Екстракція алкалоїдів за допомогою зонда-ультразвуковика

Алкалоїди – це біологічно активні сполуки, які можна ефективно витягти з рослин за допомогою ультразвуку. Алкалоїди виявляють широкий спектр біологічних ефектів і тим самим використовуються як фармацевтичні та терапевтичні засоби. Ультразвукова екстракція є кращим методом для отримання високоякісних алкалоїдних екстрактів з рослинної сировини. Ультразвукова екстракція призводить до дуже високих виходів алкалоїдів, тоді як час екстракції короткий, а ультразвукове обладнання безпечне та просте в експлуатації.

Високоефективна екстракція алкалоїдів за допомогою Power-Ultrasound

Як ультразвукова екстракція сприяє виділенню алкалоїдів?
Ультразвукова екстракція використовує низькочастотні ультразвукові хвилі (наприклад, частота 20-26 кГц) і ефект ультразвуку у вигляді акустичної кавітації. Ультразвукові хвилі високої інтенсивності створюють кавітаційні бульбашки, які руйнуються, генеруючи локально енергетично насичені перепади тиску та температури, а також потужні сили зсуву, які перфорують та розривають стінки рослинних клітин та рослинну тканину. Потік рідини, що утворюється в результаті кавітації, сприяє перенесенню маси між внутрішньоклітинним матриксом і навколишнім розчинником, щоб алкалоїди ефективно вивільнялися. Для ультразвукової екстракції алкалоїдів рослинний матеріал (наприклад, мелене висушене листя) поміщають у розчинник, який зазвичай є сумішшю води та органічного розчинника, такого як водний етанол. Було виявлено, що полярні розчинники, такі як метанол і етанол, є найбільш ефективними для високих виходів алкалоїдів. Після нетривалої ультразвукової обробки кашки – що складається з рослинної сировини і розчинника – Алкалоїди вивільняються з рослинних клітин і присутні в розчиннику, звідки їх можна виділити і очистити (наприклад, за допомогою ротора-випарника).

Основні переваги ультразвукової екстракції алкалоїдів

Ультразвукова екстракція вважається чудовою технікою екстракції для виділення алкалоїдів з рослинної сировини, оскільки вона має кілька переваг, зокрема:

1. Підвищена ефективність екстракції: Ультразвукова екстракція може збільшити вихід алкалоїдів більш ніж на 200% в порівнянні з традиційними методами екстракції.
2. Скорочений час екстракції: Ультразвукова екстракція дозволяє значно скоротити час екстракції, дозволяючи швидше та ефективніше обробляти великі обсяги рослинного матеріалу.
3. Менша витрата розчинника: Ультразвукова екстракція може зменшити кількість розчинника, необхідного для екстракції, що призводить до зменшення споживання розчинника та зменшення впливу на навколишнє середовище.
4. Вибіркове вилучення: Ультразвукова екстракція може бути використана для вибіркового вилучення певних алкалоїдів шляхом вибору відповідного розчинника, параметрів процесу та температури екстракції. Оскільки небажані сполуки залишаються позаду, чистота кінцевого продукту поліпшується.
5. Легко масштабувати: Ультразвукову екстракцію можна легко масштабувати для обробки більших обсягів рослинного матеріалу, що робить її придатною для комерційного виробництва. Ультразвукові процеси можуть масштабуватися лінійно, що полегшує реалізацію в промислових масштабах.

Загалом ультразвукова екстракція пропонує швидший, ефективніший та екологічніший підхід до виділення алкалоїдів із рослинної сировини.

Ультразвукова екстракція алкалоїдів з листя дерева кислого

Nolasco-González et al. (2022) досліджували ефективність та результативність ультразвукової екстракції біологічно активних сполук, включаючи фенольні сполуки, алкалоїди, ацетогеніни (усі з високою антиоксидантною здатністю) з листя виду рослин Annona muricata (кислого дерева). Для ультразвукової екстракції використовували зондовий ультразвуковий апарат UP400S в наступних умовах: амплітуда 80%, імпульсний цикл 0,7 с, протягом 4,54 хв. Загальну кількість розчинних фенолів (TSP) екстрагували з використанням 0,5 г порошку сухого листя та 20 мл ацетону: води (80:20 об/об). Екстракт, отриманий ультразвуковим способом, містив 178,48 мг/100 мл розчинних фенолів, 20,18 мг/100 мл загальних флавоноїдів, 27,81 мг/100 мл гідролізованих поліфенолів, 167,07 мг/100 мл конденсованих дубильних речовин, 30,44 мг/100 мл загальних алкалоїдів і 14,62 мг/100 мл загальних ацетогенінів. Екстракт, виділений за допомогою ультразвукового апарату зондового типу U400S (див. малюнок ліворуч), продемонстрував високу антиоксидантну здатність і вищий вміст біологічно активних сполук від ~6 до ~927 разів, ніж відвар або інфузія, залежно від типу сполуки. У зразках було виявлено двадцять чотири різні фенольні сполуки, а ультразвуково виділений екстракт дав найвищу концентрацію.
[пор. Ноласко-Гонсалес та ін., 2022]

Антиоксидантна здатність екстрактів, отриманих в оптимальних умовах ультразвукової екстракції (ОАЕ), відвару і настоювання. Ультразвукові екстракти стабільно демонструють значно вищу антиоксидантну здатність.
(Дослідження та графіка: ©Ноласко-Гонсалес та ін., 2022)

ВЕРХ-хроматограма фенольних сполук з ультразвуково виділеного екстракту листя Annona muricata за допомогою ультразвукового апарату UP400S.
(1) шикімова кислота, (2) галова кислота, (3) протокатехева кислота, (4) неохлорогенова кислота,
(5) 3,4-дігідроксіфенілоцтова, (6) 4-гідроксибензойна кислота, (7) хлорогенова кислота, (8) 4-гідроксіфенілоцтова, (9) ванільна кислота, (10) сирінгова кислота, (11) 3-гідроксибензойна кислота, (12) кавова кислота, (13) 4-гідроксибензальдегід, (14) гомовильна кислота, (15) 3-(4-гідроксифеніл), (16) п-кумарова кислота, (17) трансферуловая кислота, (18) транс-корична кислота, (19) галлокатехін, (20) епігаллокатехін, (21) катехін, (22) епікатехін, (23) рутин, (24) елагова кислота.
(Дослідження та графіка: ©Ноласко-Гонсалес та ін., 2022)

Lee et al. (2021) мали подібні підтверджені результати, оскільки вони повідомляють про в 2,3 раза більше алкалоїдів з листя A. muricata, екстрагованих за ультразвукової обробки (340 Вт, 56◦C, 30 хв) порівняно з екстракцією Сокслета (7 год, 80◦C).

Екстракція алкалоїду індолу з кори кореня мімози та аяуаски за допомогою ультразвукового апарату

Кора кореня мімози, а також листя аяуаски містить алкалоїд N,N-диметилтриптамін (ДМТ). Диметилтриптамін (ДМТ) в даний час досліджується в клінічних випробуваннях на предмет його галюциногенного ефекту і, отже, як потенційний препарат для лікування депресії та посттравматичних стресових розладів (ПТСР). Ультразвук ефективно сприяє вивільненню та виділенню алкалоїду з коренів Mimosa hostilis та листя Psychotria viridis (аяуаска). Ультразвукова екстракція DMT дає високі врожаї за дуже короткий час. Сумісні практично з будь-якими розчинниками, ультразвукові апарати зондового типу Hielscher використовуються для виробництва біологічно активних сполук фармацевтичного класу для використання в наукових і медичних установах, а також для підготовки зразків перед аналітичним тестуванням якості та ефективності. Таким чином, ультразвукові апарати Hielscher можуть сприяти медичному ДМТ і ботанічним дослідженням багатьма способами.
Найпоширенішим джерелом індолного акалоїду N,N-диметилтриптаміну (DMT) у дереві юрема, він походить з коренів Mimosa hostilis (широко відомого як jurema preta). Аяуаска - це традиційна назва іншого виду рослин, у якого листя чагарнику Psychotria viridis багаті на ДМТ.
Як кора кореня мімози (також mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; абрев. MHRB), так і листя аяуаски містять різні біологічно активні сполуки, які в даний час досліджуються в клінічних випробуваннях щодо їх потенціалу як терапевтичного препарату. Кора кореня мімози містить дубильні речовини, сапоніни, триптаміни, алкалоїди, ліпіди, фітоіндоли, ксилозу, фітостерини, глюкозиди, рамнозу, арабінозу, метоксіхалкони, лупеол і кукульканіни. Ці біологічно активні сполуки можна ефективно витягти з кори кореня за допомогою ультразвукових засобів зондового типу. Ультразвукова екстракція є найкращим методом виділення цільових речовин, таких як алкалоїди, з рослинного матеріалу, такого як кора кореня мімози та листя аяуаска. Ультразвук вирізняється тим, що дає високі врожаї за дуже короткий час екстракції. М'які умови процесу забезпечують найвищу якість екстракту, запобігаючи небажаній деградації активних молекул.

Установка екстракції для ботанічної ізоляції: Ультразвуковий UP400ST зондового типу, вакуумний фільтр Büchi та ротор-випарник для екстракції фітохімічних речовин, таких як алкалоїди та феноли.

Ультразвукові апарати Hielscher для ефективної екстракції алкалоїдів

Hielscher Ultrasonics розробляє, виробляє та розповсюджує високоефективні ультразвукові екстрактори, які використовуються для наукових досліджень, а також для виробництва екстрактів фармацевтичного класу.
Неперевершена ефективність екстракціїУльтразвукова екстракція - це науково доведена методика з надзвичайно високою ефективністю щодо екстракції біологічно активних сполук з рослин. У той час як традиційні методи часто займають багато часу (від кількох годин до днів), ультразвукова ботанічна екстракція займає всього кілька хвилин.

Високий вихід екстракції та чудова якість екстракту з ультразвуковими апаратами Hielscher

Екстракція за допомогою ультразвуку дозволяє повністю вивільнити біологічно активні сполуки з рослинного матеріалу. Ультразвукова кавітація розриває клітинний матрикс і ефективно вивільняє біологічно активні молекули в навколишній розчинник. Порівняльні дослідження показали, що ультразвукова діагностика дає більш високі виходи екстракту, ніж інші методи екстракції (наприклад, Сокслет, мацерація, відвар, інфузія). Ультразвукова екстракція сумісна з будь-яким розчинником і дозволяє, тим самим, також використовувати дуже м'який розчинник, такий як вода або водний етанол. Що стосується конкретних вимог до екстракції, можна вибрати полярні та неполярні розчинники, і перемикання між розчинниками не є проблемою. Точний контроль параметрів процесу (наприклад, амплітуди), використання м'яких розчинників і точний контроль температури запобігають деградації та забрудненню біологічно активних сполук (наприклад, алкалоїдів, поліфенолів, флавоноїдів, канабіноїдів тощо) під час ультразвукової екстракції.

Універсальне застосування ультразвукових апаратів Hielscher

У той час як альтернативні методи екстракції (наприклад, надкритичний CO2, екстракція розчинником, перколяція тощо) часто застосовні лише до екстракції певних молекул залежно від молекулярної маси, розчинності та термочутливості, екстракція за допомогою високопродуктивних ультразвукових засобів Hielscher дозволяє універсально екстрагувати будь-яку рослинну сполуку. Ультразвукова екстракція може бути надійно застосована для екстракції екстрактів широкого спектру дії, що містять біологічно активні сполуки, такі як поліфеноли, алкалоїди, антрахінони, флавоноїди, глікозиди, ліпіди, пектини та полісахариди.

Відмінна енергоефективність та екологічність

Енерговитрати екстракції за допомогою ультразвуку набагато менші, ніж при традиційних методах екстракції лікарських сполук з рослин.

Надійність завдяки стандартизації процесів за допомогою Hielscher Ultrasonics

Ультразвукові апарати Hielscher дозволяють точно контролювати всі параметри ультразвукового процесу, такі як амплітуда, інтенсивність, тривалість і температура. Параметри процесу легко контролюються і постійно контролюються. Крім того, всі параметри процесу автоматично протоколюються у вигляді CSV-файлу на вбудованій SD-карті. Це дозволяє оператору переглядати прогони ультразвуку, оптимізувати процес екстракції та забезпечувати стабільну якість екстракту. Ультразвукові апарати Hielscher дозволяють виробникам виробляти рослинні екстракти найвищої якості та сприяють дотриманню належної виробничої практики (GMP).

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів: