Экстракция алкалоидов с помощью зонда-ультразвукатора

Алкалоиды являются биологически активными соединениями, которые могут быть эффективно извлечены из растений с помощью ультразвука. Алкалоиды проявляют широкий спектр биологических эффектов и поэтому используются в качестве фармацевтических и терапевтических средств. Ультразвуковая экстракция является предпочтительным методом получения высококачественных алкалоидных экстрактов из растительного сырья. Ультразвуковая экстракция приводит к очень высокому выходу алкалоидов, при этом время экстракции короткое, а ультразвуковое оборудование безопасно и просто в эксплуатации.

Высокоэффективная экстракция алкалоидов с помощью Power-Ultrasound

Как ультразвуковая экстракция способствует выделению алкалоидов?
При ультразвуковой экстракции используются низкочастотные ультразвуковые волны (например, частоты 20-26 кГц) и ультразвуковой эффект акустической кавитации. Высокоинтенсивные ультразвуковые волны создают кавитационные пузырьки, которые схлопываются, создавая локально энергоемкие перепады давления и температуры, а также мощные силы сдвига, которые проникают и разрушают стенки растительных клеток и растительные ткани. Поток жидкости, генерируемый кавитацией, способствует массопереносу между внутриклеточным матриксом и окружающим растворителем, так что алкалоиды эффективно высвобождаются. Для ультразвуковой экстракции алкалоидов растительный материал (например, измельченные сухие листья) помещают в растворитель, который обычно представляет собой смесь воды и органического растворителя, такого как водный этанол. Полярные растворители, такие как метанол и этанол, оказались наиболее эффективными для получения высоких выходов алкалоидов. После непродолжительной ультразвуковой обработки пульпы – состоит из растительного сырья и растворителя – Алкалоиды высвобождаются из растительных клеток и присутствуют в растворителе, откуда их можно выделить и очистить (например, с помощью ротора-испарителя).

Основные преимущества ультразвуковой экстракции алкалоидами

Ультразвуковая экстракция считается превосходным методом экстракции для выделения алкалоидов из растительного сырья, поскольку она имеет ряд преимуществ, в том числе:

1. Повышенная эффективность экстракции: Ультразвуковая экстракция позволяет увеличить выход алкалоидов более чем на 200% по сравнению с традиционными методами экстракции.
2. Сокращение времени экстракции: Ультразвуковая экстракция позволяет значительно сократить время экстракции, что позволяет быстрее и эффективнее обрабатывать большие объемы растительного материала.
3. Меньший расход растворителя: Ультразвуковая экстракция может уменьшить количество растворителя, необходимого для экстракции, что приводит к снижению расхода растворителя и уменьшению воздействия на окружающую среду.
4. Селективная экстракция: Ультразвуковая экстракция может использоваться для селективного извлечения определенных алкалоидов путем выбора подходящего растворителя, параметров процесса и температуры экстракции. По мере того, как нежелательные соединения остаются позади, чистота конечного продукта улучшается.
5. Простое масштабирование: Ультразвуковая экстракция может быть легко масштабирована для обработки больших объемов растительного материала, что делает ее пригодной для коммерческого производства. Ультразвуковые процессы могут масштабироваться линейно, что облегчает их внедрение в промышленных масштабах.

В целом, ультразвуковая экстракция обеспечивает более быстрый, эффективный и экологичный подход к выделению алкалоидов из растительного сырья.

Ультразвуковая экстракция алкалоидов из листьев сметанного дерева

Nolasco-González et al. (2022) исследовали эффективность и результативность ультразвуковой экстракции биологически активных соединений, включая фенольные соединения, алкалоиды, ацетогенины (все с высокой антиоксидантной способностью) из листьев растения вида Annona muricata (сметанное дерево). Для ультразвуковой экстракции использовали ультразвуковой аппарат зондового типа УП400С при следующих условиях: амплитуда 80%, импульсный цикл 0,7 с, в течение 4,54 мин. Общие растворимые фенолы (TSP) экстрагировали с использованием 0,5 г порошка сухих листьев и 20 мл ацетона: вода (80:20 v/v). Экстракт, полученный ультразвуком, содержал 178,48 мг/100 мл растворимых фенолов, 20,18 мг/100 мл общих флавоноидов, 27,81 мг/100 мл гидролизуемых полифенолов, 167,07 мг/100 мл конденсированных дубильных веществ, 30,44 мг/100 мл общих алкалоидов и 14,62 мг/100 мл общих ацетогенинов. Экстракт, выделенный с помощью ультразвукового аппарата зондового типа U400S (см. рисунок слева), обладал высокой антиоксидантной способностью и более высоким содержанием биологически активных соединений от ~6 до ~927 раз, чем при использовании отвара или инфузии, в зависимости от типа соединения. В образцах было идентифицировано двадцать четыре различных фенольных соединения, и ультразвуковая изоляция экстракта показала самую высокую концентрацию.
[ср. Ноласко-Гонсалес и др., 2022]

Антиоксидантная способность экстрактов получена при оптимальных условиях ультразвуковой экстракции (УЗИ), отвара и инфузии. Ультразвуковые экстракты неизменно демонстрируют значительно более высокую антиоксидантную способность.
(Исследование и график: ©Ноласко-Гонсалес и др., 2022)

ВЭЖХ-хроматограмма фенольных соединений из ультразвуково выделенного экстракта листьев Annona muricata с помощью ультразвукового аппарата UP400S.
(1) шикимовая кислота, (2) галловая кислота, (3) протокатеховая кислота, (4) неохлорогеновая кислота,
(5) 3,4-дигидроксифенилуксусная, (6) 4-гидроксибензойная кислота, (7) хлорогеновая кислота, (8) 4-гидроксифенилуксусная, (9) ваниловая кислота, (10) сиринговая кислота, (11) 3-гидроксибензойная кислота, (12) кофейная кислота, (13) 4-гидроксибензальдегид, (14) гомованилиновая кислота, (15) 3-(4-гидроксифенил), (16)-кумаровая кислота, (17) трансферуловая кислота, (18) транс-коричная кислота, (19) галлокатехин, (20) эпигаллокатехин, (21) катехин, (22) эпикатехин, (23) рутин, (24) Эллаговая кислота.
(Исследование и график: ©Ноласко-Гонсалес и др., 2022)

Lee et al. (2021) получили аналогичные подтвержденные результаты, поскольку они сообщают о в 2,3 раза большем количестве алкалоидов из листьев A. muricata, экстрагированных ультразвуком (340 Вт, 56◦C, 30 мин) по сравнению с экстракцией по Сокслету (7 ч, 80°C).

Экстракция алкалоида индола из коры корня мимозы и аяуаски с помощью ультразвукового аппарата

Кора корня мимозы, а также листья аяуаски содержат алкалоид N,N-диметилтриптамин (ДМТ). Диметилтриптамин (ДМТ) в настоящее время исследуется в клинических испытаниях на предмет его галлюциногенных эффектов и, следовательно, в качестве потенциального препарата для лечения депрессии и посттравматических стрессовых расстройств (ПТСР). Ультразвуковое исследование эффективно способствует высвобождению и выделению алкалоида из корней Mimosa hostilis и листьев Psychotria viridis (аяуаска). Ультразвуковая экстракция DMT дает высокие результаты в течение очень короткого времени. Совместимые практически с любым растворителем, ультразвуковые аппараты зондового типа Hielscher используются для производства биологически активных соединений фармацевтического класса для использования в исследовательских и медицинских учреждениях, а также для подготовки образцов перед аналитическим тестированием качества и эффективности. Таким образом, ультразвуковые аппараты Hielscher могут способствовать медицинским исследованиям DMT и ботаническим исследованиям во многих отношениях.
Наиболее распространенный источник индолового акалоида N,N-диметилтриптамина (ДМТ) в дереве юрема, его получают из корней Mimosa hostilis (широко известной как jurema preta). Аяуаска – традиционное название другого вида растения, в котором листья кустарника Psychotria viridis богаты ДМТ.
Как кора корня мимозы (также mimosa tenuiflora, кора корня мимозы Hostilis; сокращенно MHRB), так и листья аяуаски содержат различные биологически активные соединения, которые в настоящее время исследуются в клинических испытаниях на предмет их потенциала в качестве терапевтического препарата. Кора корня мимозы содержит дубильные вещества, сапонины, триптамины, алкалоиды, липиды, фитоиндолы, ксилозу, фитостеролы, глюкозиды, рамнозу, арабинозу, метоксихалконы, люпеол и кукульканины. Эти биологически активные соединения могут быть эффективно извлечены из коры корня с помощью ультразвуковых аппаратов зондового типа. Ультразвуковая экстракция является превосходным методом выделения целевых веществ, таких как алкалоиды, из растительных материалов, таких как корень мимозы, кора и листья аяуаски. Ультразвуковая обработка превосходна тем, что дает высокие урожаи в течение очень короткого времени экстракции. Мягкие технологические условия обеспечивают высочайшее качество экстракта, предотвращая нежелательную деградацию активных молекул.

Настройка экстракции для ботанической изоляции: Ультразвуковой ультразвуковой аппарат зондового типа UP400ST, вакуумный фильтр Büchi и ротор-испаритель для экстракции фитохимических веществ, таких как алкалоиды и фенолы.

Ультразвуковые аппараты Hielscher для эффективной экстракции алкалоидов

Hielscher Ultrasonics разрабатывает, производит и распространяет высокоэффективные ультразвуковые экстракторы, которые используются для научных исследований, а также для производства экстрактов фармацевтического качества.
Превосходная эффективность экстракцииУльтразвуковая экстракция является научно доказанным методом с необычайно высокой эффективностью в отношении экстракции биологически активных соединений из растений. В то время как традиционные методы часто занимают много времени (от нескольких часов до нескольких дней), ультразвуковая растительная экстракция занимает всего несколько минут.

Высокий выход экстракции и превосходное качество экстракта с ультразвуковыми аппаратами Hielscher

Ультразвуковая экстракция позволяет полностью высвободить биологически активные соединения из растительного сырья. Ультразвуковая кавитация разрушает клеточный матрикс и эффективно высвобождает биологически активные молекулы в окружающий растворитель. Сравнительные исследования показали, что ультразвуковая обработка дает более высокие выходы экстракта, чем другие методы экстракции (например, Сокслет, мацерация, отвар, инфузия). Ультразвуковая экстракция совместима с любым растворителем и позволяет использовать также очень мягкий растворитель, такой как вода или водный этанол. В соответствии с конкретными требованиями к экстракции можно выбрать полярные и неполярные растворители, и переключение между растворителями не вызывает проблем. Точный контроль параметров процесса (например, амплитуды), использование мягких растворителей и точный контроль температуры предотвращают разложение и загрязнение биологически активных соединений (например, алкалоидов, полифенолов, флавоноидов, каннабиноидов и т. д.) во время ультразвуковой экстракции.

Универсальное применение ультразвуковых аппаратов Hielscher

В то время как альтернативные методы экстракции (например, сверхкритическая CO2, экстракция растворителем, перколяция и т. д.) часто применимы только для экстракции конкретных молекул в зависимости от молекулярной массы, растворимости и термочувствительности, экстракция с помощью высокопроизводительных ультразвуковых аппаратов Hielscher позволяет проводить универсальную экстракцию любого растительного соединения. Ультразвуковая экстракция может быть надежно применена для экстракции экстрактов широкого спектра действия, содержащих биологически активные соединения, такие как полифенолы, алкалоиды, антрахиноны, флавоноиды, гликозиды, липиды, пектин и полисахариды.

Превосходная энергоэффективность и экологичность

Энергозатраты при ультразвуковой экстракции намного ниже, чем при традиционных методах экстракции лекарственных соединений из растений.

Надежность благодаря стандартизации процессов с помощью Hielscher Ultrasonics

Ультразвуковые аппараты Hielscher позволяют точно контролировать все параметры ультразвукового процесса, такие как амплитуда, интенсивность, продолжительность и температура. Параметры процесса можно легко контролировать и постоянно контролировать. Кроме того, все параметры процесса автоматически протоколируются в виде CSV-файла на встроенной SD-карте. Это позволяет оператору пересматривать прогоны ультразвуковой обработки, оптимизировать процесс экстракции и обеспечивать стабильное качество экстракции. Ультразвуковые аппараты Hielscher позволяют производителям производить растительные экстракты превосходного качества и способствуют выполнению надлежащей производственной практики (GMP).

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: