
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.
Cea mai comună sursă de indol akaloid N,N-dimetiltriptamină (DMT) în arborele jurema, acesta provine din rădăcinile ostililis Mimosa (cunoscut sub numele de jurema preta). Ayahuasca este denumirea tradițională pentru o altă specie de plante, în care frunzele arbustului Psychotria viridis sunt bogate în DMT.
Ambele, scoarță de radacina de mimoza (de asemenea, mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; abrev. MHRB) și frunze de ayahuasca conțin diverși compuși bioactivi, care sunt în prezent cercetate în studii clinice cu privire la potențialul lor ca medicament terapeutic. Scoarța de rădăcină de mimoză conține taninuri, saponine, triptamine, alcaloizi, lipide, fitoindole, xiloză, fitosteroli, glucozide, rhamnose, arabinose, metoxichalcones, lupeol și kukulkanins. Acești compuși bioactivi pot fi extrași eficient din coaja rădăcinii folosind ultrasonicators de tip sondă. Extracția cu ultrasunete este tehnica superioară pentru a izola substanțele țintă, cum ar fi alcaloizii din materialul botanic, cum ar fi coaja de rădăcină de mimoză și frunzele de ayahuasca. Sonicare excelează prin acordarea de randamente ridicate într-un timp de extracție foarte scurt. Condițiile ușoare de proces asigură cea mai înaltă calitate a extractului, prevenind degradarea nedorită a moleculelor active.
Extraction setup for botanical isolation: ultrasonicator de tip sondă UP400St, filtru de vid Büchi și rotor-evaporator pentru extracția fitochimicalelor, cum ar fi alcaloizii și fenolii.
Extractor cu ultrasunete UIP2000hdT cu lot din oțel inoxidabil de calitate farmaceutică pentru producția industrială de extracte de alcaloizi.
Hielscher Ultrasonicators pentru extracția eficientă alcaloid
Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță, care sunt utilizate pentru cercetare științifică, precum și producția de extracte de calitate farmaceutică.
Hielscher Ultrasonicators pentru eficiența superioară de extracție
Extracția asistată cu ultrasunete este o tehnică dovedită științific, cu o eficiență extraordinar de ridicată în ceea ce privește extracția compușilor bioactivi din plante. În timp ce metodele tradiționale durează adesea mult timp (câteva ore până la zile), extracția botanică cu ultrasunete durează doar câteva minute.
Randament ridicat de extracție și calitate superioară a extractului cu Hielscher Ultrasonicators
Extracția cu ultrasunete permite eliberarea completă a compușilor bioactivi din materialul vegetal. Cavitația cu ultrasunete rupe matricea celulară și eliberează moleculele bioactive eficient în solventul înconjurător. Studiile comparative au demonstrat că sonicare dă randamente mai mari de extract decât alte tehnici de extracție (de exemplu, Soxhlet, macerare, decoct, perfuzie). Extracția cu ultrasunete este compatibilă cu orice solvent și permite astfel, de asemenea, utilizarea de solvent foarte ușoară, cum ar fi apa sau etanolul apos. În ceea ce privește cerințele specifice de extracție, solvenții polari și nepolari pot fi aleși, iar comutarea între solvenți nu este o problemă. Controlul precis asupra parametrilor de proces (de exemplu, amplitudinea), utilizarea solvenților ușori și controlul exact al temperaturii împiedică degradarea și contaminarea compușilor bioactivi (de exemplu, alcaloizi, polifenoli, flavonoide, canabinoizi etc.) în timpul extracției cu ultrasunete.
Aplicarea versatil de Hielscher Ultrasonicators
În timp ce tehnicile alternative de extracție (de exemplu, CO2 supercritic, extracția solvenților, percolarea etc.) sunt adesea aplicabile numai extracției de molecule specifice în funcție de greutatea moleculară, solubilitate și sensibilitate la căldură, extracția cu ultrasonicators Hielscher de înaltă performanță permite extracția versatilă a oricărui compus botanic. Extracția asistată cu ultrasunete poate fi aplicată în mod fiabil pentru extracția extractelor cu spectru larg care conțin compuși bioactivi, cum ar fi polifenoli, alcaloizi, antrachinone, flavonoide, glicozide, lipide, pectină și polizaharide.
Eficiență energetică excelentă și respectarea mediului
Consumul de energie al extracției asistate cu ultrasunete este de departe mai mic decât metodele tradiționale de extracție a compușilor medicinali din plante.
Fiabilitatea datorită procesului de standardizare cu Hielscher Ultrasonics
Hielscher ultrasonicators permite controlul precis asupra tuturor parametrilor de proces cu ultrasunete, cum ar fi amplitudinea, intensitatea, durata, și temperatura. Parametrii de proces pot fi controlați cu ușurință și sunt monitorizați continuu. În plus, toți parametrii de proces sunt protocolați automat ca fișier CSV pe un card SD încorporat. Acest lucru permite operatorului să revizuiască sonicare se execută, pentru a optimiza procesul de extracție și pentru a asigura calitatea extractului consecvent. Hielscher ultrasonicators permite producătorilor să producă extracte botanice de calitate superioară și de a facilita îndeplinirea bunelor practici de fabricație (GMP).
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:
| volum lot | Debit | Aparate recomandate |
|---|---|---|
| 1 la 500mL | 10 până la 200 ml / min | UP100H |
| 10 la 2000ml | 20 până la 400ml / min | Uf200 ः t. UP400St |
| 0.1 la 20L | 0.2 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000hdT |
| De la 15 la 150L | De la 3 la 15L/min | UIP6000hdT |
| N / A. | 10 la 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | mai mare | grup de UIP16000 |
Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.
Literatură / Referințe
- Nolasco-González, Y.; Chacón-López, M.A.; Ortiz-Basurto, R.I.; Aguilera-Aguirre, S.; González-Aguilar, G.A.; Rodríguez-Aguayo, C.; Navarro-Cortez, M.C.; García-Galindo, H.S.; García-Magaña, M.d.L.; Meza-Espinoza, L.; Montalvo-González, E. (2022): Annona muricata Leaves as a Source of Bioactive Compounds: Extraction and Quantification Using Ultrasound. Horticulturae 2022, 8, 560.
- Aguilar-Hernandez, G., Zepeda-Vallejo, L. G., Lourdes Garcia-Magana, M. D., de los Angeles Vivar-Vera, M., Perez-Larios, A., Giron-Perez, M. I., Coria-Tellez, A. V., Rodriguez-Aguayo, C., Montalvo-Gonzalez, E. (2020): Extraction of Alkaloids Using Ultrasound from Pulp and By-Products of Soursop Fruit (Annona muricata L.). Applied Sciences, Vol. 10, No. 14, 15 July 2020.
- Chia Hau Lee, Ting Hun Lee, Pei Ying Ong, Syie Luing Wong, Norfadilah Hamdan, Amal A.M. Elgharbawy, Nurul Alia Azmi (2021): Integrated ultrasound-mechanical stirrer technique for extraction of total alkaloid content from Annona muricata. Process Biochemistry, Volume 109, 2021. 104-116.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Ce trebuie să știți
Ce sunt alcaloizii?
Alcaloizii formează o clasă de compuși azotați naturali cu greutate moleculară mică, care sunt frecvent găsiți ca metaboliți secundari în regnul vegetal. Un alcaloid conține cel puțin un atom de azot. Alcaloizii sunt sintetizate biochimic dintr-unul dintre următorii trei aminoacizi comuni – Lizina, Tirozina si triptofan.
În plante, alcaloizi, în general, există ca săruri de acizi organici cum ar fi acetic, malic, lactic, citric, oxalic, tartric, tannic și alți acizi. Unii alcaloizi slabi de bază (cum ar fi nicotina) apar liber în natură. Câțiva alcaloizi apar, de asemenea, ca glicozide de zahăr, cum ar fi glucoza, rhamnose și galactoză, de exemplu, alcaloizi din grupul solanum (solanină), ca amide (piperină) și ca esteri (atropină, cocaină) ai acizilor organici (cf. Ramawat et al., 2009).
Mulți alcaloizi sunt compuși bioactivi care prezintă efecte medicinale sau terapeutice. De exemplu, anumite tipuri de alcaloizi sunt utilizate pentru a trata diferite boli, inclusiv malaria, diabeticii, tipuri specifice de cancer, disfuncții cardiace, depresie etc.
Deoarece mulți alcaloizi prezintă proprietăți bioactive puternice, utilizarea lor ca produse farmaceutice, narcotice, stimulente și otrăvuri a fost fie adoptată, fie se află sub cercetare științifică. Morfina, un alcaloid bine-cunoscut din Papaver somniferum mac, este folosit ca medicament farmaceutic în medicina de astăzi. Chinina si codeina sunt alte doua tipuri de alcaloid utilizate în scopuri medicale. Sub supraveghere medicală și la doze prescrise medical, alcaloizii sunt utili farmacologic. Cu toate acestea, atunci când este utilizat în mod greșit unele alcaloizi pot fi toxice la doze mari. Stricnina alcaloid este, de exemplu, folosit ca o toxină extrem de eficient folosit ca pesticid împotriva vertebrelor mici.
Exemple de unii alcaloizi în plante
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
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.