Artemisinin poate fi extras eficient folosind sonicare de înaltă performanță. Extracția cu ultrasunete oferă randamente foarte mari de artemisinin folosind solvenți ușori. Procesul de extracție care aplică ultrasunete este accelerat drastic. Condițiile de prelucrare în extractoare cu ultrasunete sunt precis controlabile, ceea ce permite prevenirea degradării artemisinin biomolecule sensibile la căldură.

Artemisinin extracție

Artemisinin este o moleculă bioactivă prezentă în glandele trichome ale plantei Artemisia annua, care este folosită ca medicament anti-malarie și prezintă un potențial ridicat ca medicament pentru tratamentul mai multor alte boli, inclusiv cancerul și SARS-CoV-2. Metoda tradițională de extracție implică solvenți toxici și este un proces costisitor, suboptimal. Pentru a produce artemisinin pe scară largă în condiții favorabile mediului și economic, este necesară o tehnică de extracție eficientă și verde. Extracția cu ultrasunete este o metodă de extracție stabilită pe scară largă care poate fi utilizată în combinație cu apă sau etanol ca solvenți non-toxici. Extracția cu ultrasunete a fost deja dovedit a stup randamente ridicate artemisinin, astfel încât producția de artemisinin poate fi scalată rapid la volume mari. Echipamente de extracție cu ultrasunete pentru lot și prelucrarea în linie la nivel industrial este ușor disponibil.

Extracția cu ultrasunete a Artemisinin din Artemisia annua

Utilizarea ultrasunetelor de putere pentru extracție excelează alte metode de extracție în diferiți factori majori, inclusiv randamentul, timpul de extracție, protecția mediului și eficiența costurilor.

Dezavantajele extracției tradiționale artemisinin

Metodele tradiționale de extracție pentru artemisinin sunt consumatoare de timp, pot deteriora moleculele bioactive artemisinin datorită temperaturilor ridicate aplicate și au un impact ridicat asupra mediului datorită solvenților organici utilizați la temperaturi ridicate. În plus, în procesul din aval este necesară o purificare extinsă pentru a elimina impuritățile din extractul brut.

Avantajele extracției artemisinin cu ultrasunete

Aplicarea ultrasunetelor de putere pentru extracție are mai multe efecte pozitive care intensifică procesul de extracție: Ultrasunetele de înaltă performanță creează cavitație acustică. Această cavitație acustică promovează extracția botanică prin întreruperea celulelor, astfel încât biomoleculele prinse sunt eliberate din matricea celulară a plantei. În plus, forțele cavitaționale intensifică transferul în masă care transportă biomoleculele, ar fi artemisinin eficient în solventul înconjurător. Principiul de lucru al extracției cu ultrasunete poate fi contribuit la forțele pur mecanice de cavitație. Aceasta înseamnă sonicare este o tehnică non-termice, non-chimice de extracție. Fiind o tehnică de extracție non-termică face extracția cu ultrasunete deosebit de favorabilă, deoarece artemisinin este un compus sensibil termic, ceea ce înseamnă că temperaturile mai ridicate (de exemplu, 70 ° C) vor provoca descompunerea acestuia. În consecință, Artemisia annua L. nu a putut fi fiartă în apă fierbinte pentru a obține artemisinin.

Solvenți verzi pentru extracția artemisinin cu ultrasunete

Solvenții clasici de extracție utilizați pentru producția de artemisinin includ hexan, eter de petrol sau diclormetan. Extracția cu ultrasunete este compatibilă cu orice solvent, inclusiv solvenții ușori, verzi, ar fi etanolul sau apa. Extracția cu ultrasunete a artemisinin cu etanol este la fel de eficientă în comparație cu solvenții duri. Ca artemisinin prezintă ciclodextrine solubilitate în apă săraci pot fi folosite pentru a îmbunătăți extracția cu ultrasunete de apă rece de artemisinin.

Ce face extracția artemisinin cu ultrasunete atât de eficient?

Pentru a înțelege avantajele extracției asistate ultrasonically, principiul de lucru al ultrasunetelor de putere trebuie înțeles. Mecanismul de intensificare a extracției ultrasunetelor de putere este atribuit în principal fenomenului de cavitație acustică. Cavitația cu ultrasunete provoacă coliziuni între particulele de biomasă botanică (cum ar fi Artemisia annua L. frunze), ceea ce duce la fracționarea interparticulară și reducerea dimensiunii particulelor. Când bulele de cavitație se prăbușesc pe suprafața solidelor vegetale, eroziunea și sonoporarea măresc și mai mult suprafața particulelor. Transferul de masă intensificat facilitează astfel eliberarea de molecule, ar fi proteine, lipide, zaharuri, vitamine, antioxidanți, fito-chimice (de exemplu, artemisinin) și fibre dietetice. Forțele de forfecare generate ultrasonically îmbunătățesc penetrarea solventului în matricea celulară a materiei botanice și îmbunătățesc permeabilitatea membranelor celulare. Aceste mecanisme de ultrasunete de putere sunt responsabile pentru intensificarea semnificativă a procesului realizat atunci când ultrasonication este aplicat pentru extracție botanică.

Undele cu ultrasunete de putere perturbă structura celulară a plantelor botanice, eliberează compușii bioactivi și promovează transferul de masă între materialul vegetal și solvent (de exemplu, etanol).

Rezultate dovedite de cercetare de extracție artemisinin cu ultrasunete

Mai multe studii științifice au fost întreprinse pentru a investiga eficiența și practicabilitatea extracției artemisinin cu ultrasunete din frunze de Artemisia annua.

Briars și Paniwnyk au arătat "că ultrasunetele la temperaturi scăzute cresc randamentul artemisininului extras din A. annua cu aproximativ 58%, iar extractele par mai pure în comparație cu înmuierea convențională; prin urmare, utilizarea ultrasunetelor în timpul extracției are potențialul de a produce tratamente pe bază de artemisinin cu costuri mai mici." (Briars și Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) investigat extracția artemisinin cu ultrasunete folosind propilenglicol metil eter (PGME) ca solvent. Extract de artemisinin produs ultrasonically a fost analizat folosind Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Rezultatele analizei au subliniat calitatea extractului. Datorită repetabilității procesului bun și stabilității artemisininului extras, extracția asistată ultrasonically folosind verde și eficient monoeter propilenglicol metil eter (PGME) ca solvent arată perspective mari în extracția și separarea moleculelor bioactive de botanică. Extracția cu ultrasunete folosind propilenglicol metil eter (PGME) ca solvent a dus la o eficiență generală ridicată de extracție și randamente ridicate de artemisinin. (cf. Zhang et al., 2017)

Într-un alt studiu, Zhang et al. (2020) prezintă extracția cu ultrasunete a artemisinin folosind hidroxipropil-β-ciclodextrină. Adăugarea de ciclodextrină îmbunătățește eliberarea artemisinin compus slab solubil în apă și permite utilizarea apei ca solvent cu randamente bune de extracție. Extracția cu ultrasunete în combinație cu ciclodextrină a crescut cantitatea de artemisinin la 8,66 mg / g, ceea ce este semnificativ mai mult decât cantitatea corespunzătoare de 1,70 mg / g obținută în apă.

Extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru producția de artemisinin

Sisteme de extracție cu ultrasunete de înaltă performanță de la Hielscher Ultrasonics sunt utilizate în întreaga lume pe R&D, niveluri de producție mici, medii și complet comerciale în diverse industrii, ar fi în industria alimentară, suplimente alimentare și producția farmaceutică. Extractoarele cu ultrasunete de înaltă performanță intensifică procesul de extracție și cresc randamentul, îmbunătățind astfel eficiența generală a producției de extracte de înaltă calitate. Hielscher Ultrasonics oferă echipamente de extracție pentru orice volum / capacitate de proces. Având experiență în extracția botanică pentru mai mult de 25 de ani, Hielscher Ultrasonics este partenerul tău de încredere pentru extracție cu ultrasunete de înaltă performanță de la Artemisia annua!

Ultrasonicatoare de înaltă performanță, de ultimă generație

Caracteristicile inteligente ale ultrasonicators Hielscher sunt concepute pentru a garanta funcționare fiabilă, rezultate reproductibile și ușurință în utilizare. Setările operaționale pot fi accesate și apelate cu ușurință prin intermediul unui meniu intuitiv, care poate fi accesat prin intermediul afișajului tactil color digital și al telecomenzii browserului. Prin urmare, toate condițiile de procesare, ar fi energia netă, energia totală, amplitudinea, timpul, presiunea și temperatura sunt înregistrate automat pe un card SD încorporat. Acest lucru vă permite să revizuiască și să compare ruleaza sonicare anterioare și pentru a optimiza procesul de extracție artemisinin la cea mai mare eficiență.
Hielscher Ultrasonics sisteme sunt utilizate în întreaga lume pentru fabricarea de extracte botanice de înaltă calitate. Hielscher ultrasonicators industriale pot rula cu ușurință amplitudini mari în funcționare continuă (24/7/365). Amplitudini de până la 200μm pot fi generate cu ușurință continuu cu sonotrodes standard (sonde cu ultrasunete / coarne). Pentru amplitudini chiar mai mare, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile. Datorită robusteței lor și întreținerii scăzute, sistemele noastre de extracție cu ultrasunete sunt frecvent instalate pentru aplicații grele și în medii solicitante.

Contactați-ne acum pentru a afla mai multe despre extracția cu ultrasunete a artemisinin din planta Artemisia annua. Ne-ar fi bucuros să vă trimită informații despre sistemele noastre de extracție cu ultrasunete și de stabilire a prețurilor! Personalul nostru cu experiență va fi bucuros să discute cu dvs.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre: