Екстракция на розмарин с мощен ултразвук

Розмаринът е ароматна, вечнозелена билка, богата на биоактивни съединения и етерични масла, които се използват в лекарствени, хранителни и козметични продукти. Ултразвуковата екстракция е щадяща, но високоефективна техника за изолиране на биоактивни съединения и етерични масла от розмарин и други билки. Ултразвуковата екстракция осигурява по-високи добиви и превъзходно качество на екстракта за кратко време на обработка.

Производство на екстракт от розмарин чрез ултразвукова обработка

Ултразвуковите апарати са високоефективни при производството на растителни екстракти. Ултразвукът е щадяща, нетермична техника за екстракция, която позволява внимателна обработка и изолиране на чувствителни биоактивни молекули от растения. Тъй като ултразвуковата обработка прилага единствено чисто механични сили, се избягва увреждането на термочувствителни молекули. Това позволява получаването на пълноспектърен екстракт, съдържащ множество биоактивни съединения, които взаимодействат помежду си и водят до така наречения антуражен ефект. Например ултразвуковият екстракт от розмарин съдържа големи количества биоактивни молекули като карнозна киселина, карнозол, розмаринова киселина, олеанолова киселина, урсолова киселина, камфор, 1,8-cineole, p-кумарова киселина и кафеена киселина.
За производството на екстракт от розмарин биоактивните съединения се изолират от игловидните листа на растението розмарин (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Екстрактът обикновено се използва като естествен консервант и овкусител в хранителната и козметичната промишленост.
 

Екстрактът от розмарин съдържа няколко биоактивни съединения, включително антиоксиданти като карнозна киселина и розмаринова киселина, за които е доказано, че притежават противовъзпалителни, антимикробни и противоракови свойства. Тези свойства правят екстракта от розмарин полезен за запазване на свежестта и качеството на хранителните продукти, както и за осигуряване на потенциални ползи за здравето в хранителни добавки и природни лечебни средства.
В хранителната промишленост екстрактът от розмарин често се добавя към преработени месни продукти, печива и снаксове, за да удължи срока им на годност и да предотврати окисляването. Използва се и като естествен овкусител в сосове, дресинги и маринати.
В козметичната промишленост екстрактът от розмарин се използва в продукти за грижа за кожата и косата заради своите антиоксидантни и противовъзпалителни свойства, които могат да помогнат за защитата и подхранването на кожата и косата. Използва се и като естествен ароматизатор и оцветител в някои козметични продукти.

Механизъм на разрушаване на клетъчната стена: (a) разрушаване на клетъчната стена вследствие на кавитация. (b) дифузия на разтворителя в клетъчната структура.
(Графиката е адаптирана от Shirsath et al., 2012)

Как се произвежда екстракт от розмарин с помощта на ултразвуков апарат със сонда?

Производството на екстракт от розмарин с помощта на ултразвуков апарат със сонда обикновено включва следните стъпки:

1. Подготовка на розмарина: Листата на розмарина се почистват, изсушават и смилат на фин прах.
2. Екстракция: Смленият розмарин на прах се смесва с разтворител като етанол или вода и сместа се подлага на ултразвукова обработка с помощта на ултразвуков апарат със сонда. Ултразвуковият апарат използва високочестотни звукови вълни за създаване на кавитационни мехурчета, които спомагат за разрушаването на растителния материал и освобождаването на активните съединения.
3. Филтриране: Сместа се филтрира, за да се отстрани целият останал растителен материал, като се получава течен екстракт.
4. Концентриране: Течният екстракт се концентрира с помощта на ротационен изпарител или друг подходящ метод, за да се увеличи концентрацията на активните съединения.
5. Сушене: Концентрираният екстракт се изсушава чрез подходящ метод, като разпрашително сушене или сушене чрез замразяване (лиофилизация), за да се получи екстракт под формата на сух прах.
6. Опаковане: След това сухият прах се опакова и съхранява на хладно и сухо място, докато стане готов за употреба.

Използването на ултразвуков апарат със сонда в процеса на екстракция позволява по-ефективно и по-резултатно извличане на активните съединения от листата на розмарина, което води до екстракт с по-високо качество и по-голяма концентрация на полезни съединения. Освен това този метод може да се използва в голям мащаб, което го прави подходящ за промишлено производство. Ултразвуковите апарати на Hielscher позволяват прецизен контрол на параметрите на процеса и линейно мащабиране на процеса на екстракция до всеки желан обем.

Научно доказано превъзходство на ултразвуковата екстракция на розмарин

В своя научноизследователски доклад Dhoubi et al. (2020) изследват влиянието на различни методи за екстракция върху химичния състав и антиоксидантната активност на екстракти от Rosmarinus officinalis L. Те сравняват три метода за екстракция: екстракция със свръхкритичен флуид, екстракция с помощта на ултразвук (UAE) с ултразвуковия апарат UIP1000hdT на Hielscher и екстракция с помощта на микровълни (MAE).

Основни резултати от изследването:

• Авторите установяват, че методът за екстракция оказва значително влияние върху химичния състав и антиоксидантната активност на екстрактите от розмарин. В сравнение с другите две техники за екстракция – със свръхкритичен флуид и с микровълни – екстракцията с помощта на ултразвук дава най-добри резултати.
• Ултразвуковият екстракт от розмарин с етанол е много богат на полифеноли.
• При ултразвукова обработка се наблюдава по-висок антиоксидантен капацитет при кратко време на екстракция (10 минути).

Протокол за ултразвукова екстракция на розмарин

Екстракцията с помощта на ултразвук е извършена в ултразвуков апарат със сонда, използвайки сонотрод (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, вижте снимката по-долу). Смес от розмарин на прах и абсолютен етанол (1:3 w/v) е поставена в реактор с двойна риза и изложена на ултразвук при 750 W за 10 min. Температурата на екстракция е регулирана на 25°C. Ултразвуковият екстракт е центрофугиран при 4000 rpm за 10 min. Супернатантът е отделен и концентриран под вакуум с помощта на ротационен вакуумен изпарител.

Установка за ултразвукова екстракция с ултразвуковия апарат със сонда UIP1000hdT на Hielscher за партидна екстракция на растителни суровини.
(снимка: © Petigny et al., 2013)

По-конкретно, ултразвуковата екстракция дава екстракти с по-високи концентрации на общи фенолни съединения, флавоноиди и каротеноиди, както и с по-висока антиоксидантна активност в сравнение с мацерацията. Освен това ултразвуковата екстракция е по-ефективен метод, който осигурява по-високи добиви на екстракт за по-кратко време.
Авторите заключават, че изборът на метод за екстракция е важен фактор, който трябва да се вземе предвид при производството на екстракти от розмарин за употреба в хранителната, козметичната и фармацевтичната промишленост. Ултразвуковата екстракция е обещаващ метод за екстракция, който може да осигури екстракти с по-силно действие и по-висока ефективност при по-високи добиви.
Изследователският екип заключава, че „сред изследваните екстракти розмаринът, екстрахиран с ултразвук, проявява по-висока антиоксидантна активност според двата анализа на антиоксидантната активност. Това е свързано с по-високото общо съдържание на фенолни съединения и по-специално със съдържанието на карнозна киселина и розмаринова киселина. Освен това, при изпитване върху човешки фибробластни клетки, изложени на оксидативен стрес, нашият ултразвуков екстракт проявява силна антиоксидантна активност в сравнение с галовата киселина и N-ацетилцистеина. Следователно, с оглед на заместването на синтетичните антиоксиданти, нашият екстракт от розмарин, получен чрез ултразвук и представляващ естествен източник на антиоксиданти, може да представлява интерес за няколко промишлени приложения.“

Антиоксидантна активност на екстракти от розмарин. Сини колони: при 60°C с дестилирана вода; оранжеви колони: след ултразвукова обработка.
(изследване и графика: Suchkova et al., 2021)

Високопроизводителни ултразвукови апарати за екстракция на розмарин и билки

Hielscher Ultrasonics произвежда и доставя високопроизводителни ултразвукови апарати с всякаква мощност и размери. Нашата гама от ултразвукови хомогенизатори и екстрактори обхваща ръчни, преносими устройства и изцяло промишлени производствени системи за поточна обработка на големи обеми в промишлен мащаб.

Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати на Hielscher са добре познати със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Ултразвуковите апарати на Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни среди.

Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови апарати, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher съответстват на изискванията за CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.
Свържете се с нас сега! Нашият добре обучен технически персонал с дългогодишен опит с удоволствие ще обсъди с вас вашия процес на екстракция и ще ви препоръча най-подходящия ултразвуков екстрактор!

Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: