Alkaloidno vađenje pomoću sonde-ultrazvučnog

Alkaloidi su bioaktivna jedinjenja, koja se mogu efikasno izvući iz biljaka pomoću ultrazvučnosti. Alkaloidi ispoljavaju širok spektar bioloških efekata i time se koriste kao farmaceutski i terapeutski. Ultrazvučno vađenje je poželjna tehnika proizvodnje visokokvalitetnih alkaloidnih ekstrakata iz biljnog materijala. Ultrazvučno izvlačenje rezultira veoma visokim alkaloidnim prinosima, dok je vreme izvlačenja kratko i ultrazvučna oprema je bezbedna i laka za rad.

Visokoefikasno vađenje alkaloida pomoću Power-Ultrasound

Kako ultrazvučno vađenje promoviše izolaciju alkaloida?
Ultrazvučno vađenje koristi niskofrekventne ultrazvučne talase (npr. frekvenciju od 20-26kHz) i ultrazvučni efekat akustične kavitacije. Ultrazvučni talasi visokog intenziteta stvaraju mehuriće kavitacije koji se urušavaju, stvarajući lokalno energetski gust pritisak i temperaturne različnosti, kao i snažne sile, koje perforiraju i razbijaju zidove biljnih ćelija i otvaraju biljno tkivo. Tečni protok generisan kavitacijom promoviše masovni prenos između intracellularne matrice i okolnog rastvarače tako da se alkaloidi efikasno oslobađaju. Za ultrazvučno vađenje alkaloida, biljni materijal (npr. mleveno sušeno lišće) se smešta u rastvarač, što je obično mešavina vode i organskog rastvarača kao što je aqueous etanol. Utvrđeno je da su polarni rastvarači kao što su metanol i etanol najefikasniji za visoke alkaloidne prinose. Nakon kratkog ultrazvučnog tretmana mulja – sastoji se od biljnog materijala i rastvarače – alkaloidi se oslobađaju iz biljnih ćelija i prisutni su u rastvaraču, odakle mogu biti izolovani i pročišćeni (npr. korišćenjem rotor-isparavača).

Glavne prednosti ultrazvučnog vađenja alkaloida

Ultrazvučno vađenje se smatra superiornom tehnikom ekstrakcije za izolaciju alkaloida od biljnih materijala jer nudi nekoliko prednosti, uključujući:

1. Povećana efikasnost ekstrakcije: Ultrazvučno vađenje može da poveća prinos alkaloida za više od 200% u poređenju sa tradicionalnim metodama ekstrakcije.
2. Skraćeno vreme izvlačenja: Ultrazvučno vađenje može značajno da skrati vreme ekstrakcije, omogućavajući bržu i efikasniju obradu velikih količina biljnog materijala.
3. Manja potrošnja rastvaračima: Ultrazvučno vađenje može da smanji količinu rastvarača potrebnu za vađenje, što rezultira smanjenom potrošnjom rastvarača i smanjenim uticajem na životnu sredinu.
4. Selektivno izdvajanje: Ultrazvučno vađenje se može koristiti za selektivno vađenje određenih alkaloida izborom odgovarajućeg rastvarača, parametara procesa i temperature ekstrakcije. Kako su neželjena jedinjenja ostavljena, čistoća finalnog proizvoda se poboljšava.
5. Lako se podešavanje: Ultrazvučno vađenje se može lako povećati kako bi se rukovalo većim količinama biljnog materijala, što ga čini pogodnim za komercijalnu proizvodnju. Ultrazvučni procesi mogu da se skale linearno, što olakšava implementaciju na industrijskom nivou.

Sve u svemu, ultrazvučno vađenje nudi brži, efikasniji i ekološki prihvatljiviji pristup izolaciji alkaloida od biljnih materijala.

Ultrazvučno vađenje alkaloida iz lišća kiselog drveta

Nolasco-González et al. (2022) je istraživao delotvornost i efikasnost ultrazvučnog vađenja bioaktivnih jedinjenja uključujući fenolna jedinjenja, alkaloide, acetogenine (sve sa velikim antioksidativnim kapacitetom) iz lišća biljne vrste Annona muricata (kiselo drvo). Za ultrazvučno vađenje koristili su ultrazvučni tip sonde UP400S pod sledećim uslovima: 80% amplitude, 0,7 s puls-ciklus, za 4,54 min. Ukupni rastvorljivi fenoli (TSP) su izvađeni pomoću 0,5 g sušenog lišća u prahu i 20 mL acetona: vode (80:20 v/v). Ultrazvučno proizveden ekstrakt sadržao je 178,48 mg/100 mL rastvorljivih fenola, 20,18 mg/100 mL ukupnih flavonoida, 27,81 mg/100 mL hidrolizabilnih polifenola, 167,07 mg/100 mL kondenzovanih tanina, 30,44 mg/100 mL ukupnih alkaloida i 14,62 mg/100 mL ukupnih acetogena. Ekstrakt izolovan ultrazvučnim tipom sonde U400S (vidi sliku levo) ispoljio je visok antioksidativni kapacitet i veći sadržaj bioaktivnih jedinjenja od ~6 do ~927-puta od dekodiranja ili infuzije, u zavisnosti od vrste jedinjenja. U uzorcima su identifikovana 24 različita fenolna jedinjenja, a ultrazvučno izolovani ekstrakt proizveo je najveću koncentraciju.
[cf. Nolasco-González et al., 2022]

Antioksidativni kapacitet ekstrakata dobijen optimalnim uslovima ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka (UAE), dekocije i infuzije. Ultrazvučni ekstrakti dosledno pokazuju znatno veći kapacitet antioksidanata.
(Studija i grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

HPLC hromatogram fenolnih jedinjenja iz ultrazvučno izolovanog ekstrakta listova Annona muricata pomoću ultrazvučnog UP400S.
(1) šikiminska kiselina, (2) galska kiselina, (3) protokatehnička kiselina, (4) neohlorogena kiselina,
(5) 3,4-dihydroxyphenylacetic, (6) 4-hidroksibenzoična kiselina, (7) hlorogena kiselina, (8) 4-hidroksifenil acetik, (9) vanillinska kiselina, (10) špricevska kiselina, (11) 3-hidroksibenzoična kiselina, (12) keffinska kiselina, (13) 4-hidroksibenzaldehyde, (14) homovanilna kiselina, (15) 3-(4-hidroksifenil), (16) p-kumarijska kiselina, (17) trans-ferulična kiselina, (18)) trans-cinnamic acid, (19) gallocatechin, (20) epigallocatechin, (21) catechin,(22) epicatechin, (23) rutin, (24) ellagic acid.
(Studija i grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) je imao slične potvrđene rezultate jer izveštavaju o 2,3 puta više alkaloida iz A. muricata lišća izdvojenih pod ultrazvučnošću (340 W, 56◦C, 30 min) u poređenju sa izvlačenjem Soxhleta (7 h, 80◦C).

Indole Alkaloid Extraction from Mimosa Root Bark and Ayahuasca using an Ultrasonicator

Kora korena Mimoze kao i listovi ajahuaske sadrže alkaloid N,N-dimetiltriptamin (DMT). Dimetiltriptamin (DMT) je trenutno istražen u kliničkim ispitivanjima zbog svojih halucinogenih efekata i samim tim kao potencijalni lek za lečenje depresije i posttraumatskih stresnih poremećaja (PTSP). Ultrazvuka efikasno promoviše oslobađanje i izolaciju alkaloida iz mimoza hostilis korena i listova Psihotria viridis (ajahuaska). Ultrazvučno izvlačenje DMT-a proizvodi visoke prinose u veoma kratkom roku. Kompatibilni sa skoro svakim rastvaračem, ultrazvučni uređaji tipa hielscher sonde koriste se za proizvodnju bioaktivnih jedinjenja farmaceutskih razreda za upotrebu u okviru istraživanja i medicinskih postavki, kao i za pripremu uzoraka pre analitičkog kvaliteta i testiranja potencije. Zbog toga Hielscher ultrazvučni uređaji mogu da olakšaju medicinska DMT i botanička istraživanja na brojne načine.
Najčešći izvor indole akaloid N,N-dimethyltryptamine (DMT) u drvetu jurema, potiče od Mimoze hostilis korenje (opšte poznato kao jurema preta). Ajahuaska je tradicionalno ime za drugu biljnu vrstu, u kojoj je lišće šiblja Psihotria viridis bogato DMT-om.
I jedno i drugo, kora korena mimoze (takođe mimoza tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; abbrev. MHRB) i listovi ajahuaske sadrže razna bioaktivna jedinjenja, koja se trenutno istražuju u kliničkim ispitivanjima u vezi sa njihovim potencijalom kao terapeutskim lekom. Kora korena mimoze sadrži tanine, saponine, tryptamines, alkaloide, lipide, fitoindole, ksiloze, fitosterole, glukoze, rhamnose, arabinoze, metoksihalkone, lupeol i kukulkanine. Ova bioaktivna jedinjenja se mogu efikasno izdvojiti iz kore korena pomoću ultrazvučnika tipa sonde. Ultrazvučno vađenje je superiorna tehnika izolacije ciljnih supstanci kao što su alkaloidi od botaničkog materijala kao što su kora korena mimoze i listovi ajahuaske. Sonication excels tako što daje visoke prinose u veoma kratkom vremenu izvlačenja. Blagi uslovi procesa obezbeđuju najviši kvalitet ekstrakta sprečavajući neželjenu degradaciju aktivnih molekula.

Podešavanje ekstrakcije za botaničku izolaciju: ultrazvučni tip sonde UP400St, Büchi vakuum filter i rotor-isparivač za vađenje fitohemikalija kao što su alkaloidi i fenoli.

Hielscher ultrazvučni za efikasno vađenje alkaloida

Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne ekstraktore visokih performansi, koji se koriste za naučna istraživanja, kao i za proizvodnju ekstrakata iz farmaceutskih razreda.

Hielscher ultrazvučni za superiornu efikasnost ekstrakcije

Ultrazvučno izvlačenje je naučno dokazana tehnika sa izuzetno visokom efikasnošću u pogledu vađenja bioaktivnih jedinjenja iz biljaka. Dok tradicionalne metode često dugo traje (nekoliko sati do dana), ultrazvučno botanički ekstrakcija traje samo nekoliko minuta.

High Extraction Yield and Superior Extract Quality with Hielscher Ultrasonicators

Ultrazvučno izvlačenje omogućava potpuno oslobađanje bioaktivnih jedinjenja iz biljnog materijala. Ultrazvučna kavitacija razbija ćelijsku matricu i oslobađa bioaktivne molekule efikasno u okolni rastvarač. Uporedne studije su pokazale da sonikacija daje veće prinose ekstrakta od ostalih tehnika ekstrakcije (npr. Soxhlet, maceration, decoction, infuzija). Ultrazvučno vađenje je kompatibilno sa bilo kojim rastvaračem i time omogućava korišćenje veoma blagog rastvarača kao što su voda ili aqueous etanol. Što se tiče specifičnih zahteva za izdvajanje, polarni i ne-polarni rastvarači mogu da se biraju i prebacivanje između rastvaračima nije nikakav problem. Precizna kontrola parametara procesa (npr. amplitude), upotreba blagih rastvarača i tačna kontrola temperature sprečavaju razgradnju i kontaminaciju bioaktivnih jedinjenja (npr. alkaloidi, polifenoli, flavonoidi, kanabinoidi itd.) tokom ultrazvučnog vađenja.

Svestrana primena Hielscher ultrazvučnih

Dok su alternativne tehnike ekstrakcije (npr. superkritični CO2, vađenje rastvarača, perkolacija itd.) često primenljive samo na vađenje specifičnih molekula u zavisnosti od molekularne težine, rastvorljivosti i osetljivosti na toplotu, izvlačenje sa Hielscher ultrazvučnicima visokih performansi omogućava svestrano vađenje bilo kog botaničkog jedinjenja. Ekstrakcija uz pomoć ultrazvuka može se pouzdano primeniti za vađenje ekstrakata širokog spektra koji sadrže bioaktivna jedinjenja kao što su polifenoli, alkaloidi, antrakinoni, flavonoidi, glikosajdi, lipidi, pektin i polisaharidi.

Odlična energetska efikasnost i ekološko-prihvatljivost

Energetska potrošnja ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka je ubedljivo manja od tradicionalnih metoda u vađenju lekovitih jedinjenja iz biljaka.

Pouzdanost zbog standardizacije procesa pomoću Hielscher ultrazvuka

Hielscher ultrazvučni sistemi omogućavaju preciznu kontrolu svih ultrazvučnih parametara procesa kao što su amplitude, intenzitet, trajanje i temperatura. Parametri procesa se mogu lako kontrolisati i neprekidno se nadgledaju. Pored toga, svi parametri procesa se automatski protokolarno protokolarno kopiraju kao CSV datoteka na ugrađenoj SD kartici. Ovo omogućava operateru da koriguje sonication runs, optimizuje proces izdvajanja i obezbedi dosledan kvalitet izdvajanja. Hielscher ultrazvučni uređaji omogućavaju proizvođačima da proizvedu botaničke ekstrakte vrhunskog kvaliteta i olakšaju ispunjenje Dobre proizvodne prakse (GMP).

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: