Екстракція алкалоїду за допомогою зонда-ультразвукоутворювача

Алкалоїди - це біоактивні сполуки, які можна ефективно витягти з рослин за допомогою ультразвуку. Алкалоїди виявляють широкий спектр біологічної дії і тим самим використовуються в якості фармацевтичних і лікувальних засобів. Ультразвукова екстракція є кращою методикою для отримання високоякісних екстрактів алкалоїдів з рослинної сировини. Ультразвукова екстракція призводить до дуже високих врожаїв алкалоїдів, тоді як час вилучення 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 ультразвуковий ефект акустичної кавітації. Високоінтенсивні ультразвукові хвилі створюють кавітаційні бульбашки, які руйнуються, створюючи локально енергоємні перепади тиску та температури, а також потужні сили зсуву, які перфорують та розривають клітинні стінки рослин та тканини рослин. Потік рідини, що генерується кавітацією, сприяє передачі маси між внутрішньоклітинним матриксом і навколишнім розчинником, щоб алкалоїди ефективно виділялися. Для ультразвукової екстракції алкалоїдів рослинний матеріал (наприклад, подрібнене висушене листя) поміщають у розчинник, який зазвичай є сумішшю води та органічного розчинника, такого як водний етанол. Було встановлено, що полярні розчинники, такі як метанол та етанол, є найбільш ефективними для високого виходу алкалоїдів. Після короткої ультразвукової обробки гною – що складається з рослинного матеріалу 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 розглядається як чудова техніка екстракції для виділення алкалоїдів з рослинної сировини, оскільки вона пропонує ряд переваг, включаючи:

1. Підвищення ефективності видобутку: Ультразвукова екстракція може збільшити вихід алкалоїдів більш ніж на 200% в порівнянні з традиційними методами екстракції.
2. Скорочений час вилучення: Ультразвукова екстракція дозволяє значно скоротити час вилучення, дозволяючи більш швидку і ефективну обробку великих обсягів рослинної сировини.
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. Вибіркова екстракція: Ультразвукова екстракція може бути використана для вибіркового вилучення певних алкалоїдів, вибираючи відповідний розчинник, параметри процесу та температуру екстракції. У міру того як небажані сполуки залишаються позаду, поліпшується чистота кінцевого продукту.
5. Легко масштабуватися: Ультразвукова екстракція може бути легко масштабована для обробки більших обсягів рослинної сировини, 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 алкалоїду з листя дерева сметанного яблука

Nolasco-González et al. (2022) досліджували ефективність та результативність ультразвукової екстракції біоактивних сполук, включаючи фенольні сполуки, алкалоїди, ацетогеніни (усі з високою антиоксидантною здатністю) з листя виду рослин Annona muricata (сметанне дерево). Для ультразвукової екстракції використовували ультразвуковий апарат зондового типу UP400S при наступних умовах: 80% амплітуда, 0,7 с імпульсний цикл, протягом 4,54 хв. Загальні розчинні феноли (ЧП) екстрагували з використанням 0,5 г порошку сухого листя та 20 мл ацетону: води (80:20 в/в). Ультразвуково вироблений екстракт 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 інструменту зондового зонда U400S (див. малюнок ліворуч), продемонстрував високу антиоксидантну здатність і більш високий вміст біоактивних сполук від ~ 6 до ~ 927 разів, ніж відвар або настій, залежно від типу сполуки. У зразках було виявлено двадцять чотири різних фенольних сполуки, і ультразвуково виділений екстракт виробляв найбільшу концентрацію.
[пор. Ноласко-Гонсалес та ін., 2022]

Антиоксидантна здатність екстрактів, отриманих при оптимальних умовах ультразвукової екстракції (ОАЕ), відвару і настою. Ультразвукові екстракти послідовно показують 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 ультраакука UP400S.
(1) шікімінова кислота, (2) галловая кислота, (3) протокатехуєва кислота, (4) неохлорогенова кислота,
(5) 3,4-дигідроксифенілацетична, (6) 4-гідроксибензойна кислота, (7) хлорогенова кислота, (8) 4-гідроксифенілуксусная, (9) ванілінова кислота, (10) сирінгова кислота, (11) 3-гідроксибензойна кислота, (12) кавова кислота, (13) 4-гідроксибензальдегід, (14) гомованілова кислота, (15) 3-(4-гідроксифеніл), (16) р-кумарова кислота, (17) трансферуловая кислота, (18) транскорнамінова кислота, (19) галокатехін, (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 рази більше алкалоїдів з листя A. muricata, витягнутих під ультразвуком (340 Вт, 56 ◦C, 30 хв) порівняно з екстракцією Soxhlet (7 год, 80◦C).

Екстракція індолового алкалоїду з кори кореня мімози та аяхуаски за допомогою ультразвуку

Кора кореня мімози, а також листя аяхуаски містять алкалоїд N,N-диметилтриптамін (ДМТ). Диметилтриптамін (ДМТ) в даний час досліджується в клінічних випробуваннях на предмет його галюциногенних ефектів 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 (аяхуаска). Ультразвукова екстракція DMT дає високі врожаї протягом дуже короткого часу. Сумісні практично з будь-яким розчинником, ультразвукові апарати типу Hielscher probe використовуються для виробництва біоактивних сполук фармацевтичного класу для використання в дослідницьких та медичних умовах, а також для підготовки зразків перед аналітичною якістю та тестуванням потенції. Тому ультразвукові апарати Hielscher можуть полегшити медичні ДМТ та ботанічні дослідження багатьма способами.
Найпоширеніше джерело індолу акалоїдного N,N-диметилтриптаміну (ДМТ) у дереві юрема, воно походить від коренів Mimosa hostilis (широко відоме як jurema preta). Аяхуаска - традиційна назва іншого виду рослини, в якому листя чагарнику Psychotria viridis багаті ДМТ.
Обидва, кора кореня мімози (також mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; abbrev. MHRB) і листя аяхуаски містять різні біоактивні 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, фітостероли, глюкозиди, рамнозу, арабинозу, метоксихалкони, лупеол і кукульканіни. Ці біоактивні сполуки можна ефективно витягти з кори кореня за допомогою ультразвукових апаратів зондового типу. Ультразвукова екстракція є чудовою технікою для виділення цільових речовин, таких як алкалоїди, з ботанічного матеріалу, такого як кора кореня мімози та листя аяхуаски. Ультразвукова обробка досягає успіху, даючи високі врожаї протягом дуже короткого часу вилучення. М'які умови процесу забезпечують найвищу якість екстракту, запобігаючи небажаній деградації активних молекул.

Установка екстракції для ботанічної ізоляції: ультразвуковий апарат зондового типу UP400St, Вакуумний фільтр Бючі і ротор-випарник для вилучення фітохімічних речовин, таких як алкалоїди і феноли.

Hielscher Ультраакукатори для ефективного вилучення алкалоїдів

Hielscher Ultrasonics розробляє, виробляє та поширює високопродуктивні ультразвукові екстрактори, які використовуються для наукових досліджень, а також виробництва екстрактів фармацевтичного класу.

Hielscher ультраакукатори для чудової ефективності вилучення

Ультразвукова екстракція - це науково обґрунтована методика з надзвичайно високою ефективністю щодо вилучення біоактивних сполук з рослин. У той час як традиційні методи часто займають багато часу (від декількох годин до доби), ультразвукова ботанічна екстракція займає всього кілька хвилин.

Високий вихід екстракції та чудова якість екстракту з Hielscher ультраакукатори

Екстракція на основі ультразвуку дозволяє повністю вивільнити біоактивні сполуки з рослинної сировини. Ультразвукова кавітація розриває клітинний матрикс і ефективно вивільняє біоактивні молекули в навколишній розчинник. Порівняльні дослідження продемонстрували, що ультразвукова обробка дає вищі врожаї екстракту, ніж інші методи екстракції (наприклад, сокшлет, мацерація, відвар, настій). 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 видобутку, то можна вибирати полярні та неполярні розчинники, і перемикання між розчинниками не є проблемою. Точний контроль параметрів процесу (наприклад, амплітуда), використання м'яких розчинників та точний контроль температури запобігають деградації та забрудненню біоактивних сполук (наприклад, алкалоїдів, поліфенолів, флавоноїдів, канабіноїдів тощо) під час ультразвукової екстракції.

Універсальне застосування Hielscher Ультраакукатори

У той час як альтернативні методи екстракції (наприклад, надкритичний CO2, екстракція розчинника, перколяція тощо) часто застосовуються лише для вилучення конкретних молекул залежно від молекулярної маси, розчинності та термочутливості, екстракція за допомогою високопродуктивних ультразвукових апаратів Hielscher дозволяє універсально екстракцію будь-якої ботанічної сполуки. Екстракція за допомогою ультразвуку може бути надійно застосована для вилучення екстрактів широкого спектру дії, що містять біоактивні сполуки, такі як поліфеноли, алкалоїди, антрахінони, флавоноїди, глікозиди, ліпіди, пектин і полісахариди.

Відмінна енергоефективність та екологічність

Енерговитрати ультразвукової екстракції на сьогоднішній день менше, ніж традиційні методи вилучення лікарських сполук з рослин.

Надійність завдяки стандартизації процесів з Hielscher Ultrasonics

Hielscher ультраакукатори дозволяють точно контролювати всі параметри ультразвукового процесу, такі як амплітуда, інтенсивність, тривалість і температура. Параметри процесу легко контролюються і безперервно контролюються. Крім того, всі параметри процесу автоматично протоколюються як файл CSV на вбудованій SD-карті. Це дозволяє оператору переглядати сеанси ультразвукової обробки, оптимізувати процес вилучення та забезпечувати стабільну якість вилучення. Hielscher ультраакукатори дозволяють виробникам виробляти ботанічні екстракти вищої якості та полегшують виконання належної виробничої практики (GMP).

У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв: