Alkaloid extraktion med hjälp av en sond-ultrasonicator

Alkaloider är bioaktiva föreningar, som effektivt kan extraheras från växter med ultraljud. Alkaloider uppvisar ett brett spektrum av biologiska effekter och används därmed som läkemedel och terapier. Ultraljud utvinning är den föredragna tekniken för att producera högkvalitativa alkaloid extrakt från växtmaterial. Ultraljud utvinning resulterar i mycket hög alkaloid avkastning, medan utvinning tiden är kort och ultraljud utrustning är säker och lätt att använda.

Högeffektiv alkaloid extraktion med hjälp av Power-Ultraljud

Hur ultraljud utvinning främja isoleringen av alkaloider?
Ultraljud utvinning använder lågfrekventa ultraljudsvågor (t.ex. 20-26kHz frekvens) och ultraljuds effekt av akustisk kavitation. Högintensiva ultraljudsvågor skapar kavitationsbubblor som kollapsar, genererar lokalt energitäta tryck- och temperaturskillnader samt kraftfulla skjuvkrafter, som perforerar och bryter växtcellväggar och växtvävnad öppen. Den flytande strömning som genereras av kavitation främjar massöverföring mellan den intracellulära matrisen och det omgivande lösningsmedlet så att alkaloiderna frigörs effektivt. För ultraljud alkaloid utvinning, växtmaterialet (t.ex. malda torkade löv) placeras i ett lösningsmedel, som vanligtvis är en blandning av vatten och ett organiskt lösningsmedel såsom vattenhaltig etanol. Polära lösningsmedel som metanol och etanol har visat sig vara mest effektiva för höga alkaloidutbyten. Efter en kort ultraljudsbehandling av uppslamningen – bestående av växtmaterial och lösningsmedel – Alkaloiderna frigörs från växtcellerna och finns i lösningsmedlet, varifrån de kan isoleras och renas (t.ex. med hjälp av en rotorindunstare).

De viktigaste fördelarna med ultraljud alkaloid extraktion

Ultraljud utvinning anses som överlägsen extraktion teknik för isolering av alkaloider från växtmaterial eftersom det erbjuder flera fördelar, inklusive:

1. Ökad extraktionseffektivitet: Ultraljud utvinning kan öka utbytet av alkaloider av mer än 200% jämfört med traditionella extraktionsmetoder.
2. Minskad extraktionstid: Ultraljud utvinning kan avsevärt minska extraktionstiden, vilket möjliggör snabbare och effektivare bearbetning av stora volymer växtmaterial.
3. Lägre lösningsmedelsförbrukning: Ultraljud utvinning kan minska mängden lösningsmedel som krävs för utvinning, vilket resulterar i minskad lösningsmedelsförbrukning och minskad miljöpåverkan.
4. Selektiv extraktion: Ultraljud utvinning kan användas för att selektivt extrahera vissa alkaloider genom att välja lämpligt lösningsmedel, processparametrar och extraktionstemperatur. När oönskade föreningar lämnas kvar förbättras slutproduktens renhet.
5. Lätt att skala upp: Ultraljud utvinning kan enkelt skalas upp för att hantera större volymer av växtmaterial, vilket gör den lämplig för kommersiell produktion. Ultraljudsprocesser kan skalas linjärt, vilket underlättar implementeringen i industriell skala.

Övergripande, ultraljud utvinning erbjuder en snabbare, effektivare, och mer miljövänliga tillvägagångssätt för att isolera alkaloider från växtmaterial.

Ultraljud alkaloid extraktion från bladen av Taggannona trädet

(2022) undersökte effektiviteten och effektiviteten av ultraljud utvinning av bioaktiva föreningar inklusive fenolföreningar, alkaloider, acetogeniner (alla med hög antioxidant kapacitet) från bladen av växtarten Annona muricata (Taggannona träd). För ultraljud utvinning, de använde sond-typ ultrasonicator UP400S vid följande villkor: 80% amplitud, 0.7 s puls-cykel, för 4.54 min. Totalt lösliga fenoler (TSP) extraherades med användning av 0,5 g torkat bladpulver och 20 ml aceton: vatten (80:20 v/v). Det ultraljud producerade extraktet innehöll 178.48 mg/100 ml lösliga fenoler, 20.18 mg/100 ml av totala flavonoider, 27.81 mg/100 ml hydrolyserbara polyfenoler, 167.07 mg/100 ml kondenserade tanniner, 30.44 mg/100 ml totala alkaloider och 14.62 mg/100 ml totala acetogeniner. Extraktet isolerat med U400S sond-typ ultrasonicator (se bilden vänster) uppvisade en hög antioxidant kapacitet och ett högre innehåll av bioaktiva föreningar från ~ 6 till ~ 927-faldigt än avkok eller infusion, beroende på typ av förening. Tjugofyra olika fenolföreningar identifierades i proverna, och det ultraljud isolerade extraktet producerade den högsta koncentrationen.
[jfr Nolasco-González m.fl., 2022]

Antioxidantkapacitet av extrakt erhållna genom de optimala förhållandena för ultraljudsassisterad extraktion (UAE), avkok och infusion. Ultraljud extrakt konsekvent visar betydligt högre antioxidant kapacitet.
(Studie och grafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

HPLC kromatogram av fenolföreningar från ultraljud isolerat extrakt av Annona muricata blad med hjälp av ultrasonicator UP400S.
(1) shikiminsyra, (2) gallinsyra, (3) protocatechuinsyra, (4) neoklorogensyra,
(5) 3,4-dihydroxifenylättiksyra, (6) 4-hydroxibensoesyra, (7) klorogensyra, (8) 4-hydroxifenylacetiksyra, (9) vanillsyra, (10) sprutsyra, (11) 3-hydroxibensoesyra, (12) koffeinsyra, (13) 4-hydroxibensaldehyd, (14) homovanillsyra, (15) 3-(4-hydroxifenyl), (16) p-kumarsyra, (17) transferulinsyra, (18) transkanelsyra, (19) gallocatechin, (20) epigallocatechin, (21) katekin,(22) epicatechin, (23) rutin, (24) ellaginsyra.
(Studie och grafik: ©Nolasco-González et al., 2022)

(2021) hade liknande bekräftade resultat eftersom de rapporterar 2.3-faldigt fler alkaloider från A. muricata blad extraheras under ultraljud (340 W, 56 ◦ C, 30 min) jämfört med Soxhlet extraktion (7 h, 80 ◦ C).

Indol Alkaloid extraktion från Mimosa Root Bark och Ayahuasca med hjälp av en Ultrasonicator

Mimosa root bark as well as ayahuasca leaves contains the alkaloid N,N-dimethyltryptamine (DMT). Dimethyltryptamine (DMT) is currently researched in clinical trials for its hallucinogenic effects and therefore as a potential drug to treat depression and post-traumatic stress disorders (PTSD). Ultrasonication effectively promotes the release and isolation of the alkaloid from the Mimosa hostilis roots and Psychotria viridis leaves (ayahuasca). Ultrasonic DMT extraction produces high yields within very short time. Compatible with almost any solvent, Hielscher probe-type ultrasonicators are used for the production of pharma-grade bioactive compounds for use under research and medical settings as well as for sample prep before analytical quality and potency testing. Therefore, Hielscher ultrasonicators can facilitate medical DMT and botanical research in numerous ways.
Den vanligaste källan till indolakaloiden N,N-dimetyltryptamin (DMT) i jurema träd, den kommer från Mimosa hostilis rötter (allmänt känd som jurema preta). Ayahuasca är det traditionella namnet på en annan växtart, där bladen på busken Psychotria viridis är rika på DMT.
Både mimosa rotbark (även mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; förkortning MHRB) och ayahuascablad innehåller olika bioaktiva föreningar, som för närvarande forskas i kliniska prövningar angående deras potential som terapeutiskt läkemedel. Mimosa rotbark innehåller tanniner, saponiner, tryptaminer, alkaloider, lipider, fytoindoler, xylos, fytosteroler, glukosider, rhamnos, arabinos, metoxichalkoner, lupeol och kukulkaniner. Dessa bioaktiva föreningar kan effektivt extraheras från rotbarken med hjälp av sond-typ ultrasonicators. Ultraljud utvinning är den överlägsna tekniken för att isolera målämnen såsom alkaloider från botaniskt material såsom mimosa rotbark och ayahuasca löv. Ultraljudsbehandling utmärker sig genom att ge höga utbyten inom en mycket kort extraktionstid. Milda processförhållanden säkerställer högsta extraktkvalitet som förhindrar oönskad nedbrytning av de aktiva molekylerna.

Extraction setup for botanical isolation: ultraljudsbild av sondtyp UP400St, Büchi vakuumfilter och rotorindunstare för extraktion av fytokemikalier såsom alkaloider och fenoler.

Hielscher Ultrasonicators för effektiv alkaloid extraktion

Hielscher Ultrasonics designar, tillverkar och distribuerar högpresterande ultraljud extraktorer, som används för vetenskaplig forskning samt produktion av pharma-grade extrakt.

Hielscher Ultrasonicators för överlägsen extraktion effektivitet

Ultraljudsassisterad extraktion är en vetenskapligt beprövad teknik med en extraordinär hög effektivitet när det gäller utvinning av bioaktiva föreningar från växter. Medan traditionella metoder ofta tar lång tid (flera timmar upp till dagar), ultraljud botaniska extraktion tar bara några minuter.

Hög extraktion utbyte och överlägsen extrakt kvalitet med Hielscher Ultrasonicators

Ultraljudsdriven extraktion möjliggör fullständig frisättning av bioaktiva föreningar från växtmaterialet. Ultraljud kavitation bryter den cellulära matrisen och frigör de bioaktiva molekylerna effektivt i det omgivande lösningsmedlet. Jämförande studier visade att ultraljudsbehandling ger högre extrakt utbyten än andra extraktionstekniker (t.ex. Soxhlet, maceration, avkok, infusion). Ultraljud utvinning är kompatibel med alla lösningsmedel och tillåter därmed också för användning av mycket milda lösningsmedel såsom vatten eller vattenhaltig etanol. När det gäller specifika extraktionskrav kan polära och icke-polära lösningsmedel väljas och att växla mellan lösningsmedel är inget problem. Exakt kontroll över processparametrar (t.ex. amplitud), användning av milda lösningsmedel och exakt temperaturkontroll förhindrar nedbrytning och kontaminering av bioaktiva föreningar (t.ex. alkaloider, polyfenoler, flavonoider, cannabinoider etc.) under ultraljud utvinning.

Mångsidig tillämpning av Hielscher Ultrasonicators

Medan alternativa extraktionstekniker (t.ex. superkritisk CO2, lösningsmedelsextraktion, perkolation etc.) ofta endast är tillämpliga på extraktion av specifika molekyler beroende på molekylvikt, löslighet och värmekänslighet, möjliggör extraktionen med Hielscher högpresterande ultrasonicators mångsidig extraktion av någon botanisk förening. Ultraljudsassisterad extraktion kan på ett tillförlitligt sätt tillämpas för extraktion av bredspektrum extrakt innehållande bioaktiva föreningar såsom polyfenoler, alkaloider, antrakinoner, flavonoider, glykosider, lipider, pektin, och polysackarider.

Utmärkt energieffektivitet och miljövänlighet

Energiförbrukningen av ultraljudsassisterad extraktion är överlägset mindre än de traditionella metoderna vid utvinning av medicinska föreningar från växter.

Tillförlitlighet på grund av processstandardisering med Hielscher Ultrasonics

Hielscher ultrasonicators möjliggör exakt kontroll över alla ultraljud processparametrar såsom amplitud, intensitet, varaktighet, och temperatur. Processparametrarna kan enkelt styras och övervakas kontinuerligt. Dessutom protokollförs alla processparametrar automatiskt som CSV-fil på ett inbyggt SD-kort. Detta gör det möjligt för operatören att revidera ultraljudsbehandling körningar, att optimera extraktionsprocessen och att säkerställa konsekvent extrakt kvalitet. Hielscher ultrasonicators gör det möjligt för tillverkare att producera botaniska extrakt av överlägsen kvalitet och underlätta uppfyllandet av god tillverkningssed (GMP).

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: