Ekstrakcija alkaloidov s sondo-ultrasonicatorjem

Alkaloidi so bioaktivne spojine, ki jih je mogoče učinkovito izvleči iz rastlin z ultrasonikacijo. Alkaloidi izkažejo široko paleto bioloških učinkov in se s tem uporabljajo kot farmacevtiki in terapevti. Ultrazvočno ekstrakcijo je prednostna tehnika za proizvodnjo visokokakovostnih alkaloidnih izvlekov iz rastlinskega materiala. Ultrazvočna ekstrakcija ima zelo visoke alkaloidne donose, medtem ko je čas ekstrakcije kratek in ultrazvočna oprema je varen in enostaven za delovanje.

Visoko učinkovita ekstrakcija alkaloidov z uporabo power-ultrazvoka

Kako ultrazvočna ekstrakcija spodbuja izoliranje alkaloidov?
Ultrazvočna ekstrakcija uporablja nizko frekvenčni ultrazvočni valovi (npr. 20-26kHz frekvenca) in ultrazvočni učinek akustične kavitacije. Ultrazvočni valovi visoke intenzivnosti ustvarjajo kavitacijo mehurčke, ki se zrušijo, ustvarjajo lokalno energijsko gosto tlačno in temperaturno razliko, pa tudi močne omejevalne sile, ki perforirajo in razbijo stene rastlinskih celic in rastlinsko tkivo odprto. Tekoči tok, ki nastane s kavitacijo, spodbuja prenos mase med znotrajcelijo in okoliškim topilom, tako da se alkaloidi učinkovito sproščajo. Za ultrazvočno ekstrakcijo alkaloidov se rastlinski material (npr. zmleto posušeni listje) postavi v topilo, ki je običajno mešanica vode in organskega topila, kot je vodni etanol. Ugotovili so, da so polarna topila, kot sta metanol in etanol, najučinkovitejša za visoke alkaloidne donose. Po krajšem ultrazvočnem zdravljenju blata – sestoji iz rastlinskega materiala in vehikla – alkaloidi se sproščajo iz rastlinskih celic in so prisotni v topilu, od koder jih je mogoče izolirano in prečiščevati (npr. z rotorjem- izhlapevalnikom).

Glavne prednosti ultrazvočnega ekstrakcije alkaloidov

Ultrazvočno ekstrakcijo se šteje kot vrhunska tehnika ekstrakcije za izoliranje alkaloidov iz rastlinskih materialov, saj ponuja več prednosti, vključno z:

1. Večja učinkovitost ekstrakcije: Ultrazvočna ekstrakcija lahko poveča donos alkaloidov za več kot 200% v primerjavi s tradicionalnimi metodami ekstrakcije.
2. Skrajšan čas ekstrakcije: Ultrazvočno ekstrakcijo lahko bistveno skrajša čas ekstrakcije, kar omogoča hitrejšo in učinkovitejšo obdelavo velikih količin rastlinskega materiala.
3. Manjša poraba topil: Ultrazvočna ekstrakcija lahko zmanjša količino topila, potrebnega za ekstrakcijo, kar ima za posledico zmanjšano porabo topil in zmanjšan vpliv na okolje.
4. Selektivno pridobivanje: Ultrazvočno ekstrakcijo lahko uporabimo za selektivno ekstrakcijo določenih alkaloidov z izbiro ustreznega topila, procesnih parametrov in temperature ekstrakcije. Ker nezaželene spojine ostanejo za seboj, se izboljša čistost končnega izdelka.
5. Enostavno za povešati: Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče enostavno povišanje navzgor za obravnavo večjih količin rastlinskega materiala, zaradi česar je primeren za komercialno proizvodnjo. Ultrazvočni procesi se lahko merila lineano, kar olajša izvajanje v industrijskem obsegu.

Na splošno ultrazvočna ekstrakcija ponuja hitrejši, učinkovitejši in okolju prijaznejši pristop k izoliranju alkaloidov iz rastlinskih materialov.

Ultrazvočni alkaloid ekstrakcija iz listje kislo drevo

Nolasco-González et al. (2022) je raziskoval učinkovitost in učinkovitost ultrazvočnega ekstrakcije bioaktivnih spojin, vključno s fenolskimi spojinami, alkaloidi, acetogenini (vsi z visoko antioksidacitno zmogljivostjo) iz listja rastlinskih vrst Annona muricata (soursop tree). Za ultrazvočno ekstrakcijo so uporabili ultrasonikator UP400S tipa sonde pod naslednjimi pogoji: 80% amplitude, 0,7 s impulzni cikel, za 4,54 min. Skupaj topni fenoli (TSP) so bili izvleči z uporabo 0,5 g suhega listja v prahu in 20 ml acetona: voda (80:20 v/v). Ultrazvočno proizveden ekstrakt je vseboval 178,48 mg/100 ml topnih fenolov, 20,18 mg/100 ml vseh flavonoidov, 27,81 mg/100 ml hidrolizljivih polifenola, 167,07 mg/100 ml kondenzovanih tanina, 30,44 mg/100 ml totalnih alkaloida i 14,62 mg/100 mL totalnih acetogenina. Izvleček, izoliran z ultrasonikatorjem tipa U400S (glej sliko levo), je bil od ~6 do ~927-kratni od dekokcije ali infundiranja, odvisno od vrste spojine, visoko vsebnostjo bioaktivnih spojin. V vzorcih je bilo ugotovljenih 24 različnih fenoličnih spojin, ultrazvočno izolirani ekstrakt pa je ustvaril najvišjo koncentracijo.
[prim. Nolasco-González et al., 2022]

Antioksidacialna zmogljivost ekstraktov, pridobljenih z optimalnimi pogoji ekstrakcije z ultrazvokom (UAE), dekokcije in infuzije. Ultrazvočni ekstrakti dosledno kažejo bistveno večjo antioksidativnost zmogljivosti.
(Študija in grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

HPLC kromatogram fenoličnih spojin iz ultrazvočno izoliranega ekstrakta annona muricata listov z uporabo ultrazvočnega UP400S.
(1) shikimična kislina, (2) galska kislina, (3) protokatehunska kislina, (4) neoklorogena kislina,
(5) 3,4-dihidroksifenilacet, (6) 4-hidroksibenzoinska kislina, (7) klorogena kislina, (8) 4-hidroksifenil-acet, (9) vanilna kislina, (10) sirilna kislina, (11) 3-hidroksibenzoinska kislina, (12) kofeinska kislina, (13) 4-hidroksibenzaldehid, (14) homovanilna kislina, (15) 3-(4-hidroksifenil), (16) p-kupenska kislina, (17) trans-ferulna kislina, (118) transcinamička kislina, (19) galokatechin, (20) epigallokatechin, (21) catechin,(22) epicatechin, (23) rutin, (24) ellagična kislina.
(Študija in grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) je imel podobne potrjene rezultate, saj poročajo 2,3-krat več alkaloidov iz A. muricata listje, ekstrahiranje pod ultrasonikacijo (340 W, 56-C, 30 min) v primerjavi z ekstrakcijo Soxhlet (7 h, 80-C).

Indol alkaloid ekstrakcija iz Mimosa Root Bark in Ayahuasca z uporabo Ultrasonicator

Mimosa korenske kore in ayahuasca listje vsebuje alkaloid N,N-dimetiltiltryptamine (DMT). Dimetiltiltriptamin (DMT) se trenutno raziskuje v kliničnih preskušanjih zaradi halucinogenih učinkov in zato kot potencialno zdravilo za zdravljenje depresije in posttravmatskih stresnih motenj (PTSD). Ultrasonication učinkovito spodbuja sproščanje in izolacijo alkaloid iz mimosa hostilis korenine in Psychotria viridis listje (ayahuasca). Ultrazvočni DMT ekstrakcija proizvaja visoke donose v zelo kratkem času. Združljivi s skoraj vsako vehikel, Hielscher probe tipa ultrasonicatorji se uporabljajo za proizvodnjo farmacevtskih bioaktivnih spojin za uporabo pod raziskovalnimi in medicinskimi nastavitvami, kot tudi za pripravo vzorcev pred analitičnim testiranjem kakovosti in potenco. Zato, Hielscher ultrasonicators lahko olajša medicinske DMT in botanične raziskave na številne načine.
Najpogostejši vir indolskega akaloida N,N-dimetiltiltryptamine (DMT) na drevesu Jurema, izvira iz Mimosa hostilis korenin (splošno znan kot jurema preta). Ayahuasca je tradicionalno ime za drugo rastlinsko vrsto, v kateri so listje grma Psychotria viridis bogati z DMT.
Oba, mimosa korenske laje (tudi mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; kratica. MHRB) in ayahuasca listje vsebujejo različne bioaktivne spojine, ki so trenutno raziskane v kliničnih preskušanjih glede njihovega potenciala kot terapevtsko zdravilo. Koreninsko koro mimoze vsebuje tanine, saponine, triptamine, alkaloide, lipide, fitoindole, ksilozo, fitosterole, glukozide, rhamnose, arabinoze, metoksihalkone, lupeol in kukulkane. Te bioaktivne spojine se lahko učinkovito izvlečejo iz korenskega laja z uporabo ultrazvočnihtorjev tipa sonde. Ultrazvočno ekstrakcijo je vrhunska tehnika za izoliranje ciljnih snovi, kot so alkaloidi iz botaničnega materiala, kot so mimoza korensko korovje in ayahuasca listje. Sonication se odlično daje visoke donose v zelo kratkem času ekstrakcije. Blagi procesni pogoji zagotavljajo najvišjo kakovost ekstrakta, ki preprečuje neželeno degradacijo aktivnih molekul.

Nastavitev ekstrakcije za botanično izoliranje: ultrazvočnikator tipa sonde UP400St, Büchi vakumski filter in rotor-izparilec za ekstrakcijo fitokemikov, kot so alkaloidi in fenoli.

Hielscher Ultrasonicators za učinkovito ekstrakcijo alkaloidov

Hielscher Ultrasonics designs, proizvaja in distribuira visoko zmogljene ultrazvočne ekstraktorje, ki se uporabljajo za znanstvene raziskave, kot tudi za proizvodnjo farmacevtskih izvlekov.

Hielscher Ultrasonicators za vrhunsko učinkovitost ekstrakcije

Ultrazvočno podprto ekstrakcijo je znanstveno dokazana tehnika z izredno visoko učinkovitostjo v zvezi z ekstrakcijo bioaktivnih spojin iz rastlin. Medtem ko tradicionalne metode pogosto trajajo dolgo časa (nekaj ur do dni), ultrazvočno botanično ekstrakcijo traja le nekaj minut.

Visoko ekstrakcijo donos in vrhunsko kakovost ekstrakta s Hielscher Ultrasonicators

Ultrazvok-pogon ekstrakcija omogoča popolno sproščanje bioaktivnih spojin iz rastlinskega materiala. Ultrazvočna kavitacija razdre celično matriko in učinkovito sprošča bioaktivne molekule v okoliško topilo. Primerjalne študije so pokazale, da sonikacija daje večje donose ekstrakta kot druge tehnike ekstrakcije (npr. Soxhlet, maceration, decoction, infuzija). Ultrazvočna ekstrakcija je združljiva s katero koli vehikel in s tem omogoča tudi uporabo zelo blagega topila, kot je voda ali vodni etanol. V zvezi s posebnimi zahtevami za ekstrakcijo se lahko izberejo polarna in nepolarna topila, zamenjava med topili pa ni nobena težava. Natančen nadzor nad procesnimi parametri (npr. amplitude), uporaba blagih topil in natančno uravnavanje temperature preprečujejo razgradnja in kontaminacijo bioaktivnih spojin (npr. alkaloidov, polifenolov, flavonoidov, cannabinoidov itd.) med ultrazvočnim ekstrakcijo.

Vsestranska uporaba Hielscher Ultrasonicators

Medtem ko se alternativne tehnike ekstrakcije (npr. superkritična CO2, ekstrakcija topil, perkolacija itd.) pogosto uporabljajo le za ekstrakcijo specifičnih molekul, odvisno od molekularne mase, topnosti in toplotne občutljivosti, ekstrakcija z Hielscherjevimi ultrazvočnimi zdravili omogoča vsestransko ekstrakcijo vseh botaničnih spojin. Ultrazvočno podprto ekstrakcijo je mogoče zanesljivo uporabiti za ekstrakcijo izvlekov širokega spektra, ki vsebujejo bioaktivne spojine, kot so polifenoli, alkaloidi, antrakinoni, flavonoidi, glikozidi, lipidi, pektin in polisaharidi.

Odlična energetska učinkovitost in prijaznost do okolja

Poraba energije ekstrakcije z ultrazvočno pomočjo je daleč manj kot tradicionalne metode pri pridobivanju zdravilnih spojin iz rastlin.

Zanesljivost zaradi standardizacije procesov s Hielscher Ultrasonics

Hielscher ultrasonicators omogočajo natančna nadzor nad vsemi ultrazvočni proces parametri, kot so amplitude, intenzivnost, trajanje, in temperatura. Parametre procesa je mogoče enostavno nadzorovati in jih nenehno spremljati. Poleg tega so vsi procesni parametri samodejno protokolani kot datoteka CSV na vgrajeni SD kartici. To omogoča operaterju, da revidira sonication teče, optimizirati postopek ekstrakcije in zagotoviti dosledno kakovost ekstrakta. Hielscher ultrasonicatorji proizvajalcem omogočajo izdelavo botaničnih izvlekov vrhunske kakovosti in olajšajo izpolnjevanje Dobre proizvodne prakse (GMP).

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: