Ekstrakcija kamilice – veći prinosi, bolji kvalitet uz ultrazvučnu obradu (sonikaciju)

Proizvodite visokokvalitetne ekstrakte kamilice brže, efikasnije i s ponovljivom potentnošću. Hielscher ultrazvučni ekstraktori intenziviraju ekstrakciju bioaktivnih spojeva kamilice poput apigenina, flavonoida, fenolnih spojeva, polisaharida i sastojaka eteričnog ulja. Bez obzira proizvodite li biljne čajeve, funkcionalna pića, tinkture, dijetetske suplemente, kozmetičke aktivne tvari ili botaničke sastojke, ultrazvučna obrada (sonikacija) pomaže vam da postignete veće prinose, kraća vremena ekstrakcije i dosljedan kvalitet ekstrakta.

Ultrazvučna ekstrakcija kamilice za hranu, suplemente i kozmetiku

Koristeći ultrazvuk visokog intenziteta, Hielscher sonikatori stvaraju akustičnu kavitaciju u suspenziji otapala i biljnog materijala. To razara tkivo cvijeta kamilice, poboljšava prodiranje otapala i ubrzava prijenos mase. Rezultat je blag, netermički proces ekstrakcije koji se može precizno kontrolirati i skalirati od laboratorijskog testiranja do kontinuirane industrijske proizvodnje.

• Veći prinos ekstrakta: Efikasno oslobađanje flavonoida, fenolnih spojeva, aromatičnih spojeva i drugih aktivnih tvari kamilice.
• Kraće vrijeme obrade: Zamijenite dugu maceraciju brzom ultrazvučnom ekstrakcijom.
• Otapala za hranu, suplemente i kozmetiku: Voda, etanol, vodeni etanol, glicerin, ulja i druga prikladna otapala.
• Odlična kontrola procesa: Podesive amplituda, temperatura, pritisak, unos energije, protok i vrijeme zadržavanja.
• Pouzdano povećanje skale: Od malih R&D šarži preko pilot ispitivanja do industrijske inline ekstrakcije.

Zašto ultrazvučna obrada poboljšava ekstrakciju kamilice

U konvencionalnoj botaničkoj ekstrakciji otapalo mora polako difundirati u čestice biljke, otopiti ciljne spojeve i difundirati natrag u glavninu tekućine. Ovaj proces može trajati satima ili danima i često zahtijeva povišene temperature ili velike količine otapala. Ultrazvučna obrada (sonikacija) intenzivira svaki korak ovog mehanizma ekstrakcije.
Tokom ultrazvučne ekstrakcije kavitacija fizički razara botaničku strukturu i smanjuje difuzijski granični sloj oko čestica biljke. Otapalo brže prodire u materijal cvijeta kamilice, dok se otopljeni bioaktivni spojevi brzo prenose u okolnu tekućinu. Zbog toga je sonikacija posebno vrijedna za proizvođače kojima su potrebni visoka efikasnost ekstrakcije, kratka vremena šarže i dosljedan kvalitet ekstrakta.

Ključne prednosti ultrazvučne ekstrakcije kamilice uključuju:

• Veći prinosi ekstrakcije: Potpunije oslobađanje flavonoida, fenolnih spojeva, sastojaka eteričnog ulja i drugih aktivnih tvari iz biljke.
• Kraća vremena obrade: Ekstrakcija koja bi inače mogla zahtijevati dugu maceraciju često se može završiti mnogo brže.
• Blaga, netermička obrada: Smanjena izloženost toploti pomaže u očuvanju osjetljivih aromatičnih spojeva i fitokemikalija osjetljivih na temperaturu.
• Manja potreba za otapalom: Poboljšan prijenos mase može smanjiti potrebnu količinu otapala ili broj ciklusa ekstrakcije.
• Ponovljiv kvalitet: Amplituda, unos energije, temperatura, pritisak, protok i vrijeme zadržavanja mogu se kontrolirati.
• Skalabilna proizvodnja: Hielscher sonikatori mogu se koristiti od R&D preko pilot testiranja do kontinuirane inline proizvodnje.

Kao tehnologija koja intenzivira proces oslobađanja bioaktivnih spojeva iz botaničkog materijala, ultrazvučna ekstrakcija široko se koristi u prehrambenoj industriji, nutritivnim suplementima i farmaceutskim primjenama.

Odabir pravog otapala za ekstrakciju kamilice

Kamilica sadrži i polarne i nepolarne spojeve. Zbog toga idealno otapalo ovisi o ciljnom profilu ekstrakta i primjeni konačnog proizvoda. Ultrazvučna obrada (sonikacija) može se koristiti s vodom, etanolom, vodenim etanolom, glicerinom, biljnim uljima i drugim otapalima za hranu ili kozmetiku. Ultrazvučna obrada kompatibilna je sa širokim rasponom botaničkih materijala i otapala, uključujući vodu, etanol, glicerin i biljna ulja.

Vodeni etanol: ekstrakcija kamilice širokog spektra

Za mnoge komercijalne ekstrakte kamilice vodeni etanol je najraznovrsniji sistem otapala. Za hidroetanolne ekstrakte koristi se smjesa vode i etanola kako bi se otopio širok raspon polarnih i umjereno lipofilnih sastojaka kamilice. Voda podržava ekstrakciju hidrofilnih spojeva poput određenih fenolnih kiselina, polisaharida i flavonoidnih glikozida, dok etanol poboljšava topljivost manje polarnih spojeva, uključujući apigenin aglikon i mnoge sastojke povezane s aromom.
Apigenin se široko smatra flavonoidom slabo topljivim u vodi, dok se smjese etanola i vode često istražuju kao prikladniji sistemi otapala, kompatibilni s hranom i farmaceutskim primjenama, za rukovanje apigeninom i njegovo izdvajanje.
Za proizvođače hrane, suplemenata i kozmetike vodeni etanol nudi nekoliko prednosti:

• Širok fitokemijski spektar
• Sistem otapala za hranu, široko prihvaćen
• Efikasna ekstrakcija flavonoida i fenolnih spojeva
• Podesiva polarnost promjenom omjera etanola i vode
• Lako naknadno uklanjanje ili koncentriranje isparavanjem

Uz ultrazvučnu obradu vodeni etanol postaje još efikasniji. Ultrazvučna kavitacija povećava prodiranje otapala u čestice kamilice i ubrzava otapanje ciljnih molekula. To omogućava prerađivačima da optimiziraju koncentraciju etanola, vrijeme ekstrakcije i temperaturu za određeni cilj: blag ekstrakt s okusom kamilice, standardizirani ekstrakt bogat apigeninom ili botaničku aktivnu tvar širokog spektra za kozmetiku.

Voda: clean-label ekstrakti kamilice za pića i hranu

Voda je najprirodnije otapalo za ekstrakciju kamilice i široko se koristi za čajeve, infuzije, pića i clean-label prehrambene proizvode. Voda je posebno prikladna za ekstrakciju hidrofilnih komponenti, uključujući određene flavonoidne glikozide, fenolne kiseline, polisaharide i spojeve okusa topljive u vodi. Međutim, sama voda je manje efikasna za spojeve slabo topljive u vodi, poput apigenina aglikona i mnogih lipofilnih sastojaka eteričnog ulja.
Ultrazvučna obrada značajno poboljšava vodenu ekstrakciju kamilice. Razgradnjom tkiva cvijeta i pojačavanjem prijenosa mase ultrazvuk pomaže vodi da brže i potpunije ekstrahira bioaktivne spojeve nego jednostavno potapanje. Ovo je vrlo važno za proizvođače pića, proizvođače ekstrakata čaja i clean-label formulatore koji žele izbjeći organska otapala, a ipak povećati jačinu ekstrakta i efikasnost procesa.

Ultrazvučna ekstrakcija vodom posebno je privlačna kada je konačni proizvod:

• Piće od kamilice spremno za konzumaciju
• Koncentrat biljnog čaja
• Funkcionalni ekstrakt na vodenoj bazi
• Ekstrakt suplementa bez alkohola
• Kozmetički botanički ekstrakt nalik hidrosolu

Budući da je ultrazvučna obrada mehanički, netermički proces, može podržati visokokvalitetnu vodenu ekstrakciju bez oslanjanja na pretjeranu toplotu. To pomaže u očuvanju nježnog cvjetnog profila kamilice i smanjuje rizik od kuhanih ili degradiranih senzorskih nota.

Etanol: snažni botanički ekstrakti i tinkture

Etanol je jako otapalo za mnoge bioaktivne spojeve kamilice i posebno je koristan kada ciljni ekstrakt treba sadržavati veći udio manje polarnih flavonoida, fenolnih spojeva i sastojaka aktivnih u aromi. Etanol se široko koristi u botaničkim tinkturama, ekstraktima za suplemente i kozmetičkim aktivnim tvarima jer je efikasan, kompatibilan s hranom i lako se uklanja tokom koncentriranja.
Čisti etanol je manje polaran od vode i možda neće ekstrahirati puni spektar hidrofilnih sastojaka kamilice jednako efikasno kao vodeni etanol. Zbog toga mnogi proizvođači koriste smjese etanola i vode umjesto apsolutnog etanola. Ipak, ekstrakcija bogata etanolom može biti korisna kada je cilj koncentrirani ekstrakt s višim razinama apigenina aglikona, komponenti eteričnog ulja i lipofilnih aktivnih tvari.
Ultrazvučna obrada poboljšava ekstrakciju etanolom skraćivanjem vremena ekstrakcije i poboljšanjem oslobađanja spojeva zarobljenih unutar strukture cvijeta. Za proizvođače suplemenata to znači efikasniju proizvodnju visokokoncentriranih tinktura, tekućih ekstrakata ili međuproizvoda od osušenih ekstrakata. Za proizvođače kozmetike ultrazvučna ekstrakcija na bazi etanola može stvoriti snažne botaničke aktivne tvari za serume, tonike, gelove i emulzije.

Ekstrakcija uljem: aktivne tvari kamilice za kozmetičke i topikalne formulacije

Biljna ulja poput maslinovog ulja, suncokretovog ulja, ulja jojobe ili MCT ulja izvrsni su nosači lipofilnih sastojaka kamilice. Ekstrakcija uljem posebno je važna za prirodnu kozmetiku, ulja za njegu kože, balzame, ulja za masažu i topikalne formulacije. Lipofilni spojevi poput sastojaka eteričnog ulja, komponenti povezanih s bisabololom i drugih nepolarnih aromatskih frakcija pogodni su za ekstrakciju na bazi ulja.
Međutim, ulje nije poželjno otapalo kada je primarni cilj apigenin ili drugi polarni derivati flavonoida. Apigenin je slabo topljiv u vodi, ali se obično ne tretira kao botanički marker topljiv u ulju na isti način kao terpeni ili komponente eteričnog ulja. Za ekstrakte usmjerene na apigenin obično su prikladniji vodeni etanol ili otapala bogata etanolom.
Ultrazvučna obrada čini ekstrakciju kamilice na bazi ulja efikasnijom temeljitim raspršivanjem čestica biljke u ulju i povećanjem kontakta između otapala i površine biljnog materijala. To može skratiti vrijeme infuzije, povećati intenzitet ekstrakta i poboljšati reproducibilnost od šarže do šarže. Za proizvođače kozmetike ultrazvučna ekstrakcija uljem pruža čist put do ulja s infuzijom kamilice, bez otapala i bez dugog vremena maceracije.

Apigenin i bioaktivni spojevi kamilice: topljivost je važna

Visokokvalitetan ekstrakt kamilice počinje jasnim razumijevanjem polarnosti spojeva. Kamilica nije sirovina s jednim spojem; riječ je o složenoj botaničkoj matrici. Otapalo se mora odabrati prema željenom profilu aktivnih tvari.
Apigenin i njegovi derivati spadaju među najvažnije flavonoide kamilice. Apigenin aglikon slabo je topljiv u vodi, zbog čega sama voda možda neće maksimalno povećati izdvajanje apigenina. Etanol i vodeni etanol poboljšavaju učinak ekstrakcije za flavonoide slabije topljive u vodi, dok voda doprinosi ekstrakciji polarnijih glikozida i hidrofilnih spojeva. Naučna literatura opisuje apigenin kao bioflavonoid slabo topljiv u vodi i izvještava o studijama topljivosti u etanolu, vodi i sistemima etanola i vode.

Za praktičnu ekstrakciju kamilice to znači:

• Voda je idealna za blage, clean-label, hidrofilne ekstrakte.
• Vodeni etanol je najbolje univerzalno otapalo za ekstrakte kamilice širokog spektra.
• Etanol je koristan za snažne tinkture i ekstrakte bogate flavonoidima.
• Biljna ulja su idealna za lipofilne kozmetičke ekstrakte i topikalne formulacije.

Ultrazvučna obrada ne mijenja osnovnu topljivost molekule, ali dramatično poboljšava kinetiku ekstrakcije. Ultrazvuk pomaže otapalu da brže i potpunije dopre do ciljnih spojeva. Zato je ultrazvučna ekstrakcija tako moćna: kombinira hemiju pravog otapala s fizičkom intenzifikacijom akustične kavitacije.

Hielscher sonikatori: od laboratorijskih testova do industrijskih ekstrakata kamilice

Velika prednost Hielscher ultrazvučne tehnologije je linearna skalabilnost. Proizvođači mogu početi s malim laboratorijskim ispitivanjima kako bi odredili najbolje otapalo, veličinu čestica, udio čvrste tvari, amplitudu, temperaturu i vrijeme ekstrakcije. Kada se definiraju optimalni parametri ekstrakcije, proces se može linearno skalirati na pilot i industrijsku proizvodnju korištenjem većih Hielscher ultrazvučnih procesora i reaktora s protočnom ćelijom.
Hielscher nudi sonikatore za laboratorijsku, stolnu, pilot i industrijsku obradu. Industrijski sistemi kompanije dizajnirani su za zahtjevan kontinuirani rad, a Hielscher za svoje hdT sisteme ističe digitalni rad, kontrolu procesa, automatsko bilježenje podataka, daljinsko upravljanje i robustan industrijski dizajn.

Za komercijalnu ekstrakciju kamilice to znači:

• Jednostavno testiranje izvodljivosti
• Pouzdana optimizacija parametara
• Šaržna ili kontinuirana inline obrada
• Kontrolirano upravljanje temperaturom
• Ponovljiv kvalitet ekstrakta
• Industrijski protok materijala uz robusnu opremu za ultrazvučnu obradu
• Manji rizik pri povećanju skale od R&D do proizvodnje

Hielscher UIP2000hdT je, na primjer, ultrazvučni uređaj sa sondom snage 2.000 vati za stolnu i industrijsku obradu tekućina, s primjenama koje uključuju ekstrakciju, emulgiranje, dispergiranje, homogenizaciju i sonohemijske reakcije. Hielscher model UIP16000hdT pruža ultrazvučnu snagu od 16.000 vati za obradu velikih količina.

Bolji ekstrakti kamilice uz ultrazvučnu intenzifikaciju procesa

Ekstrakcija kamilice nije samo otapanje biljnih spojeva. Radi se o proizvodnji dosljednog botaničkog sastojka visoke vrijednosti koji ispunjava zahtjeve modernog tržišta hrane, suplemenata i kozmetike. Ultrazvučna obrada daje proizvođačima odlučujuću prednost kombinirajući blagu obradu s visokom efikasnošću ekstrakcije.
Uz pravo otapalo i prave parametre ultrazvučnog procesa proizvođači mogu prilagoditi ekstrakte kamilice specifičnim primjenama: clean-label vodene ekstrakte za pića, ekstrakte vodenog etanola širokog spektra za suplemente, tinkture bogate etanolom za snažne botaničke proizvode ili infuzije na bazi ulja za prirodnu kozmetiku. Hielscher sonikatori pružaju ultrazvučnu snagu, kontrolu procesa i put povećanja skale potrebne da se kamilica pretvori u visokokvalitetan komercijalni ekstrakt.
Za proizvođače koji traže veće prinose, bolji kvalitet i bržu obradu, ultrazvučna ekstrakcija kamilice uz Hielscher sonikatore superiorna je tehnologija ekstrakcije.

Tabela u nastavku daje vam okvirnu naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Ekstrakcija kamilice za proizvođače hrane i pića

Proizvođačima hrane i pića potrebni su ekstrakti koji su sigurni, dosljedni, aromatični i ekonomski isplativi. Ekstrakti kamilice koriste se u biljnim čajevima, funkcionalnim pićima, sirupima, poslasticama, alternativama mliječnim proizvodima, napicima za opuštanje i sistemima aroma. Izazov je proizvesti ekstrakt čistog okusa, privlačne boje i pouzdanog sadržaja aktivnih tvari bez pretjerane toplote ili dugih ciklusa ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija nudi snažnu prednost u obradi. Voda ili vodeni etanol mogu se koristiti za proizvodnju ekstrakata kamilice za hranu s većim prinosom i kraćim vremenima obrade. Budući da je ultrazvučna obrada netermička, prerađivači mogu zaštititi nježne komponente arome, a izbjeći pretjeranu ekstrakciju neželjenih gorkih ili oštrih nota.
Za industrijske primjene u proizvodnji pića Hielscher sonikatori mogu se integrirati u šaržne tankove ili kontinuirane protočne sisteme. To omogućava proizvođačima da obrađuju veće količine uz kontroliranu amplitudu, vrijeme zadržavanja i temperaturu. Koncept povećanja skale kompanije Hielscher podržava razvoj u maloj skali i prijenos na veće industrijske sisteme uz očuvanje istog osnovnog mehanizma ultrazvučne obrade.

Ekstrakcija kamilice za proizvođače suplemenata

Proizvođači suplemenata često se fokusiraju na potentnost, standardizaciju i ponovljivost. Ekstrakti kamilice mogu se plasirati kao tekući ekstrakti, tinkture, prahovi, kapsule, tablete ili koncentrati funkcionalnih sastojaka. Za ove primjene kontrola procesa je ključna: ista sirovina mora dati dosljedan profil ekstrakta od šarže do šarže.
Hielscher sonikatori daju proizvođačima izravnu kontrolu nad važnim parametrima ekstrakcije kao što su amplituda, unos energije, temperatura, pritisak, omjer čvrste i tekuće faze, protok i vrijeme ekstrakcije. To čini ultrazvučnu ekstrakciju prikladnom za optimizaciju procesa i pristupe kvaliteta kroz dizajn (quality-by-design).
Za ekstrakte kamilice bogate apigeninom vodeni etanol je često poželjno otapalo jer balansira polarnost i prihvatljivost za hranu. Ultrazvučna obrada pomaže u maksimiziranju oslobađanja flavonoida i drugih bioaktivnih spojeva uz minimiziranje vremena obrade. Rezultat je efikasniji proces ekstrakcije s poboljšanim prinosom i jasnim putem od laboratorijskih ispitivanja do komercijalne proizvodnje.

Ekstrakcija kamilice za proizvođače kozmetike

Kamilica je popularan kozmetički sastojak za umirivanje kože, botaničko pozicioniranje i koncepte prirodnih formulacija. Ekstrakti kamilice koriste se u kremama, losionima, serumima, šamponima, regeneratorima, proizvodima nakon sunčanja, proizvodima za njegu beba, proizvodima za čišćenje i uljima za masažu.
Proizvođači kozmetike imaju koristi od fleksibilnosti otapala pri ultrazvučnoj obradi. Ovisno o formulaciji, kamilica se može ekstrahirati u vodeni etanol, vodu, glicerin, propilen glikol ili ulja. Ultrazvučna ekstrakcija kamilice na bazi ulja posebno je privlačna za bezvodne balzame, ulja za lice i prirodne formulacije za njegu kože, dok su hidroalkoholni ekstrakti korisni za gelove, tonike i emulzije.
Ultrazvučna obrada podržava kozmetičku proizvodnju i mimo ekstrakcije. Hielscher ultrazvučni procesori koriste se za emulgiranje, homogenizaciju i dispergiranje, što znači da ista ultrazvučna platforma može podržati više koraka obrade tekućina u proizvodnji kozmetike. Interni Hielscher materijal ističe kozmetiku među industrijama koje koriste ultrazvučnu obradu tekućina i navodi emulzije, aktivne tvari i homogenizaciju kao relevantna područja primjene.

Literatura / Reference

• Oktaviani, N. M. D., Larasati, I. D., Nugroho, A. W., Setyaningsih, W., & Palma, M. (2024): Ultrasound-Assisted Extraction of L-Tryptophan from Chamomile Flower: Method Development and Application for Flower Parts Characterization and Varietal Difference. Trends in Sciences, 21(3), 2024. 7348.
• Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.

https://doi.org/10.15255/CABEQ.2015.2168

• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Larasati, I.D.; Oktaviani, N.M.D.; Lioe, H.N.; Estiasih, T.; Palma, M.; Setyaningsih, W. (2023): Optimization of Ultrasound-Assisted Cold-Brew Method for Developing Roselle (Hibiscus sabdariffa L.)-Based Tisane with High Antioxidant Activity. Beverages, 9, 58; 2023.
• Turrini, F.; Beruto, M.; Mela, L.; Curir, P.; Triglia, G.; Boggia, R.; Zunin, P.; Monroy, F. (2021): Ultrasound-Assisted Extraction of Lavender (Lavandula angustifolia Miller, Cultivar Rosa) Solid By-Products Remaining after the Distillation of the Essential Oil. Applied Sciences 11, 2021.