Високоефективна екстракція артемізиніну з ультразвуковим випромінюванням

Артемізинін можна ефективно витягти за допомогою високоефективної ультразвукової діагностики. Ультразвукова екстракція дає дуже високі виходи артемізиніну з використанням м'яких розчинників. Процес екстракції за допомогою ультразвуку різко прискорюється. Умови обробки в ультразвукових екстракторах точно контролюються, що дозволяє запобігти деградації термочутливої біомолекули артемізиніну.

Екстракція артемізиніну

Артемізинін - це біологічно активна молекула, присутня в трихомних залозах рослини Artemisia annua, яка використовується як протималярійний препарат і демонструє високий потенціал як препарат для лікування ряду інших захворювань, включаючи рак і SARS-CoV-2. Традиційний метод екстракції включає токсичні розчинники і є дорогим, неоптимальним процесом. Для того, щоб виробляти артемізінін у великих масштабах в екологічно та економічно сприятливих умовах, необхідна ефективна та екологічна технологія екстракції. Ультразвукова екстракція є широко відомим методом екстракції, який можна використовувати в поєднанні з водою або етанолом як нетоксичні розчинники. Вже доведено, що ультразвукова екстракція забезпечує високі врожаї артемізиніну, що дозволяє швидко масштабувати виробництво артемізиніну до великих обсягів. Ультразвукове екстракційне обладнання для періодичної та потокової обробки на промисловому рівні легко доступне.

Ультразвукова екстракція артемізиніну з Artemisia annua

Використання енергетичного ультразвуку для екстракції перевершує інші методи екстракції за різними основними факторами, включаючи вихід, час екстракції, екологічність та економічну ефективність.

Недоліки традиційної екстракції артемізиніну

Традиційні методи екстракції артемізиніну трудомісткі, можуть пошкодити біологічно активні молекули артемізініну через високі температури та мають високий вплив на навколишнє середовище через органічні розчинники, що використовуються при високих температурах. Крім того, в подальшому процесі необхідне інтенсивне очищення для видалення домішок з сирого екстракту.

Переваги ультразвукової екстракції артемізиніном

Застосування потужного ультразвуку для екстракції має ряд позитивних ефектів, які інтенсифікують процес екстракції: Високоефективний ультразвук створює акустичну кавітацію. Ця акустична кавітація сприяє ботанічній екстракції шляхом руйнування клітин, завдяки чому захоплені біомолекули вивільняються з клітинного матриксу рослини. Крім того, кавітаційні сили інтенсифікують перенесення маси, ефективно транспортуючи біомолекули, такі як артемізинін, у навколишній розчинник. Принцип роботи ультразвукової екстракції може бути обумовлений чисто механічними силами кавітації. Це означає, що ультразвук – це нетермічний, нехімічний метод екстракції. Нетермічний метод екстракції робить ультразвукову екстракцію особливо сприятливою, оскільки артемізинін є термічно чутливою сполукою, а це означає, що вищі температури (наприклад, 70 °C) спричинять його розкладання. Отже, Artemisia annua L. не можна було варити в гарячій воді для отримання артемізиніну.

Зелені розчинники для ультразвукової екстракції артемізиніну

Класичні розчинники для екстракції, які використовуються для виробництва артемізиніну, включають гексан, нафтовий ефір або дихлорметан. Екстракція за допомогою ультразвуку сумісна з будь-яким розчинником, включаючи м'які зелені розчинники, такі як етанол або вода. Ультразвукова екстракція артемізиніну з етанолом однаково ефективна в порівнянні з агресивними розчинниками. Оскільки артемізінін проявляє погану розчинність у воді, циклодекстрини можуть бути використані для покращення ультразвукової екстракції артемізініну в холодній воді.

Що робить ультразвукову екстракцію артемізиніну такою ефективною?

Щоб зрозуміти переваги ультразвукової екстракції, необхідно зрозуміти принцип роботи силового ультразвуку. Екстракційний інтенсифікуючий механізм енергетичного ультразвуку в основному пов'язаний з явищем акустичної кавітації. Ультразвукова кавітація спричиняє зіткнення між частинками ботанічної біомаси (такими як листя Artemisia annua L.), що призводить до міжособливого фракціонування та зменшення розміру частинок. Коли кавітаційні бульбашки руйнуються на поверхні твердих речовин рослин, ерозія і сонопорація ще більше збільшують поверхню частинок. Тим самим посилене перенесення маси сприяє вивільненню таких молекул, як білки, ліпіди, цукру, вітаміни, антиоксиданти, фітохімічні речовини (наприклад, артемізинін) і харчові волокна. Ультразвукові сили зсуву покращують проникнення розчинника в клітинний матрикс ботанічної речовини і, відповідно, покращують проникність клітинних мембран. Ці механізми силового ультразвуку відповідають за значну інтенсифікацію процесу, що досягається при застосуванні ультразвуку для ботанічної екстракції.

Потужні ультразвукові хвилі порушують клітинну структуру рослинних компонентів, вивільняють біологічно активні сполуки та сприяють перенесенню маси між рослинною сировиною та розчинником (наприклад, етанолом).

Науково доведені результати ультразвукової екстракції артемізиніну

Було проведено кілька наукових досліджень з метою вивчення ефективності та практичності ультразвукової екстракції артемізиніну з листя Artemisia annua.

Briars and Paniwnyk showed “that ultrasound at low temperatures increases the yield of artemisinin extracted from A. annua by around 58% and the extracts appear purer when compared to conventional steeping; therefore the use of ultrasound during extraction has the potential for producing lower cost artemisinin-based treatments.” (Briars and Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) досліджували ультразвукову екстракцію артемізиніну з використанням метилового ефіру пропіленгліколю (PGME) як розчинника. Екстракт артемізиніну, отриманий ультразвуковим шляхом, був проаналізований за допомогою рідинної хроматографії Ultra Performance (UPLC). Результати аналізу підкреслили якість екстракту. Завдяки хорошій повторюваності процесу та стабільності екстрагованого артемізиніну, ультразвукова екстракція з використанням зеленого та ефективного моноефірного пропіленгліколь-метилового ефіру (PGME) як розчинника демонструє великі перспективи в екстракції та відділенні біологічно активних молекул від рослинних компонентів. Ультразвукова екстракція з використанням метилового ефіру пропіленгліколю (PGME) як розчинника призвела до високої загальної ефективності екстракції та високих виходів артемізиніну. (пор. Чжан та ін., 2017)

В іншому дослідженні Zhang et al. (2020) представляють ультразвукову екстракцію артемізініну за допомогою гідроксипропіл-β-циклодекстрину. Додавання циклодекстрину покращує вивільнення погано розчинної у воді сполуки артемізиніна і дозволяє використовувати воду як розчинник з хорошими виходами екстракції. Ультразвукова екстракція в комбінації з циклодекстрином збільшила кількість артемізиніну до 8,66 мг/г, що значно перевищує відповідну кількість 1,70 мг/г, отриману у воді.

Високоефективні ультразвукові екстрактори для виробництва артемізину

Високопродуктивні ультразвукові екстракційні системи від Hielscher Ultrasonics використовуються в усьому світі на R&D, малі, середні та повністю комерційні рівні виробництва в різних галузях, таких як харчова промисловість, дієтичні добавки та фармацевтичне виробництво. Високопродуктивні ультразвукові екстрактори інтенсифікують процес екстракції та збільшують вихід, тим самим покращуючи загальну ефективність виробництва високоякісного екстракту. Компанія Hielscher Ultrasonics пропонує екстракційне обладнання для будь-якого обсягу? технологічної потужності. Маючи досвід у ботанічній екстракції понад 25 років, Hielscher Ultrasonics є вашим надійним партнером для високоефективної ультразвукової екстракції від Artemisia annua!

Високопродуктивні, найсучасніші ультразвукові апарати

Інтелектуальні функції ультразвукових систем Hielscher розроблені таким чином, щоб гарантувати надійну роботу, відтворювані результати та зручність використання. Доступ до робочих налаштувань можна легко отримати та набрати за допомогою інтуїтивно зрозумілого меню, доступ до якого можна отримати за допомогою цифрового кольорового сенсорного дисплея та пульта дистанційного керування браузером. Тому всі умови обробки, такі як чиста енергія, загальна енергія, амплітуда, час, тиск і температура, автоматично записуються на вбудовану SD-карту. Це дозволяє переглянути та порівняти попередні проходи ультразвукового дослідження та оптимізувати процес екстракції артемізініну з максимальною ефективністю.
Ультразвукові системи Hielscher використовуються у всьому світі для виробництва високоякісних рослинних екстрактів. Промислові ультразвукові апарати Hielscher можуть легко працювати з високими амплітудами в безперервній роботі (24/7/365). Амплітуди до 200 мкм можуть бути легко безперервно генеровані за допомогою стандартних сонотродів (ультразвукових зондів? ріжків). Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Завдяки своїй міцності та невибагливому обслуговуванню наші ультразвукові екстракційні системи зазвичай встановлюються для важких умов експлуатації та в складних умовах.

Зв'яжіться з нами зараз, щоб дізнатися більше про ультразвукову екстракцію артемізиніну з заводу Artemisia annua. Ми будемо раді надіслати Вам інформацію про наші системи ультразвукової екстракції та ціни! Наш досвідчений персонал буде радий обговорити з вами вашу заявку та вимоги до обробки!
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів: