Nxjerrja e alkaloideve duke përdorur një sonda-ultrasonikë
Alkaloidet janë komponime bioaktive, të cilat mund të nxirren në mënyrë efikase nga bimët duke përdorur ultratinguj. Alkaloidet shfaqin një gamë të gjerë efektesh biologjike dhe në këtë mënyrë përdoren si farmaceutikë dhe terapeutikë. Ekstraktimi me ultratinguj është teknika e preferuar për të prodhuar ekstrakte alkaloide me cilësi të lartë nga materiali bimor. Nxjerrja me ultratinguj rezulton në rendimente shumë të larta të alkaloideve, ndërsa koha e nxjerrjes është e shkurtër dhe pajisja me ultratinguj është e sigurt dhe e lehtë për t'u përdorur.
Nxjerrja e alkaloideve me efikasitet të lartë duke përdorur ultratinguj të energjisë
Si e nxit nxjerrja me ultratinguj izolimin e alkaloideve?
Ekstraktimi me ultratinguj përdor valë ultratinguj me frekuencë të ulët (p.sh. frekuencë 20-26 kHz) dhe efektin e ultrazërit të kavitacionit akustik. Valët ultratinguj me intensitet të lartë krijojnë flluska të kavitacionit që shemben, duke gjeneruar presione dhe diferenca të temperaturës në nivel lokal të dendura me energji, si dhe forca të fuqishme prerëse, të cilat shpojnë dhe thyejnë muret e qelizave bimore dhe hapen indet bimore. Rrjedha e lëngshme e gjeneruar nga kavitacioni nxit transferimin e masës midis matricës ndërqelizore dhe tretësit përreth, në mënyrë që alkaloidet të çlirohen në mënyrë efikase. Për nxjerrjen e alkaloideve me ultratinguj, materiali bimor (p.sh. gjethet e thara të bluara) vendosen në një tretës, i cili zakonisht është një përzierje uji dhe një tretës organik si etanoli ujor. Tretësit polarë si metanoli dhe etanoli janë gjetur të jenë më efikasët për rendimente të larta të alkaloideve. Pas një trajtimi të shkurtër tejzanor të slurry – që përbëhet nga material bimor dhe tretës – alkaloidet lirohen nga qelizat bimore dhe janë të pranishme në tretës, nga ku mund të izolohen dhe pastrohen (p.sh. duke përdorur një rotor avullues).
Ultrasonikator UP400St për nxjerrjen e alkaloideve nga materiali bimor.
Përparësitë kryesore të nxjerrjes së alkaloideve me ultratinguj
Nxjerrja me ultratinguj konsiderohet si teknikë më e lartë e nxjerrjes për izolimin e alkaloideve nga materialet bimore pasi ofron disa përparësi, duke përfshirë:
- Rritja e efikasitetit të nxjerrjes: Nxjerrja me ultratinguj mund të rrisë rendimentin e alkaloideve me më shumë se 200% në krahasim me metodat tradicionale të nxjerrjes.
- Koha e reduktuar e nxjerrjes: Nxjerrja me ultratinguj mund të zvogëlojë ndjeshëm kohën e nxjerrjes, duke lejuar përpunim më të shpejtë dhe më efikas të vëllimeve të mëdha të materialit bimor.
- Konsumi më i ulët i tretësit: Nxjerrja me ultratinguj mund të zvogëlojë sasinë e tretësit të kërkuar për nxjerrjen, duke rezultuar në uljen e konsumit të tretësit dhe uljen e ndikimit mjedisor.
- Nxjerrja selektive: Nxjerrja me ultratinguj mund të përdoret për të nxjerrë në mënyrë selektive disa alkaloide duke zgjedhur tretësin e përshtatshëm, parametrat e procesit dhe temperaturën e nxjerrjes. Meqë komponimet e padëshiruara lihen pas, pastërtia e produktit përfundimtar përmirësohet.
- Lehtë për t'u rritur: Nxjerrja me ultratinguj mund të rritet lehtësisht për të trajtuar vëllime më të mëdha të materialit bimor, duke e bërë atë të përshtatshëm për prodhim komercial. Proceset tejzanor mund të shkallëzohen në mënyrë lineare, gjë që lehtëson zbatimin në shkallë industriale.
Në përgjithësi, nxjerrja me ultratinguj ofron një qasje më të shpejtë, më efikase dhe më miqësore me mjedisin për izolimin e alkaloideve nga materialet bimore.
Nxjerrja e alkaloideve tejzanor nga gjethet e pemës së gjirit
Nolasco-González et al. (2022) hetoi efektivitetin dhe efikasitetin e ekstraktimit me ultratinguj të përbërjeve bioaktive, duke përfshirë komponimet fenolike, alkaloidet, acetogjeninat (të gjitha me kapacitet të lartë antioksidues) nga gjethet e specieve bimore Annona muricata (pema soursop). Për nxjerrjen me ultratinguj, ata përdorën ultrasonikatorin e tipit sondë UP400S në kushtet e mëposhtme: amplitudë 80%, cikël pulsi 0,7 s, për 4,54 min. Fenolet totale të tretshme (TSP) u ekstraktuan duke përdorur 0,5 g pluhur gjethesh të thara dhe 20 mL aceton: ujë (80:20 v/v). Ekstrakti i prodhuar në mënyrë ultrasonike përmbante 178,48 mg/100 ml fenole të tretshme, 20,18 mg/100 ml flavonoide totale, 27,81 mg/100 ml polifenole të hidrolizueshme, 167,07 mg/100 mL 100 mg/100 ml al. 14.62 mg/100 mL acetogjeninë totale. Ekstrakti i izoluar me ultrasonikatorin e tipit sondë U400S (shih foton majtas) shfaqi një kapacitet të lartë antioksidues dhe një përmbajtje më të lartë të përbërjeve bioaktive nga ~ 6 në ~ 927 herë sesa zierja ose infuzioni, në varësi të llojit të përbërjes. Njëzet e katër komponime të ndryshme fenolike u identifikuan në mostra dhe ekstrakti i izoluar me ultratinguj prodhoi përqendrimin më të lartë.
[krh. Nolasco-González et al., 2022]
Kapaciteti antioksidant i ekstrakteve të marra nga kushtet optimale të ekstraktimit me ndihmën e ultrazërit (UAE), zierjes dhe infuzionit. Ekstraktet tejzanor tregojnë vazhdimisht kapacitet antioksidues dukshëm më të lartë.
(Studim dhe grafik: ©Nolasco-González et al., 2022)
Kromatogrami HPLC i përbërjeve fenolike nga ekstrakti i izoluar me ultratinguj i gjetheve Annona muricata duke përdorur ultrasonikatorin UP400S.
(1) acid shimic, (2) acid galik, (3) acid protocatechuik, (4) acid neoklorogjenik,
(5) 3,4-dihidroksifenilacetik, (6) acid 4-hidroksibenzoik, (7) acid klorogjenik, (8) 4-hidroksifenil acetik, (9) acid vanilik, (10) acid siringik, (11) acid 3-hidroksibenzoik , (12) acid kafeik, (13) 4-hidroksibenzaldehid, (14) acid homovanillik, (15) 3-(4-hidroksifenil), (16) acid p-kumarik, (17) acid trans-ferulik, (18) acid trans-cinamic, (19) gallocatechin, (20) epigallocatechin, (21) catechin, (22) epicatechin, (23) rutin, (24) acid ellagic.
(Studim dhe grafik: ©Nolasco-González et al., 2022)
Lee et al. (2021) kishin rezultate të ngjashme të konfirmuara pasi raportojnë 2.3 herë më shumë alkaloide nga gjethet e A. muricata të nxjerra nën ultratinguj (340 W, 56◦C, 30 min) krahasuar me nxjerrjen e Soxhlet (7 orë, 80◦C).
Ekstraktues tejzanor UIP1000hdT me trazues për nxjerrjen e alkaloideve në modalitetin batch.
Nxjerrja e alkaloidit të indolit nga lëvorja e rrënjës së Mimozës dhe Ayahuasca duke përdorur një ultratingull
Lëvorja e rrënjës së mimozës si dhe gjethet e ayahuasca përmbajnë alkaloidin N,N-dimetiltriptaminë (DMT). Dimetiltriptamina (DMT) aktualisht është hulumtuar në provat klinike për efektet e saj halucinogjene dhe për këtë arsye si një ilaç potencial për trajtimin e depresionit dhe çrregullimeve të stresit post-traumatik (PTSD). Ultratingulli promovon në mënyrë efektive lirimin dhe izolimin e alkaloidit nga rrënjët Mimosa hostilis dhe gjethet Psychotria viridis (ayahuasca). Nxjerrja me ultratinguj DMT prodhon rendimente të larta brenda një kohe shumë të shkurtër. Të pajtueshëm me pothuajse çdo tretës, ultrasonikët e tipit sondë Hielscher përdoren për prodhimin e përbërjeve bioaktive të klasit farmaceutik për përdorim në mjedise kërkimore dhe mjekësore, si dhe për përgatitjen e mostrës përpara testimit analitik të cilësisë dhe fuqisë. Prandaj, ultrasonikët Hielscher mund të lehtësojnë DMT-në mjekësore dhe kërkimin botanik në mënyra të shumta.
Burimi më i zakonshëm i akaloidit indol N,N-dimetiltriptaminë (DMT) në pemën jurema, vjen nga rrënjët Mimosa hostilis (i njohur zakonisht si jurema preta). Ayahuasca është emri tradicional për një specie tjetër bimore, në të cilën gjethet e shkurret Psychotria viridis janë të pasura me DMT.
Të dyja, lëvorja e rrënjës së mimozës (gjithashtu mimoza tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; shkurt. MHRB) dhe gjethet e ayahuasca përmbajnë komponime të ndryshme bioaktive, të cilat aktualisht janë hulumtuar në provat klinike në lidhje me potencialin e tyre si ilaç terapeutik. Lëvorja e rrënjës së mimozës përmban tanine, saponin, triptamina, alkaloide, lipide, fitoindole, ksilozë, fitosterole, glukozide, ramnozë, arabinozë, metoksikalkone, lupeol dhe kukulkaninë. Këto komponime bioaktive mund të nxirren në mënyrë efikase nga lëvorja e rrënjës duke përdorur ultrasonikë të tipit sondë. Nxjerrja me ultratinguj është teknika superiore për të izoluar substancat e synuara si alkaloidet nga materiali botanik si lëvorja e rrënjës së mimozës dhe gjethet e ayahuasca. Sonication shkëlqen duke dhënë rendimente të larta brenda një kohe shumë të shkurtër nxjerrjeje. Kushtet e buta të procesit sigurojnë cilësinë më të lartë të ekstraktit duke parandaluar degradimin e padëshiruar të molekulave aktive.
Konfigurimi i nxjerrjes për izolimin botanik: Ultrasonikator i tipit sondë UP400ST, Büchi filtër vakum dhe avullues rotor për nxjerrjen e fitokimikateve si alkaloidet dhe fenolet.
Ekstraktues tejzanor UIP2000hdT me tufë çeliku inox të klasës farmaceutike për prodhimin industrial të ekstrakteve alkaloid.
Hielscher Ultrasonicators për nxjerrjen efikase të alkaloideve
Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan ekstraktues tejzanor me performancë të lartë, të cilët përdoren për kërkime shkencore, si dhe për prodhimin e ekstrakteve të shkallës farmaceutike.
Efikasitet i lartë i nxjerrjes:Nxjerrja me ndihmën e ultrazërit është një teknikë e provuar shkencërisht me një efikasitet të jashtëzakonshëm të lartë në lidhje me nxjerrjen e përbërësve bioaktive nga bimët. Ndërsa metodat tradicionale shpesh marrin një kohë të gjatë (disa orë deri në ditë), ekstraktimi botanik me ultratinguj zgjat vetëm disa minuta.
Rendiment i lartë i nxjerrjes dhe cilësi superiore ekstrakte me ultrasonikë Hielscher
Nxjerrja e drejtuar nga ultrazëri lejon çlirimin e plotë të përbërjeve bioaktive nga materiali bimor. Kavitacioni tejzanor thyen matricën qelizore dhe lëshon molekulat bioaktive në mënyrë efikase në tretësin përreth. Studimet krahasuese treguan se sonikimi jep rendiment më të lartë të ekstraktit sesa teknikat e tjera të nxjerrjes (p.sh. Soxhlet, macerimi, zierje, infuzion). Nxjerrja me ultratinguj është e pajtueshme me çdo tretës dhe në këtë mënyrë lejon gjithashtu përdorimin e tretësve shumë të butë si uji ose etanoli ujor. Lidhur me kërkesat specifike të nxjerrjes, mund të zgjidhen tretës polare dhe jopolarë dhe kalimi ndërmjet tretësve nuk është problem. Kontrolli i saktë mbi parametrat e procesit (p.sh. amplituda), përdorimi i tretësve të butë dhe kontrolli i saktë i temperaturës parandalojnë degradimin dhe kontaminimin e përbërjeve bioaktive (p.sh. alkaloidet, polifenolet, flavonoidet, kanabinoidet etj.) gjatë ekstraktimit me ultratinguj.
Aplikimi i gjithanshëm i ultrazërit Hielscher
Ndërsa teknikat alternative të nxjerrjes (p.sh. CO2 superkritik, nxjerrja me tretës, perkolimi etj.) shpesh janë të zbatueshme vetëm për nxjerrjen e molekulave specifike në varësi të peshës molekulare, tretshmërisë dhe ndjeshmërisë ndaj nxehtësisë, ekstraktimi me ultrasonikë me performancë të lartë Hielscher lejon të gjithanshëm nxjerrja e çdo përbërje botanik. Ekstraktimi me ndihmën e ultrazërit mund të aplikohet në mënyrë të besueshme për nxjerrjen e ekstrakteve me spektër të gjerë që përmbajnë komponime bioaktive si polifenolet, alkaloidet, antrakinonet, flavonoidet, glikozidet, lipidet, pektina dhe polisakaridet.
Efikasitet i shkëlqyeshëm i energjisë dhe miqësor ndaj mjedisit
Konsumi i energjisë i nxjerrjes me ndihmën e ultrazërit është shumë më i vogël se metodat tradicionale në nxjerrjen e përbërjeve medicinale nga bimët.
Besueshmëria për shkak të standardizimit të procesit me Hielscher Ultrasonics
Ultrasonikët Hielscher lejojnë kontrollin e saktë mbi të gjithë parametrat e procesit tejzanor si amplituda, intensiteti, kohëzgjatja dhe temperatura. Parametrat e procesit mund të kontrollohen lehtësisht dhe monitorohen vazhdimisht. Për më tepër, të gjithë parametrat e procesit protokollohen automatikisht si skedar CSV në një kartë SD të integruar. Kjo i mundëson operatorit të rishikojë ekzekutimet e sonikimit, të optimizojë procesin e nxjerrjes dhe të sigurojë cilësi të qëndrueshme të ekstraktit. Ultrasonikët Hielscher u mundësojnë prodhuesve të prodhojnë ekstrakte botanike me cilësi superiore dhe të lehtësojnë përmbushjen e Praktikës së Mirë të Prodhimit (GMP).
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri në 500 ml | 10 deri në 200 ml/min | UP100H |
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP200Ht, UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 deri në 150 litra | 3 deri në 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikimeve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.
Literatura / Referencat
- 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.
Fakte që ia vlen të dihen
Çfarë janë Alkaloidet?
Alkaloidet formojnë një klasë të komponimeve azotike natyrale me peshë molekulare të ulët që gjenden shpesh si metabolitë dytësorë në mbretërinë bimore. Një alkaloid përmban të paktën një atom azoti. Alkaloidet sintetizohen biokimikisht nga një nga tre aminoacidet e mëposhtme të zakonshme – lizina, tirozina dhe triptofani.
Në bimë, alkaloidet përgjithësisht ekzistojnë si kripëra të acideve organike si acide acetike, malike, laktike, limoni, oksalik, tartarik, tanik dhe acide të tjera. Disa alkaloide të dobëta bazë (siç është nikotina) gjenden lirshëm në natyrë. Disa alkaloide gjenden gjithashtu si glikozide të sheqerit si glukoza, ramnoza dhe galaktoza, për shembull, alkaloide të grupit të solanumit (solaninë), si amide (piperinë) dhe si estere (atropinë, kokainë) të acideve organike (krh. Ramawat et. al., 2009).
Shumë alkaloide janë komponime bioaktive që shfaqin efekte medicinale ose terapeutike. Për shembull, lloje të veçanta të alkaloideve përdoren për të trajtuar sëmundje të ndryshme duke përfshirë malarinë, diabetikët, lloje të veçanta të kancerit, mosfunksionim kardiak, depresion etj.
Meqenëse shumë alkaloide tregojnë veti të forta bioaktive, përdorimi i tyre si farmaceutikë, narkotikë, stimulantë dhe helmues është miratuar ose është nën kërkime shkencore. Morfina, një alkaloid i njohur nga Papaver somniferum poppy, përdoret si ilaç farmaceutik në mjekësinë e sotme. Kinina dhe kodeina janë dy lloje të tjera alkaloide që përdoren për qëllime mjekësore. Nën mbikëqyrjen mjekësore dhe në doza të përshkruara mjekësore, alkaloidet janë farmakologjikisht të dobishëm. Megjithatë, kur përdoren gabimisht, disa alkaloide mund të jenë toksike në doza të larta. Striknina alkaloide përdoret për shembull si një toksinë shumë efektive që përdoret si pesticid kundër rruazave të vogla.
Shembuj të disa alkaloideve në bimë
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 prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratori te madhësia industriale.