Khai thác alkaloid bằng cách sử dụng một đầu dò-Ultrasonicator

Alkaloids là các hợp chất hoạt tính sinh học, có thể được chiết xuất hiệu quả từ thực vật bằng cách sử dụng ultrasonication. Các alcaloid thể hiện một loạt các tác dụng sinh học và do đó được sử dụng làm dược phẩm và phương pháp điều trị. Khai thác siêu âm là kỹ thuật ưa thích để sản xuất chiết xuất alkaloid chất lượng cao từ nguyên liệu thực vật. Khai thác siêu âm kết quả trong năng suất alkaloid rất cao, trong khi thời gian khai thác là ngắn và các thiết bị siêu âm là an toàn và dễ dàng để hoạt động.

Chiết xuất alkaloid hiệu quả cao bằng cách sử dụng siêu âm điện

Làm thế nào để khai thác siêu âm thúc đẩy sự cô lập của các alcaloid?
Khai thác siêu âm sử dụng sóng siêu âm tần số thấp (ví dụ: tần số 20-26kHz) và siêu âm của cavitation âm thanh. Sóng siêu âm cường độ cao tạo ra bong bóng xâm thực sụp đổ, tạo ra chênh lệch áp suất và nhiệt độ dày đặc năng lượng cục bộ cũng như lực cắt mạnh mẽ, làm thủng và phá vỡ thành tế bào thực vật và mở mô thực vật. Dòng chất lỏng được tạo ra bởi cavitation thúc đẩy sự truyền khối lượng giữa ma trận nội bào và dung môi xung quanh để các alcaloid được giải phóng một cách hiệu quả. Để chiết xuất alkaloid siêu âm, vật liệu thực vật (ví dụ như lá khô mặt đất) được đặt trong dung môi, thường là hỗn hợp nước và dung môi hữu cơ như ethanol nước. Các dung môi phân cực như methanol và ethanol đã được chứng minh là hiệu quả nhất cho năng suất alkaloid cao. Sau khi xử lý siêu âm ngắn của bùn – bao gồm nguyên liệu thực vật và dung môi – Các alcaloid được giải phóng khỏi các tế bào thực vật và có mặt trong dung môi, từ đó chúng có thể được cô lập và tinh chế (ví dụ như sử dụng thiết bị bay hơi rôto).

Ưu điểm chính của chiết xuất alkaloid siêu âm

Khai thác siêu âm được coi là kỹ thuật khai thác vượt trội để phân lập các alcaloid từ vật liệu thực vật vì nó cung cấp một số lợi thế, bao gồm:

1. Tăng hiệu quả khai thác: Khai thác siêu âm có thể làm tăng năng suất của các alcaloid hơn 200% so với các phương pháp khai thác truyền thống.
2. Giảm thời gian khai thác: Khai thác siêu âm có thể làm giảm đáng kể thời gian khai thác, cho phép xử lý nhanh hơn và hiệu quả hơn khối lượng lớn vật liệu thực vật.
3. Tiêu thụ dung môi thấp hơn: Khai thác siêu âm có thể làm giảm lượng dung môi cần thiết để chiết xuất, dẫn đến giảm tiêu thụ dung môi và giảm tác động môi trường.
4. Trích xuất chọn lọc: Khai thác siêu âm có thể được sử dụng để chọn lọc trích xuất một số alcaloid nhất định bằng cách chọn dung môi phù hợp, thông số quá trình và nhiệt độ chiết xuất. Khi các hợp chất không mong muốn bị bỏ lại phía sau, độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng được cải thiện.
5. Dễ dàng mở rộng quy mô: Khai thác siêu âm có thể dễ dàng mở rộng quy mô để xử lý khối lượng lớn hơn của vật liệu thực vật, làm cho nó phù hợp cho sản xuất thương mại. Quá trình siêu âm có thể được thu nhỏ tuyến tính, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện ở quy mô công nghiệp.

Nhìn chung, khai thác siêu âm cung cấp một cách tiếp cận nhanh hơn, hiệu quả hơn, và thân thiện với môi trường hơn để phân lập các alcaloid từ vật liệu thực vật.

Khai thác alkaloid siêu âm từ lá của cây mãng cầu xiêm

Nolasco-González et al. (2022) đã điều tra hiệu quả và hiệu quả của việc khai thác siêu âm các hợp chất hoạt tính sinh học bao gồm các hợp chất phenolic, ancaloit, acetogenin (tất cả đều có khả năng chống oxy hóa cao) từ lá của loài thực vật Annona muricata (cây mãng cầu xiêm). Để khai thác siêu âm, họ đã sử dụng ultrasonicator UP400S kiểu đầu dò ở các điều kiện sau: biên độ 80%, chu kỳ xung 0,7 giây, trong 4,54 phút. Tổng số phenol hòa tan (TSP) được chiết xuất bằng 0,5 g bột lá khô và 20 mL acetone: nước (80:20 v / v). Các ultrasonically sản xuất chiết xuất chứa 178,48 mg/100 mL phenol hòa tan, 20,18 mg/100 mL tổng số flavonoid, 27,81 mg/100 mL polyphenol thủy phân, 167,07 mg/100 mL tannin ngưng tụ, 30,44 mg/100 mL tổng số ancaloit và 14,62 mg/100 mL tổng số acetogenin. Chiết xuất được phân lập với ultrasonicator loại đầu dò U400S (xem hình bên trái) thể hiện khả năng chống oxy hóa cao và hàm lượng cao hơn của các hợp chất hoạt tính sinh học từ ~ 6 đến ~ 927 lần so với thuốc sắc hoặc truyền, tùy thuộc vào loại hợp chất. Hai mươi bốn hợp chất phenolic khác nhau đã được xác định trong các mẫu, và chiết xuất ultrasonically cô lập tạo ra nồng độ cao nhất.
[cf. Nolasco-González và cộng sự, 2022]

Khả năng chống oxy hóa của chiết xuất thu được từ các điều kiện tối ưu của chiết xuất hỗ trợ siêu âm (UAE), thuốc sắc và truyền dịch. Chiết xuất siêu âm liên tục cho thấy khả năng chống oxy hóa cao hơn đáng kể.
(Nghiên cứu và đồ họa: ©Nolasco-González và cộng sự, 2022)

HPLC sắc ký của các hợp chất phenolic từ ultrasonically cô lập chiết xuất của Annona muricata lá bằng cách sử dụng ultrasonicator UP400S.
(1) axit shikimic, (2) axit gallic, (3) axit protocatechuic, (4) axit neochlorogenic,
(5) 3,4-dihydroxyphenylacetic, (6) 4-hydroxybenzoic acid, (7) chlorogenic acid, (8) 4-hydroxyphenyl acetic, (9) vanillic acid, (10) syringic acid, (11) 3-hydroxybenzoic acid, (12) caffeic acid, (13) 4-hydroxybenzaldehyd, (14) homovanillic acid, (15) 3-(4-hydroxyphenyl), (16) p-coumaric acid, (17) trans-ferulic acid, (18) trans-cinnamic acid, (19) gallocatechin, (20) epigallocatechin, (21) catechin,(22) epicatechin, (23) rutin, (24) Axit ellagic.
(Nghiên cứu và đồ họa: ©Nolasco-González và cộng sự, 2022)

Lee et al. (2021) đã có kết quả xác nhận tương tự khi họ báo cáo nhiều hơn 2,3 lần các alcaloid từ A. muricata lá chiết xuất dưới ultrasonication (340 W, 56◦C, 30 phút) so với chiết xuất Soxhlet (7 h, 80◦C).

Indole Alkaloid chiết xuất từ vỏ rễ Mimosa và Ayahuasca bằng cách sử dụng Ultrasonicator

Vỏ rễ mimosa cũng như lá ayahuasca chứa các alcaloid N, N-dimethyltryptamine (DMT). Dimethyltryptamine (DMT) hiện đang được nghiên cứu trong các thử nghiệm lâm sàng về tác dụng gây ảo giác của nó và do đó là một loại thuốc tiềm năng để điều trị trầm cảm và rối loạn căng thẳng sau chấn thương (PTSD). Ultrasonication có hiệu quả thúc đẩy sự giải phóng và phân lập các alcaloid từ rễ Mimosa hostilis và Psychotria viridis lá (ayahuasca). Khai thác DMT siêu âm tạo ra năng suất cao trong thời gian rất ngắn. Tương thích với hầu hết mọi dung môi, Hielscher thăm dò loại ultrasonicators được sử dụng để sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học cấp dược phẩm để sử dụng trong nghiên cứu và thiết lập y tế cũng như để chuẩn bị mẫu trước khi kiểm tra chất lượng phân tích và hiệu lực. Do đó, ultrasonicators Hielscher có thể tạo điều kiện cho DMT y tế và nghiên cứu thực vật theo nhiều cách.
Nguồn phổ biến nhất của indole akaloid N, N-dimethyltryptamine (DMT) trong cây jurema, nó đến từ rễ Mimosa hostilis (thường được gọi là jurema preta). Ayahuasca là tên truyền thống của một loài thực vật khác, trong đó lá của cây bụi Psychotria viridis rất giàu DMT.
Cả hai, vỏ rễ mimosa (cũng là mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; viết tắt MHRB) và lá ayahuasca đều chứa các hợp chất hoạt tính sinh học khác nhau, hiện đang được nghiên cứu trong các thử nghiệm lâm sàng liên quan đến tiềm năng của chúng như là thuốc điều trị. Vỏ rễ Mimosa chứa tannin, saponin, tryptamines, alkaloids, lipid, phytoindoles, xylose, phytosterol, glucoside, rhamnose, arabinose, methoxychalcones, lupeol và kukulkanin. Các hợp chất hoạt tính sinh học có thể được chiết xuất hiệu quả từ vỏ rễ bằng cách sử dụng ultrasonicators loại thăm dò. Khai thác siêu âm là kỹ thuật vượt trội để cô lập các chất mục tiêu như alkaloids từ vật liệu thực vật như vỏ rễ mimosa và lá ayahuasca. Sonication vượt trội bằng cách cho năng suất cao trong thời gian khai thác rất ngắn. Điều kiện quá trình nhẹ đảm bảo chất lượng chiết xuất cao nhất ngăn ngừa sự xuống cấp không mong muốn của các phân tử hoạt động.

Thiết lập khai thác để cách ly thực vật: máy siêu âm kiểu đầu dò UP400St, Bộ lọc chân không Büchi và thiết bị bay hơi rôto để chiết xuất các chất phytochemical như ancaloit và phenol.

Hielscher Ultrasonicators để khai thác alkaloid hiệu quả

Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối máy vắt siêu âm hiệu suất cao, được sử dụng cho nghiên cứu khoa học cũng như sản xuất chiết xuất cấp dược phẩm.

Hielscher Ultrasonicators cho hiệu quả khai thác cao cấp

Siêu âm hỗ trợ chiết xuất là một kỹ thuật đã được khoa học chứng minh với hiệu quả cao phi thường liên quan đến việc chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật. Trong khi các phương pháp truyền thống thường mất nhiều thời gian (vài giờ đến ngày), khai thác thực vật siêu âm chỉ mất vài phút.

Năng suất khai thác cao và chất lượng chiết xuất cao cấp với Ultrasonicators Hielscher

Khai thác theo hướng siêu âm cho phép giải phóng hoàn toàn các hợp chất hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật. Siêu âm cavitation phá vỡ ma trận tế bào và giải phóng các phân tử hoạt tính sinh học hiệu quả vào dung môi xung quanh. Các nghiên cứu so sánh đã chứng minh rằng sonication cho năng suất chiết xuất cao hơn so với các kỹ thuật chiết xuất khác (ví dụ: Soxhlet, maceration, decoction, infusion). Khai thác siêu âm tương thích với bất kỳ dung môi nào và cho phép do đó cũng cho việc sử dụng dung môi rất nhẹ như nước hoặc ethanol nước. Liên quan đến các yêu cầu chiết xuất cụ thể, dung môi phân cực và không phân cực có thể được lựa chọn và chuyển đổi giữa các dung môi là không có vấn đề gì. Kiểm soát chính xác các thông số quá trình (ví dụ: biên độ), sử dụng dung môi nhẹ và kiểm soát nhiệt độ chính xác ngăn ngừa sự xuống cấp và ô nhiễm của các hợp chất hoạt tính sinh học (ví dụ: alkaloids, polyphenol, flavonoid, cannabinoid, v.v.) trong quá trình khai thác siêu âm.

Ứng dụng đa năng của Ultrasonicators Hielscher

Trong khi các kỹ thuật chiết xuất thay thế (ví dụ, CO2 siêu tới hạn, chiết xuất dung môi, thẩm thấu, v.v.) thường chỉ áp dụng cho việc chiết xuất các phân tử cụ thể tùy thuộc vào trọng lượng phân tử, độ hòa tan và độ nhạy nhiệt, việc khai thác với các ultrasonicators hiệu suất cao Hielscher cho phép khai thác linh hoạt của bất kỳ hợp chất thực vật. Chiết xuất hỗ trợ siêu âm có thể được áp dụng một cách đáng tin cậy để chiết xuất các chiết xuất phổ rộng có chứa các hợp chất hoạt tính sinh học như polyphenol, ancaloit, anthraquinone, flavonoid, glycoside, lipid, pectin và polysacarit.

Hiệu quả năng lượng tuyệt vời và thân thiện với môi trường

Mức tiêu thụ năng lượng của chiết xuất hỗ trợ siêu âm ít hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống trong việc chiết xuất các hợp chất dược liệu từ thực vật.

Độ tin cậy do quá trình tiêu chuẩn hóa với Ultrasonics Hielscher

Hielscher ultrasonicators cho phép kiểm soát chính xác trên tất cả các thông số quá trình siêu âm như biên độ, cường độ, thời gian, và nhiệt độ. Các thông số quá trình có thể dễ dàng kiểm soát và được theo dõi liên tục. Ngoài ra, tất cả các tham số quy trình được tự động giao thức dưới dạng tệp CSV trên thẻ SD tích hợp. Điều này cho phép các nhà điều hành để sửa đổi chạy sonication, để tối ưu hóa quá trình trích xuất và để đảm bảo chất lượng trích xuất nhất quán. Hielscher ultrasonicators cho phép các nhà sản xuất để sản xuất chiết xuất thực vật có chất lượng cao và tạo điều kiện cho việc thực hiện thực hành sản xuất tốt (GMP).

Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: