Artemisinin se lahko učinkovito izvleče z visoko zmogljivostjo sonication. Ultrazvočno ekstrakcijo daje zelo visoke donose artemizinina z uporabo blagih topil. Proces ekstrakcije, ki uporablja ultrazvok, se drastično pospeši. Pogoji obdelave pri ultrazvočnih ekstraktorjih so natančno kontrolni, kar omogoča preprečevanje razgradnje biomolekule artemisinina, občutljivega na toploto.

Artemisinin ekstrakcija

Artemisinin je bioaktivna molekula, prisotna v trihomskih žlezah rastline Artemisia annua, ki se uporablja kot zdravilo proti malariji in kaže visok potencial kot zdravilo za zdravljenje več drugih bolezni, vključno z rakom in SARS-CoV-2. Tradicionalna metoda ekstrakcije vključuje strupene topila in je drag, sub-optimalen proces. Za izdelavo artemisinina v velikem obsegu v okolju in ekonomsko ugodnih pogojih je potrebna učinkovita in zelena tehnika ekstrakcije. Ultrazvočno ekstrakcijo je široko uveljavljen način ekstrakcije, ki se lahko uporablja v kombinaciji z vodo ali etanol kot nestrupena topila. Ultrazvočno ekstrakcijo je bilo že dokazano, da panj visoke artemisinin pridelke, tako da artemisinin proizvodnja lahko hitro lestvico na velike količine. Ultrazvočna ekstrakcijo opreme za obdelavo in in-line predelavo na industrijski ravni je takoj na voljo.

Ultrazvočno ekstrakcija artemisinina iz Artemisia annua

Uporaba električnega ultrazvoka za ekstrakcijo se razlikuje od drugih metod ekstrakcije v različnih večjih dejavnikih, vključno z donosom, časom ekstrakcije, prijaznosti do okolja in stroškovno učinkovitostjo.

Pomanjkljivosti tradicionalnega ekstrakcije artemisinina

Tradicionalne metode ekstrakcije artemizinina so zamudne, lahko poškodujejo bioaktivne molekule artemisinin zaradi visokih temperatur, ki se uporabljajo, in imajo visok vpliv na okolje zaradi organskih topil, ki se uporabljajo pri visokih temperaturah. Poleg tega je v nadaljnjem postopku potrebno obsežno čiščenje, da se odstranijo nečistoče iz surovega ekstrakta.

Prednosti ultrazvočni artemisinin ekstrakcija

Uporaba moči ultrazvok za ekstrakcijo ima več pozitivnih učinkov, ki se intenzivneje ekstrakcijo proces: Visoko zmogljivost ultrazvok ustvarja akustično kavitacijo. Ta akustična kavitacija spodbuja botanično ekstrakcijo s celično motnjo, tako da so zajeti biomolekuli izpuščeni iz celične matrice rastline. Poleg tega kavitacialne sile intenzivne množični prenos biomolekulov, kot je artemisinin učinkovito v okoliško topilo. Delovno načelo ultrazvočnega ekstrakcije lahko prispevamo k povsem mehanskim silam kavitacije. To pomeni, da je sonication netermalna, ne-kemična tehnika ekstrakcije. Biti netermalna tehnika ekstrakcije naredi ultrazvočno ekstrakcijo še posebej ugodno, saj artemisinin je termično občutljiva spojina, kar pomeni višje temperature (npr. 70 °C) bo povzročila njegovo razgradnja. Zato Artemisia annua L. ni bilo mogoče v vroči vodi vkuhati, da bi dobili artemisinin.

Zelena topila za ultrazvočno ekstrakcijo artemizinina

Klasična ekstrakcijo topila, ki se uporabljajo za proizvodnjo artemizinina, vključujejo heksane, naftni eter ali diklorometan. Ekstrakcija na ultrazvok je združljiva s topilom, vključno z blagimi, zelenimi topili, kot sta etanol ali voda. Ultrazvočna ekstrakcija artemisinina z etanolom je enako učinkovita v primerjavi z ostra topila. Ker artemisinin izkaže slabo vodo topnost ciklodektrini se lahko uporablja za izboljšanje ultrazvočno hladno vodo ekstrakcijo artemisinina.

Kaj naredi Ultrasonic Artemisinin ekstrakcija tako učinkovito?

Da bi razumeli prednosti ultrazvočno podprtega ekstrakcije, je treba razumeti delovno načelo električnega ultrazvoka. Mehanizem za intenzivne ekstrakcije električnega ultrazvoka se pripiše predvsem pojavu akustične kavitacije. Ultrazvočna kavitacija povzroča trke med delci botanične biomase (kot so Artemisia annua L. list), kar ima za rezultat medpartikularno frakcijo in zmanjšanje velikosti delcev. Ko se kavitacijni mehurčki zrušijo na površini trdnih rastlin, erozija in sonoporacija še povečata površino delcev. S tem se intenzivni prenos mase olajša sproščanje molekul, kot so beljakovine, lipidi, sladkorji, vitamini, antioksidanti, fito-kemikalije (npr. artemisinin) in prehranska vlakna. Ultrazvočno ustvarjene omejevalne sile izboljšajo penetracijo topila v celično matriko botanične snovi in izboljšajo prejemljivost celičnih membran. Ti mehanizmi moči ultrazvočni so odgovorni za pomembno intenzivnost procesa, dosežena, ko se ultrasonication uporablja za botanično ekstrakcijo.

Močni ultrazvočni valovi motijo celično strukturo botanikov, sproščajo bioaktivne spojine in spodbujajo prenos mase med rastlinskimi materiali in topilom (npr. etanol).

Raziskave dokazano rezultati ultrazvočni artemisinin ekstrakcija

Za preiskavo učinkovitosti in praktičnosti ultrazvočnega izvlečka artemizinina iz list artemizije annua je bilo izvedenih več znanstvenih študij.

Briars in Paniwnyk je pokazala, "da ultrazvok pri nizkih temperaturah poveča donos artemizinina, izvlečenega iz A. annua za okoli 58% in ekstrakti se zdijo čistejši v primerjavi s konvencionalnim strmim; zato ima uporaba ultrazvoka med ekstrakcijo možnost za proizvodnjo zdravljenja, ki temeljijo na nižjih stroških artemizinina." (Briars in Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) je raziskoval ultrazvočno ekstrakcijo artemizinina z uporabo propilenglikol metil etra (PGME) kot topila. Ultrazvočno proizveden artemizinin ekstrakt je bil analiziran z uporabo Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Rezultati analize so poudarili kakovost ekstrakta. Zaradi dobre procesne ponovljivosti in stabilnosti ekstrahiranega artemizinina ultrazvočno podprto ekstrakcijo z uporabo zelene in učinkovite monoeter propilenglikol metil etra (PGME) kot topilo kaže velike možnosti pri ekstrakciji in ločevanju bioaktivnih molekul iz botanika. Ultrazvočna ekstrakcija z uporabo propilen glikol metil etra (PGME) kot topilo je povzročilo visoko splošno učinkovitost ekstrakcije in visoke donose artemizinina. (prim. Zhang et al., 2017)

V drugi študiji, Zhang et al. (2020) predstavlja ultrazvočno ekstrakcijo artemisinina z uporabo hidroksipropil-β-ciklodektrina. Dodatek ciklodektrina izboljša sproščanje slabo topne spojine artemisinina v vodi in omogoča uporabo vode kot topila z dobro ekstrakcijo. Ultrazvočna ekstrakcija v kombinaciji s ciklodektrinom je povečala artemizinin na 8,66 mg/g, kar je bistveno več od ustrezne količine 1,70 mg/g, pridobljene v vodi.

Ultrazvočni ekstraktorji visoke zmogljivosti za artemizinin proizvodnjo

Visoko zmogljeni ultrazvočni sistemi za ekstrakcijo iz Hielscher Ultrasonics se uporabljajo po vsem svetu na R&D, majhna, srednje velika in popolnoma komercialna raven proizvodnje v različnih panogah, kot so prehransko dopolnilo, prehransko dopolnilo in farmacevtska proizvodnja. Visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji povečujejo proces ekstrakcije in s tem povečujejo donosnost, s čimer izboljšujejo splošno učinkovitost visokokakovostne proizvodnje ekstraktov. Hielscher Ultrasonics ponuja ekstrakcijo opreme za vsako prostornino / procesno zmogljivost. Ima izkušnje z botanično ekstrakcijo za več kot 25 let, Hielscher Ultrasonics je vaš zaupanja vreden partner za visoko zmogljivost ultrazvočno ekstrakcijo iz Artemisia annua!

Visokokakovostni, najmotejni ultrazvočni

Pametne funkcije Ultrasonicators Hielscher so zasnovane tako, da zagotavljajo zanesljivo delovanje, ponovljive rezultate in prijaznost uporabnika. Do operativnih nastavitev je mogoče enostavno dostopati in klicati preko intuitivnega menija, do katerega lahko dostopate prek digitalnega barvnega zaslona na dotik in daljinskega upravljalnika brskalnika. Zato se vsi pogoji obdelave, kot so neto energija, skupna energija, amplituda, čas, tlak in temperatura, samodejno zapišejo na vgrajeno SD kartico. To vam omogoča, da revidirati in primerjati prejšnje sonication teče in optimizirati artemisinin ekstrakcijo proces za najvišjo učinkovitost.
Hielscher Ultrasonics sistemi se uporabljajo po vsem svetu za izdelavo visokokakovostnih botaničnih izvlekov. Hielscher industrijski ultrasonicatorji lahko brez težav zaženejo visoke amplitude v neprekinjenem delovanju (24/7/365). Amplitude do 200μm je mogoče enostavno neprekinjeno ustvarjati s standardnimi sonotrodi (ultrazvočne sonde / rogovi). Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi. Zaradi svoje robustnosti in nizkega vzdrževanja so naši ultrazvočni sistemi za ekstrakcijo običajno nameščeni za zahtevne aplikacije in v zahtevnih okoljih.

Kontaktirajte nas zdaj, da izveste več o ultrazvočni ekstrakciji artemisinina iz artemisia annua rastline. Z veseljem vam bomo poslali informacije o naših ultrazvočnih sistemih za ekstrakcijo in določanju cen! Naše dobro izkušeno osebje bo z veseljem razpravljalo o vaši zahtevi za prijavo in obdelavo z vami!
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: