Високовихідне вилучення алкалоїдів за допомогою зондових ультразвукових гомогенізаторів

Вилучайте алкалоїди з рослинної сировини швидше, повніше та з точним контролем процесу. Зондові ультразвукові гомогенізатори Hielscher використовують акустичну кавітацію для відкривання рослинних клітин та інтенсифікації масопереносу, допомагаючи досягати високих виходів алкалоїдів за хвилини, а не за години.
Незалежно від того, чи обробляєте ви листя, коріння, кору, насіння чи інший рослинний матеріал, ультразвукові екстрактори Hielscher забезпечують відтворюване вилучення від лабораторних випробувань до пілотних партій та промислового потокового виробництва.

Чому варто обрати ультразвукове вилучення алкалоїдів?

• Вищі виходи вилучення завдяки ефективному руйнуванню клітин та покращеному проникненню розчинника
• Коротші часи обробки порівняно з мацерацією, декокцією, інфузією або екстракцією за Сокслетом
• Менша витрата розчинника з використанням води, водного етанолу, метанолу або інших підходящих розчинників
• Контрольована якість екстракту завдяки регульованій амплітуді, температурі, часу та інтенсивності
• Легке масштабування від малих зразків до безперервного промислового вилучення
• Надійна документація з автоматичним записом даних процесу для відтворюваності та забезпечення якості

Високоефективне вилучення алкалоїдів за допомогою потужного ультразвуку

Як ультразвукове вилучення сприяє ізоляції алкалоїдів?
Ультразвукове вилучення використовує низькочастотні ультразвукові хвилі (наприклад, частота 20-26kHz) та ефект акустичної кавітації ультразвуку. Ультразвукові хвилі високої інтенсивності створюють кавітаційні бульбашки, які колапсують, генеруючи локально енергонапружені перепади тиску та температури, а також потужні зсувні сили, які перфорують та руйнують клітинні стінки рослин і відкривають рослинну тканину. Потік рідини, що генерується кавітацією, сприяє масопереносу між внутрішньоклітинним матриксом та навколишнім розчинником, так що алкалоїди ефективно вивільняються. Для ультразвукового вилучення алкалоїдів рослинний матеріал (наприклад, подрібнене сушене листя) поміщають у розчинник, яким зазвичай є суміш води та органічного розчинника, такого як водний етанол. Полярні розчинники, такі як метанол та етанол, виявилися найбільш ефективними для високих виходів алкалоїдів. Після короткої ультразвукової обробки суспензії – що складається з рослинного матеріалу та розчинника – алкалоїди вивільняються з рослинних клітин і присутні в розчиннику, звідки їх можна ізолювати та очистити (наприклад, використовуючи роторний випарник).

Основні переваги ультразвукового вилучення алкалоїдів

Ультразвукове вилучення вважається superior extraction technique для ізоляції алкалоїдів із рослинних матеріалів, оскільки воно пропонує кілька переваг, включаючи:

1. Підвищена ефективність вилучення: Ультразвукове вилучення може збільшити вихід алкалоїдів більш ніж на 200% порівняно з традиційними методами вилучення.
2. Зменшений час вилучення: Ультразвукове вилучення може значно зменшити час вилучення, дозволяючи швидшу та ефективнішу обробку великих об’ємів рослинного матеріалу.
3. Нижча витрата розчинника: Ультразвукове вилучення може зменшити кількість розчинника, необхідного для вилучення, що призводить до зменшення витрати розчинника та зниження впливу на навколишнє середовище.
4. Селективне вилучення: Ультразвукове вилучення можна використовувати для селективного вилучення певних алкалоїдів, обираючи відповідний розчинник, параметри процесу та температуру вилучення. Оскільки небажані сполуки залишаються позаду, чистота кінцевого продукту покращується.
5. Легке масштабування: Ультразвукове вилучення можна легко масштабувати для обробки більших об’ємів рослинного матеріалу, що робить його придатним для комерційного виробництва. Ультразвукові процеси можна масштабувати лінійно, що сприяє впровадженню на промисловому рівні.

Загалом, ультразвукова екстракція пропонує швидший, ефективніший та більш екологічно безпечний підхід до ізоляції алкалоїдів із рослинної сировини.

Ультразвукова екстракція алкалоїдів із листя дерева анона колючого (сурсоп)

Nolasco-González et al. (2022) досліджували ефективність та продуктивність ультразвукової екстракції біоактивних сполук, включаючи фенольні сполуки, алкалоїди та ацетогеніни (усі з високою антиоксидантною ємністю) з листя рослинного виду Annona muricata (дерево анона колючого, сурсоп). Для ультразвукової екстракції вони використовували ультразвуковий гомогенізатор зондового типу UP400S за наступних умов: амплітуда 80%, цикл імпульсу 0,7 s, тривалість 4,54 min. Загальні розчинні феноли (TSP) екстрагували, використовуючи 0,5 g порошку висушеного листя та 20 mL ацетон: вода (80:20 v/v). Ультразвуковий екстракт містив 178,48 mg/100 mL розчинних фенолів, 20,18 mg/100 mL загальних флавоноїдів, 27,81 mg/100 mL гідролізованих поліфенолів, 167,07 mg/100 mL конденсованих танінів, 30,44 mg/100 mL загальних алкалоїдів та 14,62 mg/100 mL загальних ацетогенінів. Екстракт, ізольований за допомогою ультразвукового гомогенізатора зондового типу U400S (див. фото ліворуч), виявив високу антиоксидантну ємність та вміст біоактивних сполук у ~6–~927 разів вищий, ніж при відварі або настоюванні, залежно від типу сполуки. У зразках було ідентифіковано двадцять чотири різні фенольні сполуки, і ультразвуково ізольований екстракт мав найвищу концентрацію.
[cf. Nolasco-González et al., 2022]

Антиоксидантна ємність екстрактів, отриманих за оптимальних умов ультразвукової екстракції (UAE), відваром та настоюванням. Ультразвукові екстракти послідовно демонструють значно вищу антиоксидантну ємність.
(Дослідження та графік: ©Nolasco-González et al., 2022)

Хроматограма ВЕРХ фенольних сполук з ультразвуково ізольованого екстракту листя Annona muricata, отриманого за допомогою ультразвукового гомогенізатора UP400S.
(1) шикімова кислота, (2) галова кислота, (3) протокатехова кислота, (4) неохлорогенова кислота,
(5) 3,4-дигідроксифенілуксусна, (6) 4-гідроксибензойна кислота, (7) хлорогенова кислота, (8) 4-гідроксифенілуксусна, (9) ванілінова кислота, (10) сирингова кислота, (11) 3-гідроксибензойна кислота, (12) кофеїнова кислота, (13) 4-гідроксибензальдегід, (14) гомованілінова кислота, (15) 3-(4-гідроксифеніл), (16) п-кумарова кислота, (17) транс-ферулова кислота, (18) транс-корична кислота, (19) галлокатехін, (20) епігаллокатехін, (21) катехін, (22) епікатехін, (23) рутин, (24) елагова кислота.
(Дослідження та графік: ©Nolasco-González et al., 2022)

Lee et al. (2021) отримали аналогічні підтверджені результати, повідомляючи про у 2,3 рази більше алкалоїдів з листя A. muricata, екстрагованих за умов ультразвукової обробки (340 W, 56◦C, 30 хв) порівняно з екстракцією за Сокслетом (7 год, 80◦C).

Екстракція індольних алкалоїдів з кори кореня мімози та айяуаски за допомогою ультразвукового гомогенізатора

Кора коренів мімози, а також листя айяуаски містять алкалоїд N,N-диметилтриптамін (DMT). Наразі N,N-диметилтриптамін (DMT) досліджується в клінічних випробуваннях через його галюциногенні ефекти, а отже, як потенційний препарат для лікування депресії та посттравматичного стресового розладу (ПТСР). Ультразвукова обробка ефективно сприяє вивільненню та ізоляції алкалоїду з коренів Mimosa hostilis та листя Psychotria viridis (айяуаска). Ультразвукова екстракція DMT забезпечує високі виходи за дуже короткий час. Сумісні з майже будь-яким розчинником, ультразвукові гомогенізатори Hielscher зондового типу використовуються для виробництва біоактивних сполук фармацевтичної якості для використання в дослідницьких та медичних умовах, а також для підготовки зразків перед аналітичним тестуванням якості та активності. Тому ультразвукові гомогенізатори Hielscher можуть сприяти медичним дослідженням DMT та ботанічним дослідженням численними способами.
Найпоширенішим джерелом індольного алкалоїду N,N-диметилтриптамину (DMT) є дерево жюрема, воно походить із коренів Mimosa hostilis (відомого як jurema preta). Айяуаска – це традиційна назва іншого виду рослин, у якому листя чагарника Psychotria viridis багате на DMT.
І кора коренів мімози (також мімоза тенуїфлора, кора коренів Mimosa Hostilis; скор. MHRB), і листя айяуаски містять різноманітні біоактивні сполуки, які наразі досліджуються в клінічних випробуваннях щодо їхнього потенціалу як терапевтичних препаратів. Кора коренів мімози містить таніни, сапоніни, триптаміни, алкалоїди, ліпіди, фітоіндоли, ксилозу, фітостероли, глюкозиди, рамнозу, арабінозу, метоксихалкони, лупеол та кукулканіни. Ці біоактивні сполуки можна ефективно екстрагувати з кори коренів за допомогою ультразвукових гомогенізаторів зондового типу. Ультразвукова екстракція є superior технікою для ізоляції цільових речовин, таких як алкалоїди, з ботанічного матеріалу, такого як кора коренів мімози та листя айяуаски. Ультразвукова обробка вирізняється високими виходами за дуже короткий час екстракції. М’які умови процесу забезпечують найвищу якість екстракту, запобігаючи небажаній деградації активних молекул.

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

Ультразвукові гомогенізатори Hielscher для ефективної екстракції алкалоїдів

Hielscher Ultrasonics розробляє, виробляє та розповсюджує високоефективні ультразвукові екстрактори, які використовуються для наукових досліджень, а також для виробництва екстрактів фармацевтичної якості.
Superior ефективність екстракції: Екстракція за допомогою ультразвуку – це науково доведена техніка з надзвичайно високою ефективністю щодо екстракції біоактивних сполук із рослин. Тоді як традиційні методи часто вимагають тривалого часу (кілька годин до днів), ультразвукова ботанічна екстракція займає лише кілька хвилин.

Високий вихід екстракції та superior якість екстракту за допомогою ультразвукових гомогенізаторів Hielscher

Ультразвукова екстракція дозволяє здійснити повне вивільнення біоактивних сполук із рослинної сировини. Ультразвукова кавітація руйнує клітинну матрицю та ефективно вивільняє біоактивні молекули в навколишній розчинник. Порівняльні дослідження показали, що ультразвукова обробка забезпечує вищу вихідну кількість екстрактів, ніж інші методи екстракції (наприклад, Сокслет, мацерація, відварювання, інфузія). Ультразвукова екстракція сумісна з будь-яким розчинником і, отже, також дозволяє використовувати дуже м’які розчинники, такі як вода або водний етанол. Залежно від конкретних вимог до екстракції можна вибирати полярні та неполярні розчинники, а перемикання між розчинниками не становить проблеми. Точний контроль параметрів процесу (наприклад, амплітуди), використання м’яких розчинників та точний контроль температури запобігають деградації та забрудненню біоактивних сполук (наприклад, алкалоїдів, поліфенолів, флавоноїдів, каннабіноїдів тощо) під час ультразвукової екстракції.

Універсальне застосування ультразвукових приладів Hielscher

Хоча альтернативні методи екстракції (наприклад, надкритична екстракція CO2, розчинна екстракція, перколяція тощо) часто застосовні лише для екстракції специфічних молекул залежно від молекулярної маси, розчинності та чутливості до нагрівання, екстракція за допомогою високоефективних ультразвукових приладів Hielscher дозволяє здійснювати універсальну екстракцію будь-яких ботанічних сполук. Екстракція за допомогою ультразвуку може надійно застосовуватися для отримання екстрактів широкого спектра дії, що містять біоактивні сполуки, такі як поліфеноли, алкалоїди, антрахінони, флавоноїди, глікозиди, ліпіди, пектин та полісахариди.

Відмінна енергоефективність та екологічність

Споживання енергії при екстракції за допомогою ультразвуку значно менше, ніж у традиційних методах екстракції лікарських сполук із рослин.

Надійність завдяки стандартизації процесу з Hielscher Ultrasonics

Ультразвукові прилади Hielscher дозволяють здійснювати точний контроль усіх параметрів ультразвукового процесу, таких як амплітуда, інтенсивність, тривалість та температура. Параметри процесу легко контролюються та постійно моніторяться. Крім того, усі параметри процесу автоматично записуються у файл CSV на вбудовану SD-картку. Це дозволяє оператору переглядати результати ультразвукової обробки, оптимізувати процес екстракції та забезпечувати стабільну якість екстракту. Ультразвукові прилади Hielscher дозволяють виробникам виготовляти ботанічні екстракти вищої якості та сприяють виконанню вимог належної виробничої практики (GMP).

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність обробки наших ультразвукових приладів: