Mycket effektiv artemisinin extraktion med ultraljudsbehandling
Artemisinin kan effektivt extraheras med hjälp av högpresterande ultraljudsbehandling. Ultraljud extraktion ger mycket höga utbyten av artemisinin med hjälp av milda lösningsmedel. Processen att extrahera med hjälp av ultraljud påskyndas drastiskt. Bearbetningsförhållandena i ultraljudsextraktorer är exakt kontrollerbara, vilket gör det möjligt att förhindra nedbrytning av den värmekänsliga biomolekylen artemisinin.
Extraktion av artemisinin
Artemisinin är en bioaktiv molekyl som finns i trikomkörtlarna i växten Artemisia annua, som används som läkemedel mot malaria 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 kunna producera artemisinin i stor skala under miljömässigt och ekonomiskt gynnsamma förhållanden krävs en effektiv och miljövänlig extraktionsteknik. Ultraljudsextraktion är en allmänt etablerad extraktionsmetod som kan användas i kombination med vatten eller etanol som giftfria lösningsmedel. Ultraljud extraktion har redan visat sig bikupa höga artemisinin utbyten, så att artemisinin produktionen snabbt kan skalas upp till stora volymer. Ultraljudsextraktionsutrustning för batch- och in-line-bearbetning på industriell nivå är lätt tillgänglig.

Ultraljud utdrag UIP2000hdT för industriell batchextraktion av artemisinin från Artemisia annua-blad.
Ultraljud extraktion av Artemisinin från Artemisia annua
Användningen av kraftultraljud för extraktionen överträffar andra extraktionsmetoder i olika viktiga faktorer, inklusive avkastning, extraktionstid, miljövänlighet och kostnadseffektivitet.
Nackdelarna med traditionell artemisininextraktion
Traditionella extraktionsmetoder för artemisinin är tidskrävande, kan skada de bioaktiva molekylerna artemisinin på grund av höga temperaturer och ha 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
Att använda kraftultraljud för extraktion har flera positiva effekter som intensifierar extraktionsprocessen: Högpresterande ultraljud skapar akustisk kavitation. Denna akustiska kavitation främjar botanisk extraktion genom cellstörning, så att de instängda biomolekylerna frigörs från växtens cellmatris. Dessutom intensifierar kavitationskrafterna massöverföringen och transporterar biomolekyler som artemisinin effektivt till det omgivande lösningsmedlet. Arbetsprincipen för ultraljudsextraktion kan bidra till rent mekaniska kavitationskrafter. Detta innebär att ultraljudsbehandling är en icke-termisk, icke-kemisk extraktionsteknik. Att vara en icke-termisk extraktionsteknik gör ultraljudsextraktion särskilt gynnsam eftersom artemisinin är en termiskt känslig förening, vilket innebär att högre temperaturer (t.ex. 70 °C) kommer att orsaka dess sönderdelning. Artemisia annua L. kunde därför inte kokas i varmt vatten för att erhålla artemisinin.
- Högre avkastning
- Överlägsen kvalitet
- Snabb extraktion
- Välj önskat lösningsmedel
- Ingen termisk nedbrytning
- Fungerar med färska och torkade blad
- Exakt kontrollerbara förhållanden
- Kostnadseffektiv
Gröna lösningsmedel för ultraljud artemisinin extraktion
Klassiska extraktionsmedel som används för produktion av artemisinin 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 starka lösningsmedel. Eftersom artemisinin uppvisar dålig vattenlöslighet kan cyklodextriner användas för att förbättra ultraljudet kallvattenextraktion av artemisinin.
Vad gör ultraljud artemisinin extraktion så effektiv?
För att förstå fördelarna med ultraljudsassisterad extraktion måste arbetsprincipen för kraftultraljud förstås. Den extraktionsintensifierande mekanismen för kraftultraljud tillskrivs huvudsakligen fenomenet akustisk kavitation. Ultraljudskavitation orsakar kollisioner mellan partiklar i den botaniska biomassan (såsom Artemisia annua L.-blad), vilket resulterar i intersärskild fraktionering och minskning av partikelstorleken. När kavitationsbubblor kollapsar på ytan av de vegetabiliska fasta ämnena, förstorar erosion och sonoporation partikelytan ytterligare. Den därigenom intensifierade massöverföringen underlättar frisättningen av molekyler som proteiner, lipider, sockerarter, vitaminer, antioxidanter, fytokemikalier (t.ex. artemisinin) och kostfibrer. Ultraljudsgenererade skjuvkrafter förbättrar lösningsmedlets penetration i den cellulära matrisen i det botaniska materialet och förbättrar permeabiliteten hos cellmembranen. Dessa mekanismer för makt ultraljud är ansvariga för den betydande process intensifiering som uppnås när ultraljud tillämpas för botanisk extraktion.

Kraftfulla ultraljudsvågor stör cellstrukturen hos växter, frigör de bioaktiva föreningarna och främjar massöverföringen mellan växtmaterialet och lösningsmedlet (t.ex. etanol).

Ultraljudsapparat UP400St (400 watt) för satsvis extraktion av artemisinin.
Forskningsbevisade 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 extraherat från A. annua med cirka 58 % och extrakten verkar renare jämfört med konventionell stöpning; Därför har användningen av ultraljud under extraktion potential att producera billigare artemisininbaserade behandlingar." (Briars och Paniwnyk, 2013)
Zhang et al. (2017) undersökte ultraljudsartemisininextraktion med hjälp av propylenglykolmetyleter (PGME) som lösningsmedel. Ultraljudsframställt artemisininextrakt analyserades med hjälp av Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Analysresultaten underströk kvaliteten på extraktet. På grund av den goda processrepeterbarheten och stabiliteten hos extraherat artemisinin, visar den ultraljudsassisterade extraktionen med den gröna och effektiva monoeterpropylenglykolmetyleter (PGME) som lösningsmedel stora utsikter vid extraktion och separation av bioaktiva molekyler från botaniska ämnen. Ultraljud extraktion med användning av propylenglykolmetyleter (PGME) som lösningsmedel resulterade i hög total extraktionseffektivitet och höga artemisininutbyten. (jfr Zhang et al., 2017)
I en annan studie presenterar Zhang et al. (2020) ultraljudsextraktion av artemisinin med hjälp av hydroxipropyl-β-cyklodextrin. Tillsatsen av cyklodextrin förbättrar frisättningen av den dåligt vattenlösliga föreningen artemisinin och gör det möjligt att använda vatten som lösningsmedel med goda extraktionsutbyten. Ultraljudsextraktion i kombination med cyklodextrin ökade artemisininmängden till 8,66 mg/g, vilket är betydligt mer än motsvarande mängd på 1,70 mg/g som erhålls i vatten.
Högpresterande ultraljudsutdragare för artemisininproduktion
Högpresterande ultraljudsextraktionssystem från Hielscher Ultrasonics används över hela världen på R&D, små, medelstora och helt kommersiella produktionsnivåer inom olika branscher som inom livsmedel, kosttillskott och läkemedelsproduktion. Högpresterande ultraljudsextraktorer intensifierar extraktionsprocessen och ökar avkastningen och förbättrar därmed den totala effektiviteten för högkvalitativ extraktproduktion. Hielscher Ultrasonics erbjuder extraktionsutrustning för alla volymer / processkapacitet. Med erfarenhet av botanisk extraktion i mer än 25 år är Hielscher Ultrasonics din pålitliga partner för högpresterande ultraljudsextraktion från Artemisia annua!
Högpresterande, toppmoderna ultraljudsapparater
De smarta funktionerna i Hielscher ultraljudsapparater är utformade för att garantera tillförlitlig drift, reproducerbara resultat och användarvänlighet. Driftinställningar kan enkelt nås och ställas in via en intuitiv meny, som kan nås via en digital färgpekskärm och webbläsarens fjärrkontroll. 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 ultraljudssystem används över hela världen för tillverkning av högkvalitativa botaniska extrakt. Hielscher industriella ultraljudsapparater kan enkelt köra höga amplituder i kontinuerlig drift (24/7/365). Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt genereras kontinuerligt med vanliga sonotroder (ultraljudssonder / horn). För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljudssonotroder tillgängliga. På grund av sin robusthet och låga underhåll installeras våra ultraljudsutsugningssystem vanligtvis för tunga applikationer och i krävande miljöer.
Kontakta oss nu för att lära dig mer om ultraljud extraktion av artemisinin från Artemisia annua-växten. Vi skulle gärna skicka dig information om våra ultraljudsextraktionssystem och priser! Vår erfarna personal diskuterar gärna din ansökan och dina behandlingskrav med dig!
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
---|---|---|
1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Litteratur / Referenser
- Zhang, Yongqiang; Prawang, Phongphat; Li, Chunshan; Meng, Xiangzhan; Zhao, Yu; Wang, Hui; Zhang, Suojiang (2017): Ultrasonic Assisted Extraction of Artemisinin from Artemisia Annua L. Using Monoether based Solvents. Green Chemistry 2017.
- Zhang, Yongqiang; Cao, Yingying; Meng, Xiangzhag; Prawang, Phonphat; Wang, Hui (2020): Extraction of Artemisinin with Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin Aqueous Solution for Fabrication of Drinkable Extract. Green Chemical Engineering 2020.
- Rhianna Briars; Larysa Paniwnyk (2012): Examining the extraction of artemisinin from artemisia annua using ultrasound. AIP Conference Proceedings 1433, 581.
- Rhianna Briars, Larysa Paniwnyk (2013): Effect of ultrasound on the extraction of artemisinin from Artemisia annua. Industrial Crops and Products, Volume 42, 2013. 595-600.
Vad är Artemisinin och vad används det för?
Artemisinin är en förening som härrör från växten Artemisia annua, allmänt känd som sötmalört. Det är främst känt för sina antimalariala egenskaper och används vid behandling av malaria. Artemisinin och dess derivat har varit mycket effektiva mot läkemedelsresistenta stammar av malaria, vilket gör dem avgörande i kampen mot sjukdomen.
När det gäller industriell användning är artemisinin av intresse för olika potentiella tillämpningar utanför medicinen. Det har visat sig lovande inom olika områden som jordbruk, där det kan fungera som en naturlig herbicid och bekämpningsmedel. Dessutom bedrivs forskning för att utforska dess potentiella användning vid cancerbehandling. Dessa applikationer studeras vetenskapligt och testas i pilotskala för implementering inom olika industriella områden.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från labb till industriell storlek.