Högeffektiv artemisininextraktion med ultraljudsbehandling

Artemisinin kan extraheras effektivt med högpresterande ultraljudsbehandling. Ultraljud extraktion ger mycket höga utbyten av artemisinin med milda lösningsmedel. Processen med extraktion som applicerar ultraljud accelereras drastiskt. Bearbetningsförhållandena i ultraljud extraktorer är exakt kontrollerbara, vilket gör det möjligt att förhindra nedbrytning av den värmekänsliga biomolecule artemisinin.

Artemisinin Extraktion

Artemisinin är en bioaktiv molekyl som finns i trichome körtlarna i Artemisia annua växten, som används som malaria läkemedel och visar hög potential som läkemedel för behandling av flera andra sjukdomar inklusive cancer och SARS-CoV-2. Den traditionella extraktionsmetoden involverar giftiga lösningsmedel och är en dyr, suboptimal process. För att producera artemisinin i stor skala under miljömässigt och ekonomiskt gynnsamma förhållanden krävs en effektiv och grön extraktionsteknik. Ultraljud extraktion är en allmänt etablerad extraktion metod som kan användas i kombination med vatten eller etanol som giftfria lösningsmedel. Ultraljud utvinning har redan visat sig kupa hög artemisinin avkastning, så att artemisinin produktion snabbt kan skalas till stora volymer. Ultraljud utvinning utrustning för batch och in-line bearbetning på industriell nivå är lätt tillgänglig.

Ultraljud utvinning av Artemisinin från Artemisia annua

Användningen av kraft ultraljud för extraktion utmärker andra extraktionsmetoder i olika viktiga faktorer, inklusive utbyte, extraktionstid, miljövänlighet, och kostnadseffektivitet.

Nackdelarna med traditionell artemisinin extraktion

Traditionella extraktionsmetoder för artemisinin är tidskrävande, kan skada de bioaktiva molekylerna artemisinin på grund av höga temperaturer som appliceras och har en hög miljöpåverkan på grund av de organiska lösningsmedel som används vid höga temperaturer. Dessutom är omfattande rening nödvändig i nedströmsprocessen för att avlägsna föroreningar från råextraktet.

Fördelarna med ultraljud artemisinin extraktion

Applicering av kraft ultraljud för extraktion har flera positiva effekter som intensifierar extraktionsprocessen: Högpresterande ultraljud skapar akustisk kavitation. Denna akustiska kavitation främjar botanisk extraktion genom cellstörningar, så att de instängda biomolekylerna frigörs från växtens cellmatris. Dessutom intensifierar kavitationskrafterna massöverföringen som transporterar biomolekylerna som artemisinin effektivt till det omgivande lösningsmedlet. Arbetsprincipen för ultraljud utvinning kan bidras till rent mekaniska krafter av kavitation. Detta innebär att ultraljudsbehandling är en icke-termisk, icke-kemisk extraktionsteknik. Att vara en icke-termisk extraktion teknik gör ultraljud utvinning särskilt gynnsam eftersom artemisinin är en termiskt känslig förening, vilket innebär högre temperaturer (t.ex. 70°C) kommer att orsaka dess nedbrytning. Artemisia annua L. kunde därför inte kokas i varmt vatten för att erhålla artemisinin.

Gröna lösningsmedel för ultraljud artemisinin extraktion

Klassiska extraktionsmedel som används för artemisininproduktion inkluderar hexan, petroleumeter eller diklormetan. Ultraljudsdriven extraktion är kompatibel med alla lösningsmedel inklusive milda, gröna lösningsmedel som etanol eller vatten. Ultraljud extraktion av artemisinin med etanol är lika effektiv jämfört med hårda lösningsmedel. Som artemisinin uppvisar dålig vattenlöslighet cyklodextriner kan användas för att förbättra ultraljud kallvatten utvinning av artemisinin.

Vad gör ultraljud artemisinin extraktion så effektiv?

För att förstå fördelarna med ultraljud assisterad extraktion, arbetsprincipen för makt ultraljud måste förstås. Extraktion intensifiera mekanismen för kraft ultraljud tillskrivs främst fenomenet akustisk kavitation. Ultraljud kavitation orsakar kollisioner mellan partiklar av botaniska biomassa (såsom Artemisia annua L. löv), vilket resulterar i interparticular fraktionering och minskning av partikelstorlek. När kavitationsbubblor kollapsar på ytan av vegetabiliska fasta ämnen, förstora erosion och sonoporation partikelytan ytterligare. Den därmed intensifierade massöverföringen underlättar frisättningen av molekyler som proteiner, lipider, sockerarter, vitaminer, antioxidanter, fytokemikalier (t.ex. artemisinin) och kostfibrer. Ultraljud genererade savkrafter förbättra penetrationen av lösningsmedlet i cellulära matrisen av botaniska frågan och förbättra permeabiliteten hos cellmembranen, respektive. Dessa mekanismer för makt ultraljud är ansvariga för den betydande processen intensifiering uppnås när ultraljud tillämpas för botanisk utvinning.

Kraft ultraljud vågor störa cellstrukturen av växter, släppa bioaktiva föreningar och främja massöverföringen mellan växtmaterialet och lösningsmedlet (t.ex. etanol).

Forskningsbeprövade resultat av ultraljud artemisinin extraktion

Flera vetenskapliga studier har genomförts för att undersöka effektiviteten och genomförbarheten av ultraljud artemisinin extraktion från Artemisia annua blad.

Briars och Paniwnyk visade "att ultraljud vid låga temperaturer ökar utbytet av artemisinin extraheras från A. annua med cirka 58% och extrakten verkar renare jämfört med konventionell brantning; Därför har användningen av ultraljud under extraktion potential att producera billigare artemisininbaserade behandlingar." (Briars och Paniwnyk, 2013)

(2017) undersökte ultraljud artemisinin extraktion med propylenglykol metyl eter (PGME) som lösningsmedel. Ultraljud produceras artemisinin extrakt analyserades med Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Analysresultaten underströk extraktens kvalitet. På grund av den goda processen repeterbarhet och stabilitet av extraherade artemisinin, ultraljud assisterad extraktion med hjälp av den gröna och effektiva monoeter propylenglykol metyl eter (PGME) som lösningsmedel visar stora utsikter i utvinning och separation av bioaktiva molekyler från växter. Ultraljud extraktion med propylenglykol metyl eter (PGME) som lösningsmedel resulterade i hög övergripande extraktionseffektivitet och hög artemisinin utbyten. (se Zhang et al., 2017)

I en annan studie presenterar Zhang et al. (2020) ultraljud utvinning av artemisinin med hjälp av hydroxypropyl-β-cyklodextrin. Tillsats av cyklodextrin förbättrar frisättningen av den dåligt vattenlösliga föreningen artemisinin och gör det möjligt att använda vatten som lösningsmedel med god extraktionsutbyte. Ultraljud extraktion i kombination med cyclodextrin ökade artemisinin mängd till 8,66 mg/g, vilket är betydligt mer än motsvarande mängd 1,70 mg/g erhålls i vatten.

Högpresterande ultraljud extraktorer för artemisinin produktion

Högpresterande ultraljud extraktionssystem från Hielscher Ultrasonics används över hela världen på R&D, små, medelstora och helt kommersiella produktionsnivåer inom olika branscher som livsmedel, kosttillskott och läkemedelsproduktion. Högpresterande ultraljud extraktorer intensifiera utvinningsprocessen och öka avkastningen därmed förbättra den övergripande effektiviteten av högkvalitativa extrakt produktion. Hielscher Ultrasonics erbjuder extraktionsutrustning för alla volymer / processkapacitet. Hielscher Ultrasonics har erfarenhet av botanisk extraktion i mer än 25 år och är din betrodda partner för högpresterande ultraljudsextraktion från Artemisia annua!

Högpresterande, toppmoderna ultrasonicators

De smarta funktionerna hos Hielscher ultrasonicators är utformade för att garantera tillförlitlig drift, reproducerbara resultat och användarvänlighet. Driftsinställningar kan enkelt nås och ringas upp via intuitiv meny, som kan nås via digital färgpekskärm och webbläsarfjärrkontroll. Därför registreras alla bearbetningsförhållanden som nettoenergi, total energi, amplitud, tid, tryck och temperatur automatiskt på ett inbyggt SD-kort. Detta gör att du kan revidera och jämföra tidigare ultraljudsbehandling körningar och att optimera artemisinin extraktionsprocessen till högsta effektivitet.
Hielscher Ultrasonics system används över hela världen för tillverkning av högkvalitativa botaniska extrakt. Hielscher industriella ultrasonicators kan enkelt köra höga amplituder i kontinuerlig drift (24/7/365). Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt kontinuerligt genereras med standard sonotrodes (ultraljud sonder / horn). För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljud sonotrodes tillgängliga. På grund av deras robusthet och låga underhåll installeras våra ultraljudsextraktionssystem ofta för tunga applikationer och i krävande miljöer.

Kontakta oss nu för att lära dig mer om ultraljud utvinning av artemisinin från Artemisia annua växten. Vi skickar gärna information om våra ultraljudsextraktionssystem och prissättning! Vår väl erfarna personal diskuterar gärna dina ansöknings- och behandlingskrav med dig!
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: