Високопродуктивно издвајање алкалоида помоћу сонатора са сондом
Издвојите алкалоиде из биљака брже, потпуније и са прецизном контролом процеса. Хиелшерови ултразвучни сонатори са сондом користе акустичну кавитацију да отворе ћелије биљака и појачају масовни пренос, помажући вам да постигнете висок принос алкалоида за минута уместо сати.
Bilo da obrađujete lišće, koren, koru, seme ili drugi biljni materijal, Hielscher ultrazvučni ekstraktori podržavaju reproduktivnu ekstrakciju od laboratorijskih testova do pilot serija i industrijske inline proizvodnje.
Zašto izabrati ultrazvučnu ekstrakciju alkaloida?
- Veći prinosi ekstrakcije zahvaljujući efikasnom razaranju ćelija i poboljšanom prodoru rastvarača
- Kraće vreme obrade u poređenju sa maceracijom, dekokcijom, infuzijom ili Soxhlet ekstrakcijom
- Manja upotreba rastvarača sa vodom, vodenim rastvorom etanola, metanolom ili drugim odgovarajućim rastvaračima
- Kontrolisan kvalitet ekstrakta kroz podesivu amplitudu, temperaturu, vreme i intenzitet
- Jednostavno skaliranje sa malih uzoraka na kontinuiranu industrijsku ekstrakciju
- Pouzdana dokumentacija sa automatskim beleženjem procesa za ponovljivost i obezbeđenje kvaliteta
Реците нам о вашем ботаничком материјалу, растварачу, величини серије и циљаном соединјењу. Наши специјалисти за апликације ће вам помоћи да одаберете лабораторијски, пилот или индустријски ултразвучни систем за ефикасну екстракцију алкалоида.
Ултрасоникатор УП400Ст за екстракцију алкалоида из биљног материјала.
Високо ефикасна екстракција алкалоида помоћу ултразвука
Како ултразвучна екстракција промовише изолацију алкалоида?
Ултразвучна екстракција користи ултразвучне таласе ниске фреквенције (нпр. фреквенција 20-26 кХз) и ултразвучни ефекат акустичне кавитације. Ултразвучни таласи високог интензитета стварају кавитационе мехуриће који колабирају, стварајући локално енергетски густе разлике притиска и температуре, као и снажне силе смицања, које перфорирају и разбијају зидове биљних ћелија и биљно ткиво. Проток течности настао кавитацијом промовише пренос масе између интрацелуларног матрикса и околног растварача тако да се алкалоиди ефикасно ослобађају. За ултразвучну екстракцију алкалоида, биљни материјал (нпр. млевено осушено лишће) се ставља у растварач, који је типично мешавина воде и органског растварача као што је водени етанол. Утврђено је да су поларни растварачи као што су метанол и етанол најефикаснији за високе приносе алкалоида. После кратког ултразвучног третмана каше – који се састоји од биљног материјала и растварача – алкалоиди се ослобађају из биљних ћелија и присутни су у растварачу, одакле се могу изоловати и пречистити (нпр. коришћењем ротора-испаривача).
Главне предности ултразвучне екстракције алкалоида
Ултразвучна екстракција се сматра врхунском техником екстракције за изолацију алкалоида из биљних материјала јер нуди неколико предности, укључујући:
- Повећана ефикасност екстракције: Ултразвучна екстракција може повећати принос алкалоида за више од 200% у поређењу са традиционалним методама екстракције.
- Смањено време екстракције: Ултразвучна екстракција може значајно смањити време екстракције, омогућавајући бржу и ефикаснију обраду великих количина биљног материјала.
- Мања потрошња растварача: Ултразвучна екстракција може смањити количину растварача која је потребна за екстракцију, што резултира смањеном потрошњом растварача и смањеним утицајем на животну средину.
- Селективна екстракција: Ултразвучна екстракција се може користити за селективно издвајање одређених алкалоида избором одговарајућег растварача, параметара процеса и температуре екстракције. Како нежељена једињења остају, чистоћа финалног производа се побољшава.
- Лако се повећава: Ултразвучна екстракција се може лако повећати за руковање већим количинама биљног материјала, што га чини погодним за комерцијалну производњу. Ултразвучни процеси се могу линеарно скалирати, што олакшава имплементацију у индустријској скали.
Све у свему, ултразвучна екстракција нуди бржи, ефикаснији и еколошки прихватљивији приступ изоловању алкалоида из биљних материјала.
Ултразвучна екстракција алкалоида из листова киселог дрвета
Ноласцо-Гонзалез и др. (2022) су истраживали ефективност и ефикасност ултразвучне екстракције биоактивних једињења укључујући фенолна једињења, алкалоиде, ацетогенине (сви са високим антиоксидативним капацитетом) из листова биљне врсте Аннона мурицата (дрво киселе соје). За ултразвучну екстракцију користили су ултразвучни апарат типа сонде УП400С у следећим условима: 80% амплитуда, 0,7 с импулсни циклус, 4,54 мин. Укупни растворљиви феноли (ТСП) су екстраховани коришћењем 0,5 г праха осушених листова и 20 мЛ ацетон:вода (80:20 в/в). Екстракт ултразвучно произведен је садржао 178,48 мг/100 мЛ растворљивих фенола, 20,18 мг/100 мЛ укупних флавоноида, 27,81 мг/100 мЛ полифенола који се могу хидролизовати, 167,07 мг/100 мЛ танни концентрованих 100 мЛ укупно с анд 14,62 мг/100 мЛ укупних ацетогенина. Екстракт изолован ултразвучним апаратом типа сонде У400С (види слику лево) показао је висок антиоксидативни капацитет и већи садржај биоактивних једињења од ~6 до ~927 пута од декокције или инфузије, у зависности од врсте једињења. У узорцима су идентификована 24 различита фенолна једињења, а ултразвучно изоловани екстракт дао је највећу концентрацију.
[уп. Ноласцо-Гонзалез ет ал., 2022]
Антиоксидативни капацитет екстраката добијених оптималним условима ултразвучне екстракције (УАЕ), децокције и инфузије. Ултразвучни екстракти доследно показују значајно већи антиоксидативни капацитет.
(Студија и графика: ©Ноласцо-Гонзалез ет ал., 2022)
ХПЛЦ хроматограм фенолних једињења из ултразвучно изолованог екстракта листова Аннона мурицата помоћу ултразвучног апарата УП400С.
(1) шикимична киселина, (2) гална киселина, (3) протокатехуинска киселина, (4) неохлорогенска киселина,
(5) 3,4-дихидроксифенилсирћетна киселина, (6) 4-хидроксибензоева киселина, (7) хлорогена киселина, (8) 4-хидроксифенил сирћетна киселина, (9) ванилинска киселина, (10) сирингична киселина, (11) 3-хидроксибензоева киселина , (12) кафеинска киселина, (13) 4-хидроксибензалдехид, (14) хомованилна киселина, (15) 3-(4-хидроксифенил), (16) п-кумаринска киселина, (17) транс-ферулна киселина, (18) транс-циметна киселина, (19) галокатехин, (20) епигалокатехин, (21) катехин, (22) епикатехин, (23) рутин, (24) елагинска киселина.
(Студија и графика: ©Ноласцо-Гонзалез ет ал., 2022)
Лее ет ал. (2021) су имали сличне потврђене резултате јер наводе 2,3 пута више алкалоида из листова А. мурицата екстрахованих ултразвуком (340 В, 56°Ц, 30 мин) у поређењу са Сокхлет екстракцијом (7 х, 80°Ц).
Ултразвучни екстрактор УИП1000хдТ са мешалицом за екстракцију алкалоида у шаржном режиму.
Екстракција индол алкалоида из коре корена мимозе и ајахуаске помоћу ултразвучног апарата
Кора корена мимозе, као и листови ајахуаске, садрже алкалоид Н,Н-диметилтриптамин (ДМТ). Диметилтриптамин (ДМТ) се тренутно истражује у клиничким испитивањима због својих халуциногених ефеката и стога као потенцијални лек за лечење депресије и посттрауматских стресних поремећаја (ПТСП). Ултразвучна обрада ефикасно промовише ослобађање и изолацију алкалоида из корена Мимоса хостилис и листова Псицхотриа виридис (аиахуасца). Ултразвучна екстракција ДМТ-а даје високе приносе за врло кратко време. Компатибилни са скоро свим растварачима, ултрасоникатори типа Хиелсцхер сонде се користе за производњу биоактивних једињења фармацеутског квалитета за употребу у истраживачким и медицинским условима, као и за припрему узорака пре аналитичког квалитета и тестирања потенције. Стога, Хиелсцхер ултрасоницатори могу олакшати медицински ДМТ и ботаничка истраживања на бројне начине.
Најчешћи извор индол акалоида Н,Н-диметилтриптамина (ДМТ) у дрвету јурема, потиче из корена Мимоса хостилис (познатијег као јурема прета). Ајахуаска је традиционални назив за другу биљну врсту, у којој су листови жбуна Псицхотриа виридис богати ДМТ-ом.
И кора корена мимозе (такође мимоса тенуифлора, Мимоса Хостилис Роот Барк; скраћено МХРБ) и листови ајахуаске садрже различита биоактивна једињења, која се тренутно истражују у клиничким испитивањима у погледу њиховог потенцијала као терапеутског лека. Кора корена мимозе садржи танине, сапонине, триптамине, алкалоиде, липиде, фитоиндоле, ксилозу, фитостероле, глукозиде, рамнозу, арабинозу, метоксихалконе, лупеол и кукулканине. Ова биоактивна једињења могу се ефикасно екстраховати из коре корена коришћењем ултразвучних апарата типа сонде. Ултразвучна екстракција је супериорна техника за изоловање циљних супстанци као што су алкалоиди из ботаничког материјала као што су кора корена мимозе и листови ајахуаске. Соникација се истиче тако што даје високе приносе у врло кратком времену екстракције. Благи процесни услови обезбеђују највиши квалитет екстракта спречавајући нежељену деградацију активних молекула.
Подешавање екстракције за ботаничку изолацију: Ултрасоникатор типа сонде УП400СТ, Буцхи вакуум филтер и ротор-испаривач за екстракцију фитокемикалија као што су алкалоиди и феноли.
Ултразвучни екстрактор УИП2000хдТ са шаржом од нерђајућег челика за индустријску производњу алкалоидних екстраката.
Реците нам о вашем ботаничком материјалу, растварачу, величини серије и циљаном соединјењу. Наши специјалисти за апликације ће вам помоћи да одаберете лабораторијски, пилот или индустријски ултразвучни систем за ефикасну екстракцију алкалоида.
Хиелсцхер Ултрасоницатори за ефикасну екстракцију алкалоида
Хиелсцхер Ултрасоницс дизајнира, производи и дистрибуира ултразвучне екстракторе високих перформанси, који се користе за научна истраживања, као и за производњу екстраката фармацеутског квалитета.
Супериорна ефикасност екстракције:Екстракција уз помоћ ултразвука је научно доказана техника са изузетно високом ефикасношћу у погледу екстракције биоактивних једињења из биљака. Док традиционалне методе често трају дуго (од неколико сати до дана), ултразвучна ботаничка екстракција траје само неколико минута.
Висок принос екстракције и врхунски квалитет екстракта са Хиелсцхер ултрасоникаторима
Екстракција вођена ултразвуком омогућава потпуно ослобађање биоактивних једињења из биљног материјала. Ултразвучна кавитација разбија ћелијски матрикс и ефикасно ослобађа биоактивне молекуле у околни растварач. Упоредне студије су показале да соникација даје веће приносе екстракта од других техника екстракције (нпр. Сокхлет, мацерација, децокција, инфузија). Ултразвучна екстракција је компатибилна са било којим растварачем и на тај начин омогућава употребу веома благог растварача као што је вода или водени етанол. У погледу специфичних захтева екстракције, могу се бирати поларни и неполарни растварачи и пребацивање између растварача није проблем. Прецизна контрола параметара процеса (нпр. амплитуда), употреба благих растварача и тачна контрола температуре спречавају деградацију и контаминацију биоактивних једињења (нпр. алкалоида, полифенола, флавоноида, канабиноида итд.) током ултразвучне екстракције.
Разноврсна примена Хиелсцхер ултрасоницатора
Док су алтернативне технике екстракције (нпр. суперкритични ЦО2, екстракција растварачем, перколација итд.) често применљиве само на екстракцију специфичних молекула у зависности од молекулске тежине, растворљивости и осетљивости на топлоту, екстракција са Хиелсцхер ултразвучним апаратима високих перформанси омогућава разноврсност. екстракција било ког ботаничког једињења. Екстракција уз помоћ ултразвука може се поуздано применити за екстракцију екстраката широког спектра који садрже биоактивна једињења као што су полифеноли, алкалоиди, антрахинони, флавоноиди, гликозиди, липиди, пектин и полисахариди.
Одлична енергетска ефикасност и еколошка прихватљивост
Потрошња енергије екстракције уз помоћ ултразвука је далеко мања од традиционалних метода екстракције лековитих једињења из биљака.
Поузданост због стандардизације процеса са Хиелсцхер Ултрасоницс
Хиелсцхер ултрасоникатори омогућавају прецизну контролу над свим параметрима ултразвучног процеса као што су амплитуда, интензитет, трајање и температура. Параметри процеса се могу лако контролисати и континуирано се прате. Поред тога, сви параметри процеса се аутоматски протоколирају као ЦСВ фајл на уграђеној СД картици. Ово омогућава оператеру да ревидира серије соникације, да оптимизује процес екстракције и да обезбеди доследан квалитет екстракта. Хиелсцхер ултрасоникатори омогућавају произвођачима да производе ботаничке екстракте врхунског квалитета и олакшавају испуњење добре производне праксе (ГМП).
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:
| Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | УП100Х |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л/мин | УИП2000хдТ |
| 10 до 100 л | 2 до 10 л/мин | УИП4000хдТ |
| 15 до 150Л | 3 до 15 л/мин | УИП6000хдТ |
| на | 10 до 100 л/мин | УИП16000 |
| на | већи | кластер оф УИП16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за апликације за мешање, дисперзију, емулзификацију и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.
Чињенице које вреди знати
Како ултразвучна екстракција побољшава принос алкалоида у поређењу са традиционалним методама?
Ултразвучна екстракција користи нискофреквентне ултразвучне таласе (20-26kHz) за стварање акустичних кавитацијских мехурића који се урушавају и стварају снажне силе смицања. Овај процес перфорира биљне ћелијске зидове и промовише пренос масе између интрацелуларног матрикса и растварача. Према истраживањима, ултразвучна екстракција може повећати приносе алкалоида за више од 200% у поређењу са традиционалним методама екстракције. На пример, студије о листовима Аннона мурицата показале су 2,3 пута више алкалоида извађених ултразвучном употребом у односу на екстракцију Сокхлет.
Који алкалоиди се могу извући помоћу Хиелсцхер ултразвучних уређаја?
Хиелсцхер сонда ултразвучни уређаји могу ефикасно извући широк спектар алкалоида, укључујући:
- Кофеин из зрна кафе
- Никотин из лишћа дувана
- ДМТ (Н, Н-диметилтриптамин) из Мимоса хостилис и Пситротриа виридис
- Митрагинин из кратома
- Пиперин из црног бибера
- Капсаицин из чили паприке
- Псилоцибин из печурака
- ДМТ и бета-карболини из Banisteriopsis caapi (Ајахуаска)
Опрема је компатибилна са готово свим растварачима, што је чини универзалном за различите типове алкалоида.
Које су главне предности ултразвучне екстракције алкалоида?
Кључне предности укључују:
- Повећана ефикасност екстракције: До 200% већи принос у односу на традиционалне методе
- Скраћено време екстракције: Екстракција траје минуте уместо сати
- Смањена потрошња растварача: Смањује трошкове и утицај на животну средину
- Селективна екстракција: Изаберите одговарајуће раствараче и параметре за циљане једињења
- Лака скалабилност: Линеарно ширење од лабораторије до индустријске производње
- Супериорни квалитет екстракта: Благи услови процеса спречавају разградњу биоактивних једињења
Који Хиелсцхер соникатор је најбољи за екстракцију алкалоида?
Портфолио Хиелсцхер соникатора има одговарајућу ултразвучну сонду за било који волумен. Соникатор од 400 вата UP400St је идеалан за лабораторијске серије средње величине, док снажни индустријски ултразвуни соникатор од 2000 вата UIP2000hdT може да обради индустријске количине.
Који растворивачи најбоље функционишу за екстракцију алкалоида ултразвуком?
Поларни растворивачи као што су метанол и етанол показали су се као најефикаснији за висок принос алкалоида. Уобичајена смеша је водени етанол (вода и етанол). Предност ултразвучне екстракције је компатибилност са готово било којим растворивачем, укључујући благе опције као вода или водени етанол, што помаже у очувању осетљивих биолошки активних једињења.
Да ли је ултразвучна екстракција безбедна за алкалоиде осетљиве на топлоту?
Да. Ултразвучна екстракција ради на блажим температурама (обично 56°C или ниже) и кратким трајањем (30 минута или мање). Прецизна контрола параметара процеса укључујући амплитуду, интензитет, трајање и температуру спречава деградацију термолабилних алкалоида. Ово обезбеђује највиши квалитет екстракта и спречава непожељну деградацију активних молекула.
Може ли се ултразвучна екстракција скалирати за индустријску производњу?
Апсолутно. Ултразвучна екстракција се може лако скалирати за руковање већим количинама биљног материјала, што је чини погодном за комерцијалну производњу. Ултразвучни процеси се могу скалирати линеарно, што олакшава имплементацију на индустријској скали. Hielscher нуди индустријске системе као што су UIP10000hdT (10.000W) и UIP16000 за велику континуирану екстракцију у линији.
Како се ултразвучна екстракција упоређује са Сокслетовом екстракцијом за алкалоиде?
Истраживања показују јасне предности:
- Време: Ултразвучна екстракција траје 30 минута у поређењу са 7 сати за Сокслет
- температура: Ултразвучна користи 56°C уместо 80°C за Сокслет
- Принос: Ултразвучна производи 2,3 пута више алкалоида
- Квалитет: Ниже температуре спречавају термалну деградацију
(пор. Lee et al., 2021)
Шта су алкалоиди?
Алкалоиди чине класу природно присутних азотних једињења мале молекулске тежине која се често налазе као секундарни метаболити у биљном царству. Алкалоид садржи најмање један атом азота. Алкалоиди се биохемијски синтетишу из једне од следеће три уобичајене аминокиселине – лизин, тирозин и триптофан.
У биљкама, алкалоиди генерално постоје као соли органских киселина као што су сирћетна, јабучна, млечна, лимунска, оксална, винска, танинска и друге киселине. Неки слаби базични алкалоиди (као што је никотин) се слободно налазе у природи. Неколико алкалоида се такође јавља као гликозиди шећера као што су глукоза, рамноза и галактоза, на пример, алкалоиди групе соланума (соланин), као амиди (пиперин) и као естри (атропин, кокаин) органских киселина (упореди Рамават ет. ал., 2009).
Многи алкалоиди су биоактивна једињења која испољавају лековита или терапеутска дејства. На пример, специфичне врсте алкалоида се користе за лечење различитих болести укључујући маларију, дијабетичаре, специфичне типове рака, срчану дисфункцију, депресију итд.
Пошто многи алкалоиди показују јака биоактивна својства, њихова употреба као фармацеутски производи, наркотици, стимуланси и отрови је или усвојена или је под научним истраживањима. Морфијум, познати алкалоид из мака Папавер сомниферум, користи се као фармацеутски лек у данашњој медицини. Кинин и кодеин су два друга типа алкалоида који се користе у медицинске сврхе. Под медицинским надзором иу медицинским прописаним дозама, алкалоиди су фармаколошки корисни. Међутим, када се користе погрешно, неки алкалоиди могу бити токсични у високим дозама. Алкалоид стрихнин се на пример користи као веома ефикасан токсин који се користи као пестицид против малих пршљенова.
Примери неких алкалоида у биљкама
| 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 |
Литература / Референце
- 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.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.