استخلاص إكليل الجبل باستخدام الموجات فوق الصوتية عالية القدرة

إكليل الجبل عشبة عطرية دائمة الخضرة غنية بالمركبات النشطة بيولوجيًا والزيوت العطرية، التي تُستخدم في المنتجات الطبية والغذائية والتجميلية. يُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية تقنية لطيفة، لكنها عالية الكفاءة، لعزل المركبات النشطة بيولوجيًا والزيوت العطرية من إكليل الجبل والأعشاب الأخرى. ويحقق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مردودًا أعلى وجودة فائقة للمستخلص خلال وقت معالجة قصير.

إنتاج مستخلص إكليل الجبل بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية

تتميز أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية بكفاءة عالية في إنتاج المستخلصات النباتية. ويُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية تقنية لطيفة وغير حرارية تتيح معالجة الجزيئات الحساسة النشطة بيولوجيًا وعزلها من النباتات برفق. وبما أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية لا تطبق سوى قوى ميكانيكية بحتة، فإنها تتجنب إتلاف الجزيئات الحساسة للحرارة. ويتيح ذلك تحضير مستخلص كامل الطيف يحتوي على العديد من المركبات النشطة بيولوجيًا، التي تتفاعل فيما بينها وتؤدي إلى ما يُسمى تأثير التآزر الجماعي. فعلى سبيل المثال، يحتوي مستخلص إكليل الجبل الناتج عن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية على كميات كبيرة من الجزيئات النشطة بيولوجيًا، مثل حمض الكارنوسيك والكارنوسول وحمض الروزمارينيك وحمض الأوليانوليك وحمض الأورسوليك والكافور و1,8-سينيول وحمض p-كوماريك وحمض الكافئيك.
لإنتاج مستخلص إكليل الجبل، تُعزل المركبات النشطة بيولوجيًا من الأوراق الإبرية لنبات إكليل الجبل (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). ويُستخدم هذا المستخلص عادةً مادةً حافظةً طبيعيةً وعاملًا منكّهًا في الصناعات الغذائية والتجميلية.
 

يحتوي مستخلص إكليل الجبل على عدة مركبات نشطة بيولوجيًا، بما فيها مضادات أكسدة مثل حمض الكارنوسيك وحمض الروزمارينيك، التي ثبت امتلاكها خصائص مضادة للالتهاب والميكروبات والسرطان. وتجعل هذه الخصائص مستخلص إكليل الجبل مفيدًا للحفاظ على نضارة المنتجات الغذائية وجودتها، فضلًا عن توفير فوائد صحية محتملة في المكملات الغذائية والعلاجات الطبيعية.
في الصناعات الغذائية، يُضاف مستخلص إكليل الجبل غالبًا إلى اللحوم المصنّعة والمخبوزات والوجبات الخفيفة لإطالة مدة صلاحيتها ومنع الأكسدة. ويُستخدم أيضًا عاملًا منكّهًا طبيعيًا في الصلصات وتتبيلات السلطات وتتبيلات النقع.
في صناعة مستحضرات التجميل، يُستخدم مستخلص إكليل الجبل في منتجات العناية بالبشرة والشعر لما له من خصائص مضادة للأكسدة والالتهاب، يمكن أن تساعد على حماية البشرة والشعر وتغذيتهما. ويُستخدم أيضًا مادةً عطريةً وملوّنًا طبيعيًا في بعض مستحضرات التجميل.

آلية تفكيك جدار الخلية: (a) تكسّر جدار الخلية بفعل التجويف. (b) انتشار المذيب داخل بنية الخلية.
(رسم مقتبس بتعديل من Shirsath et al., 2012)

كيف يُنتَج مستخلص إكليل الجبل باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار؟

يتضمن إنتاج مستخلص إكليل الجبل باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار عادةً الخطوات التالية:

1. تحضير إكليل الجبل: تُنظَّف أوراق إكليل الجبل وتُجفَّف وتُطحن إلى مسحوق ناعم.
2. الاستخلاص: يُخلط مسحوق إكليل الجبل المطحون بمذيب مثل الإيثانول أو الماء، ويُعالج الخليط بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز من نوع المسبار. ويستخدم جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية موجات صوتية عالية التردد لتوليد فقاعات التجويف، التي تساعد على تفكيك المادة النباتية وتحرير المركبات الفعالة.
3. الترشيح: يُرشَّح الخليط لإزالة أي مادة نباتية متبقية، فينتج مستخلص سائل.
4. التركيز: يُركَّز المستخلص السائل باستخدام مبخّر دوّار أو طريقة مناسبة أخرى لزيادة تركيز المركبات الفعالة.
5. التجفيف: يُجفَّف المستخلص المركَّز باستخدام طريقة مناسبة، مثل التجفيف بالرش أو التجفيف بالتجميد (التجفيد)، لإنتاج مستخلص على هيئة مسحوق جاف.
6. التعبئة: يُعبَّأ المسحوق الجاف بعد ذلك ويُخزَّن في مكان بارد وجاف إلى أن يصبح جاهزًا للاستخدام.

يتيح استخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار في عملية الاستخلاص استخلاصًا أكثر كفاءة وفعالية للمركبات الفعالة من أوراق إكليل الجبل، مما ينتج مستخلصًا أعلى جودة بتركيز أكبر من المركبات المفيدة. ويمكن أيضًا تطبيق هذه الطريقة على نطاق واسع، مما يجعلها مناسبة للإنتاج التجاري. وتتيح أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher التحكم الدقيق في معلمات العملية والتوسّع الخطي في عملية الاستخلاص إلى أي حجم مطلوب.

التفوق المثبت علميًا لاستخلاص إكليل الجبل بالموجات فوق الصوتية

في تقريرهم البحثي العلمي، يبحث Dhoubi et al. (2020) تأثير طرق الاستخلاص المختلفة في التركيب الكيميائي والقدرة المضادة للأكسدة لمستخلصات Rosmarinus officinalis L. ويقارنون بين ثلاث طرق للاستخلاص: الاستخلاص بالمائع فوق الحرج، والاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية (UAE) باستخدام جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية UIP1000hdT من Hielscher، والاستخلاص بمساعدة الموجات الميكروية (MAE).

أبرز نتائج الدراسة:

• وجد الباحثون أن طريقة الاستخلاص أثّرت تأثيرًا كبيرًا في التركيب الكيميائي والقدرة المضادة للأكسدة لمستخلصات إكليل الجبل. وبالمقارنة مع تقنيتي الاستخلاص الأخريين، وهما الاستخلاص بالمائع فوق الحرج والاستخلاص بالموجات الميكروية، حقق الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية أفضل النتائج.
• كان مستخلص إكليل الجبل الناتج عن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية باستخدام الإيثانول غنيًا جدًا بالبوليفينولات.
• لوحظت قدرة أعلى مضادة للأكسدة عند المعالجة بالموجات فوق الصوتية خلال وقت استخلاص قصير (10 mins).

بروتوكول استخلاص إكليل الجبل بالموجات فوق الصوتية

أُجري الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية في جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار باستخدام سونوترود (UIP1000hd، Hielscher Ultrasonics، انظر الصورة أدناه). ووُضع مزيج من مسحوق إكليل الجبل والإيثانول المطلق (1:3 w/v) في مفاعل ذي غلاف مزدوج، وعُرّض للموجات فوق الصوتية بقدرة 750 W لمدة 10 min. وضُبطت درجة حرارة الاستخلاص عند 25°C. وخضع المستخلص الناتج عن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية للطرد المركزي بسرعة 4000 rpm لمدة 10 min. وفُصل السائل الطافي ورُكّز تحت التفريغ باستخدام مبخّر دوّار يعمل تحت التفريغ.

منظومة استخلاص بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار UIP1000hdT من Hielscher لاستخلاص المواد النباتية على دفعات.
(الصورة: © Petigny et al., 2013)

على وجه التحديد، أنتج الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مستخلصات ذات تراكيز أعلى من إجمالي المركبات الفينولية والفلافونويدات والكاروتينويدات، فضلًا عن نشاط أعلى مضاد للأكسدة، مقارنةً بالاستخلاص بالنقع. كما كان الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية أكثر كفاءة، إذ حقق مردودًا أعلى من المستخلص في وقت أقصر.
ويستنتج الباحثون أن اختيار طريقة الاستخلاص عامل مهم ينبغي مراعاته عند إنتاج مستخلصات إكليل الجبل للاستخدام في الصناعات الغذائية والتجميلية والدوائية. ويُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية طريقة واعدة قد تنتج مستخلصات أعلى قدرة وأكثر كفاءة بمردود أعلى.
وخلص فريق البحث إلى أن «إكليل الجبل المستخلص بالموجات فوق الصوتية أظهر، من بين المستخلصات المدروسة، نشاطًا أعلى مضادًا للأكسدة وفقًا لكلا اختباري النشاط المضاد للأكسدة. وارتبط ذلك بارتفاع المحتوى الفينولي الكلي، ولا سيما محتوى حمض الكارنوسيك وحمض الروزمارينيك. علاوةً على ذلك، أظهر مستخلصنا الناتج عن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية نشاطًا قويًا مضادًا للأكسدة مقارنةً بحمض الغاليك وN-أسيتيل سيستئين، عند اختباره على خلايا أرومية ليفية بشرية عُرّضت للإجهاد التأكسدي. ومن ثم، وبهدف إحلال بدائل محل مضادات الأكسدة الاصطناعية، قد يكون مستخلص إكليل الجبل الذي حضّرناه بالموجات فوق الصوتية، بوصفه مصدرًا طبيعيًا لمضادات الأكسدة، موضع اهتمام في عدة تطبيقات صناعية».

النشاط المضاد للأكسدة لمستخلصات إكليل الجبل. الأعمدة الزرقاء: عند 60°C باستخدام الماء المقطّر؛ الأعمدة البرتقالية: بعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية.
(الدراسة والرسم: Suchkova et al., 2021)

أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لاستخلاص إكليل الجبل والأعشاب

تصنّع Hielscher Ultrasonics أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء وتورّدها بمختلف القدرات والأحجام. وتتراوح مجموعتنا من المجانسات وأجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من الأجهزة المحمولة التي تُمسك باليد إلى أنظمة الإنتاج الصناعية بالكامل لمعالجة أحجام كبيرة ضمن خط الإنتاج على نطاق تجاري.

التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة صُنعت في ألمانيا

تشتهر أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بأعلى معايير الجودة والتصميم. وتتيح المتانة وسهولة التشغيل دمج أجهزتنا بسلاسة في المنشآت الصناعية. وتتعامل أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات ذات المتطلبات الصعبة.

Hielscher Ultrasonics شركة حاصلة على شهادة ISO، وتولي اهتمامًا خاصًا لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. وبالطبع، تتوافق أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher مع CE وتلبي متطلبات UL وCSA وRoHs.
تواصل معنا الآن! يسرّ فريقنا الفني المدرب جيدًا وذو الخبرة الطويلة مناقشة عملية الاستخلاص لديك معك والتوصية بجهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية الأنسب لك!

يمنحك الجدول أدناه فكرة عن قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا: