Екстракција алкалоида високог приноса помоћу соникатора са сондом
Екстрахујте алкалоиде из биљних сировина брже, потпуније и уз прецизну контролу процеса. Hielscher ултразвучни уређаји са сондом користе акустичну кавитацију за отварање биљних ћелија и интензивирање преноса масе, помажући вам да постигнете високе приносе алкалоида за неколико минута уместо сати.
Без обзира на то да ли обрађујете лишће, корење, кору, семе или други биљни материјал, Hielscher ултразвучни екстрактори омогућавају поновљиву екстракцију од лабораторијских испитивања до пилот-шаржи и индустријске производње у проточном режиму.
Зашто одабрати ултразвучну екстракцију алкалоида?
- Већи приноси екстракције захваљујући ефикасном разарању ћелија и побољшаном продирању растварача
- Краће време обраде у поређењу са мацерацијом, декокцијом, инфузијом или Сокслетовом екстракцијом
- Мања потрошња растварача при употреби воде, воденог раствора етанола, метанола или других погодних растварача
- Контролисан квалитет екстракта захваљујући подесивој амплитуди, температури, времену и интензитету
- Лако повећање размере од малих узорака до континуалне индустријске екстракције
- Поуздана документација уз аутоматско бележење података о процесу ради поновљивости и обезбеђења квалитета
Реците нам више о свом биљном материјалу, растварачу, величини шарже и циљном једињењу. Наши стручњаци за примену помоћи ће вам да одаберете лабораторијски, пилотски или индустријски ултразвучни систем за ефикасну екстракцију алкалоида.
Ултразвучни уређај UP400St за екстракцију алкалоида из биљног материјала.
Високоефикасна екстракција алкалоида применом ултразвука велике снаге
Како ултразвучна екстракција поспешује изоловање алкалоида?
Ултразвучна екстракција користи ултразвучне таласе ниске фреквенције (нпр. фреквенције 20–26kHz) и ефекат акустичне кавитације изазван ултразвуком. Ултразвучни таласи високог интензитета стварају кавитационе мехуриће који колабирају, при чему локално настају разлике притиска и температуре са великом густином енергије, као и снажне силе смицања, које перфорирају и разарају зидове биљних ћелија и отварају биљно ткиво. Струјање течности изазвано кавитацијом поспешује пренос масе између унутарћелијског матрикса и околног растварача, тако да се алкалоиди ефикасно ослобађају. За ултразвучну екстракцију алкалоида биљни материјал (нпр. самлевено осушено лишће) ставља се у растварач, који је обично мешавина воде и органског растварача као што је водени раствор етанола. Утврђено је да су поларни растварачи, попут метанола и етанола, најефикаснији за постизање високих приноса алкалоида. После кратке ултразвучне обраде суспензије – која се састоји од биљног материјала и растварача – алкалоиди се ослобађају из биљних ћелија и налазе се у растварачу, из којег се могу изоловати и пречистити (нпр. помоћу ротационог испаривача).
Главне предности ултразвучне екстракције алкалоида
Ултразвучна екстракција сматра се супериорном техником екстракције за изоловање алкалоида из биљних материјала јер нуди више предности, укључујући:
- Повећана ефикасност екстракције: Ултразвучна екстракција може повећати принос алкалоида за више од 200% у поређењу са традиционалним методама екстракције.
- Скраћено време екстракције: Ултразвучна екстракција може знатно скратити време екстракције, омогућавајући бржу и ефикаснију обраду великих запремина биљног материјала.
- Мања потрошња растварача: Ултразвучна екстракција може смањити количину растварача потребну за екстракцију, што доводи до мање потрошње растварача и смањеног утицаја на животну средину.
- Селективна екстракција: Ултразвучна екстракција може се користити за селективно екстраховање одређених алкалоида избором одговарајућег растварача, параметара процеса и температуре екстракције. Пошто нежељена једињења остају неекстрахована, побољшава се чистоћа крајњег производа.
- Лако повећање размере: Размера ултразвучне екстракције може се лако повећати ради обраде већих запремина биљног материјала, што је чини погодном за комерцијалну производњу. Размера ултразвучних процеса може се повећавати линеарно, што олакшава примену у индустријским размерама.
У целини, ултразвучна екстракција нуди бржи, ефикаснији и еколошки прихватљивији приступ изоловању алкалоида из биљног материјала.
Ултразвучна екстракција алкалоида из листова гравиоле
Nolasco-González и сар. (2022) истраживали су делотворност и ефикасност ултразвучне екстракције биоактивних једињења, укључујући фенолна једињења, алкалоиде и ацетогенине (све са високим антиоксидативним капацитетом), из листова биљне врсте Annona muricata (гравиола). За ултразвучну екстракцију користили су ултразвучни уређај са сондом UP400S при следећим условима: амплитуда 80%, пулсни циклус 0,7 s, у трајању од 4,54 min. Укупни растворљиви феноли (TSP) екстраховани су коришћењем 0,5 g праха осушених листова и 20 mL смеше ацетон: вода (80:20 v/v). Ултразвучно добијени екстракт садржао је 178,48 mg/100 mL растворљивих фенола, 20,18 mg/100 mL укупних флавоноида, 27,81 mg/100 mL хидролизабилних полифенола, 167,07 mg/100 mL кондензованих танина, 30,44 mg/100 mL укупних алкалоида и 14,62 mg/100 mL укупних ацетогенина. Екстракт изолован ултразвучним уређајем са сондом U400S (видети слику лево) показао је висок антиоксидативни капацитет и од ~6 до ~927 пута већи садржај биоактивних једињења него екстракти добијени декокцијом или инфузијом, у зависности од врсте једињења. У узорцима су идентификована двадесет четири различита фенолна једињења, а ултразвучно изоловани екстракт имао је највишу концентрацију.
[уп. Nolasco-González и сар., 2022]
Антиоксидативни капацитет екстраката добијених при оптималним условима екстракције потпомогнуте ултразвуком (UAE), декокције и инфузије. Ултразвучни екстракти доследно показују значајно виши антиоксидативни капацитет.
(Студија и графички приказ: ©Nolasco-González и сар., 2022)
HPLC хроматограм фенолних једињења из екстракта листова Annona muricata изолованог ултразвуком помоћу ултразвучног уређаја UP400S.
(1) шикиминска киселина, (2) гална киселина, (3) протокатехинска киселина, (4) неохлорогенска киселина,
(5) 3,4-дихидроксифенилсирћетна, (6) 4-хидроксибензоева киселина, (7) хлорогенска киселина, (8) 4-хидроксифенилсирћетна, (9) ванилинска киселина, (10) сирингинска киселина, (11) 3-хидроксибензоева киселина, (12) кафеинска киселина, (13) 4-хидроксибензалдехид, (14) хомованилинска киселина, (15) 3-(4-хидроксифенил), (16) p-кумаринска киселина, (17) trans-ферулинска киселина, (18) trans-циметна киселина, (19) галокатехин, (20) епигалокатехин, (21) катехин,(22) епикатехин, (23) рутин, (24) елагинска киселина.
(Студија и графички приказ: ©Nolasco-González и сар., 2022)
Lee и сар. (2021) потврдили су сличне резултате, наводећи да је из листова A. muricata екстраховано 2,3 пута више алкалоида ултразвучном обрадом (340 W, 56◦C, 30 min) него Сокслетовом екстракцијом (7 h, 80◦C).
Ултразвучни екстрактор UIP1000hdT са мешалицом за екстракцију алкалоида у шаржном режиму.
Екстракција индолних алкалоида из коре корена мимозе и ајахуаске помоћу ултразвучног уређаја
Кора корена мимозе, као и листови ајахуаске, садржи алкалоид N,N-диметилтриптамин (DMT). Диметилтриптамин (DMT) се тренутно истражује у клиничким испитивањима због својих халуциногених ефеката, а тиме и као потенцијални лек за лечење депресије и посттрауматских стресних поремећаја (PTSD). Ултразвучни третман ефикасно поспешује ослобађање и изоловање овог алкалоида из корена Mimosa hostilis и листова Psychotria viridis (ајахуаска). Ултразвучна екстракција DMT даје високе приносе за веома кратко време. Компатибилни са готово сваким растварачем, Hielscher ултразвучни уређаји са сондом користе се за производњу биоактивних једињења фармацеутског квалитета за употребу у истраживачким и медицинским условима, као и за припрему узорака пре аналитичког испитивања квалитета и потентности. Стога Hielscher ултразвучни уређаји могу на бројне начине олакшати медицинска истраживања DMT и истраживања биљака.
Најчешћи извор индолног алкалоида N,N-диметилтриптамина (DMT) у дрвету јурема јесте корен Mimosa hostilis (обично познате као јурема прета). Ајахуаска је традиционални назив за другу биљну врсту, код које су листови жбуна Psychotria viridis богати DMT.
И кора корена мимозе (такође mimosa tenuiflora, кора корена Mimosa Hostilis; скраћено MHRB) и листови ајахуаске садрже различита биоактивна једињења која се тренутно истражују у клиничким испитивањима у погледу њиховог потенцијала за употребу као терапијских лекова. 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 помоћу ултразвучних уређаја са сондом. Ултразвучна екстракција је супериорна техника за изоловање циљних супстанци, као што су алкалоиди, из биљног материјала, попут коре корена мимозе и листова ајахуаске. Соникација се истиче високим приносима за веома кратко време екстракције. Благи процесни услови обезбеђују највиши квалитет екстракта, спречавајући нежељену разградњу активних молекула.
Екстракциона поставка за изоловање једињења из биљака: Ултразвучни уређај са сондом UP400ST, Büchi вакуумски филтер и ротациони испаривач за екстракцију фитохемикалија као што су алкалоиди и феноли.
Ултразвучни екстрактор UIP2000hdT са шаржном посудом од нерђајућег челика фармацеутског квалитета за индустријску производњу алкалоидних екстраката.
Реците нам више о вашем биљном материјалу, растварачу, величини шарже и циљном једињењу. Наши стручњаци за примену помоћи ће вам да изаберете лабораторијски, пилотски или индустријски ултразвучни систем за ефикасну екстракцију алкалоида.
Hielscher ултразвучни уређаји за ефикасну екстракцију алкалоида
Hielscher Ultrasonics пројектује, производи и дистрибуира ултразвучне екстракторе високих перформанси који се користе за научна истраживања, као и за производњу екстраката фармацеутског квалитета.
Супериорна ефикасност екстракције:Екстракција потпомогнута ултразвуком је научно доказана техника са изузетно високом ефикасношћу екстракције биоактивних једињења из биљака. Док традиционалне методе често трају дуго (од неколико сати до више дана), ултразвучна екстракција из биљака траје само неколико минута.
Висок принос екстракције и супериоран квалитет екстракта уз Hielscher ултразвучне уређаје
Екстракција применом ултразвука омогућава потпуно ослобађање биоактивних једињења из биљног материјала. Ултразвучна кавитација разара 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. Сокслетове екстракције, мацерације, декокције, инфузије). Ултразвучна екстракција је компатибилна са сваким растварачем и стога омогућава и употребу веома благих растварача као што су вода или водени етанол. У складу са специфичним захтевима екстракције могу се изабрати поларни и неполарни растварачи, а прелазак са једног растварача на други не представља проблем. Прецизна контрола процесних параметара (нпр. амплитуде), употреба благих растварача и тачна контрола температуре спречавају разградњу и контаминацију биоактивних једињења (нпр. алкалоида, полифенола, флавоноида, канабиноида итд.) током ултразвучне екстракције.
Свестрана примена Hielscher ултрасоникатора
Док су алтернативне технике екстракције (нпр. суперкритичним CO2, екстракција растварачем, перколација итд.) често применљиве само на екстракцију одређених молекула у зависности од молекулске масе, растворљивости и осетљивости на топлоту, екстракција помоћу Hielscher ултрасоникатора високих перформанси омогућава свестрану екстракцију било ког биљног једињења. Екстракција потпомогнута ултразвуком може се поуздано применити за добијање 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 при екстракцији лековитих једињења из биљака потпомогнутој ултразвуком далеко је мања него код традиционалних метода.
Поузданост захваљујући стандардизацији процеса уз Hielscher Ultrasonics
Hielscher ултрасоникатори омогућавају прецизну контролу свих параметара ултразвучног процеса, као што су амплитуда, интензитет, трајање и температура. Процесни параметри се могу лако контролисати и непрекидно се прате. Поред тога, сви процесни параметри се аутоматски бележе у CSV датотеци на уграђеној SD картици. То омогућава оператеру да прегледа циклусе соникације, оптимизује процес екстракције и обезбеди уједначен квалитет екстракта. Hielscher ултрасоникатори омогућавају произвођачима да производе биљне екстракте врхунског квалитета и олакшавају испуњавање захтева добре произвођачке праксе (GMP).
Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултрасоникатора:
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 до 150L | 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | већи | кластер уређаја UIP16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за мешање, дисперговање, емулговање и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.
Чињенице које вреди знати
Како ултразвучна екстракција повећава принос алкалоида у поређењу са традиционалним методама?
Ултразвучна екстракција користи ултразвучне таласе ниске фреквенције (20–26kHz) за стварање мехурића акустичне кавитације који колабирају и стварају снажне силе смицања. Овај процес перфорира зидове биљних ћелија и подстиче пренос масе између унутарћелијског матрикса и растварача. Према истраживањима, ултразвучна екстракција може повећати приносе алкалоида за више од 200% у поређењу са традиционалним методама екстракције. На пример, студије на листовима Annona muricata показале су да је применом соникације екстраховано 2,3 пута више алкалоида него Сокслетовом екстракцијом.
Који алкалоиди се могу екстраховати помоћу Hielscher ултрасоникатора?
Hielscher ултрасоникатори са сондом могу ефикасно екстраховати широк спектар алкалоида, укључујући:
- Кофеин из зрна кафе
- Никотин из листова дувана
- DMT (N,N-диметилтриптамин) из Mimosa hostilis и Psychotria viridis
- Митрагинин из кратома
- Пиперин из црног бибера
- Капсаицин из чили паприка
- Псилоцибин из печурака
- DMT и бета-карболини из Banisteriopsis caapi (ајахуаска)
Опрема је компатибилна са готово сваким растварачем, што је чини свестрано применљивом за различите врсте алкалоида.
Које су главне предности ултразвучне екстракције алкалоида?
Кључне предности обухватају:
- Повећана ефикасност екстракције: до 200% већи принос него код традиционалних метода
- Скраћено време екстракције: екстракција траје неколико минута уместо неколико сати
- Мања потрошња растварача: смањује трошкове и утицај на животну средину
- Селективна екстракција: изаберите одговарајуће раствараче и параметре за циљана једињења
- Лако повећање обима: линеарно повећање обима од лабораторијске до индустријске производње
- Врхунски квалитет екстракта: благи процесни услови спречавају разградњу биоактивних једињења
Који Hielscher соникатор је најбољи за екстракцију алкалоида?
Понуда Hielscher соникатора обухвата одговарајућу ултразвучну сонду за сваку запремину. Соникатор UP400St снаге 400 вати идеалан је за лабораторијске шарже средње величине, док снажни индустријски ултразвучни уређај UIP2000hdT снаге 2000 вати омогућава производњу у индустријском обиму.
Који растварачи су најбољи за екстракцију алкалоида применом ултразвука?
Утврђено је да су поларни растварачи, попут метанола и етанола, најефикаснији за постизање високих приноса алкалоида. Често коришћена смеша је водени раствор етанола (вода и етанол). Предност ултразвучне екстракције је компатибилност са готово сваким растварачем, укључујући благе раствараче попут воде или воденог раствора етанола, што помаже у очувању осетљивих биоактивних једињења.
Да ли је ултразвучна екстракција безбедна за алкалоиде осетљиве на топлоту?
Да. Ултразвучна екстракција одвија се на умереним температурама (обично 56°C или нижим) и кратко траје (30 минута или мање). Прецизна контрола процесних параметара, укључујући амплитуду, интензитет, трајање и температуру, спречава разградњу алкалоида осетљивих на топлоту. Тиме се обезбеђује највиши квалитет екстракта и спречава нежељена разградња активних молекула.
Да ли се обим ултразвучне екстракције може повећати за индустријску производњу?
Апсолутно. Обим ултразвучне екстракције може се лако повећати ради обраде већих запремина биљног материјала, што је чини погодном за комерцијалну производњу. Обим ултразвучних процеса може се линеарно повећавати, што олакшава примену у индустријском обиму. Hielscher нуди системе индустријског квалитета, попут UIP10000hdT (10.000W) и UIP16000, за континуалну проточну екстракцију у великом обиму.
Каква је ултразвучна екстракција алкалоида у поређењу са Сокслетовом екстракцијом?
Истраживања показују јасне предности:
- Време: Ултразвучна екстракција траје 30 минута у поређењу са 7 сати за Сокслетову екстракцију
- Температура: Ултразвучна екстракција користи температуру од 56°C у поређењу са 80°C за Сокслетову екстракцију
- Принос: Ултразвучном екстракцијом добија се 2,3 пута више алкалоида
- Квалитет: Ниже температуре спречавају термичку разградњу
(Уп. Lee et al., 2021)
Шта су алкалоиди?
Алкалоиди чине класу природних азотних једињења мале молекулске масе која се у биљном царству често налазе као секундарни метаболити. Алкалоид садржи најмање један атом азота. Алкалоиди се биохемијски синтетишу из једне од следеће три уобичајене аминокиселине – лизина, тирозина и триптофана.
У биљкама алкалоиди углавном постоје као соли органских киселина, попут сирћетне, јабучне, млечне, лимунске, оксалне, винске, танинске и других киселина. Неки слабо базни алкалоиди (као што је никотин) јављају се у природи у слободном облику. Поједини алкалоиди јављају се и као гликозиди шећера као што су глукоза, рамноза и галактоза, на пример алкалоиди групе Solanum (соланин), као амиди (пиперин) и као естри (атропин, кокаин) органских киселина (уп. Ramawat et al., 2009).
Многи алкалоиди су биоактивна једињења која испољавају лековита или терапијска дејства. На пример, одређене врсте алкалоида користе се за лечење различитих болести, укључујући маларију, дијабетес, одређене врсте рака, поремећаје функције срца, депресију итд.
Пошто многи алкалоиди показују снажна биоактивна својства, њихова употреба као лекова, наркотика, стимуланса и отрова већ је усвојена или је предмет научних истраживања. Морфин, добро познати алкалоид из мака Papaver somniferum, користи се као лек у савременој медицини. Кинин и кодеин су још две врсте алкалоида које се користе у медицинске сврхе. Под медицинским надзором и у дозама које је прописао лекар, алкалоиди су фармаколошки корисни. Међутим, при неправилној употреби неки алкалоиди могу бити токсични у високим дозама. На пример, алкалоид стрихнин користи се као веома ефикасан токсин који се примењује као пестицид против малих кичмењака.
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.
Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лабораторијских до индустријских размера.