Ekstrakcija origana – povećajte prinose ultrazvučnom obradom!

Origano je aromatična biljka s visokim sadržajem fenolnih spojeva i eteričnih ulja koji se koriste u prehrambenim, medicinskim i kozmetičkim proizvodima. Ultrazvučna ekstrakcija je blaga, a ipak vrlo efikasna tehnika za izolaciju bioaktivnih spojeva i eteričnih ulja iz origana i drugog bilja. Ultrazvučna obrada (sonikacija) daje veće prinose i vrhunski kvalitet ekstrakta u kratkom vremenu obrade.

Ekstrakti origana – veći prinosi ultrazvučnom obradom

Hielscher sonikatori efikasno rade u proizvodnji biljnih ekstrakata. Ultrazvuk je netermička tehnika ekstrakcije, pa se osjetljivi bioaktivni molekuli izoliraju iz biljnog matriksa bez toplinskog opterećenja. Ultrazvučna obrada (sonikacija) primjenjuje isključivo mehaničke sile, što sprječava razgradnju spojeva osjetljivih na toplinu. Time je moguće pripremiti ekstrakt origana punog spektra koji sadrži brojne bioaktivne molekule koje međusobno djeluju, takozvani entourage efekt. Ultrazvučni ekstrakt origana tipično sadrži karvakrol, timol, p-cimen, γ-terpinen, linalol, terpinen-4-ol i sabinen hidrat iz frakcije eteričnog ulja, zajedno s ružmarinskom kiselinom, derivatima cimetne i kafeinske kiseline, kafeoil- i luteolin-7-O-glukozidom, apigeninom, naringeninom i triterpenskim kiselinama poput ursolne i oleanolne kiseline. Izbor otapala utječe na topljivost polarnih i nepolarnih spojeva.
Za ekstrakt origana bioaktivni spojevi se izoliraju iz listova i vrhova cvjetova biljke Origanum vulgare L. (Lamiaceae), uključujući kultivare i srodne vrste poput Origanum majorana i grčkog origana. Ekstrakt origana se koristi kao aroma i kao prirodni antimikrobni i antioksidativni sastojak u prehrambenoj industriji, industriji hrane za životinje te kozmetičkoj i farmaceutskoj industriji.

Kako funkcionira proizvodnja ekstrakta origana pomoću sonikatora sa sondom?

Proizvodnja ekstrakta origana pomoću ultrazvučnog uređaja sa sondom tipično obuhvata sljedeće korake:

1. Priprema origana: Listovi origana se čiste, suše i melju u fini prah.
2. Ekstrakcija: Samljeveni listovi origana miješaju se s otapalom poput vodenog etanola, etanola ili vode, a smjesa se podvrgava ultrazvučnoj obradi pomoću ultrazvučnog uređaja sa sondom. Ultrazvučni uređaj koristi ultrazvučne valove visokog intenziteta i niske frekvencije za stvaranje kavitacijskih mjehurića, koji olakšavaju razgradnju biljnog materijala i oslobađanje bioaktivnih spojeva (poput karvakrola i timola).
3. Filtracija: Smjesa se filtrira kako bi se uklonio preostali biljni materijal, a iza njega ostaje tekući ekstrakt.
4. Koncentriranje: Tekući ekstrakt se koncentrira pomoću rotacionog evaporatora ili druge pogodne metode kako bi se povećala koncentracija aktivnih spojeva.
5. Sušenje: Koncentrirani ekstrakt se suši pogodnom metodom, poput sušenja raspršivanjem ili liofilizacije (sušenja zamrzavanjem), kako bi se dobio ekstrakt u obliku suhog praha.
6. Pakiranje: Suhi prah se zatim pakira i čuva na hladnom, suhom mjestu dok ne bude spreman za upotrebu.

Vakuumska filtracija na Büchnerovom lijevku nakon ultrazvučne ekstrakcije

Primjena sonikatora sa sondom u procesu ekstrakcije rezultira efikasnom razgradnjom ćelija, tako da se cijeli spektar fitokemikalija oslobađa iz listova origana. Zbog toga je ultrazvučna obrada (sonikacija) idealna tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata – bioaktivni spojevi se pripremaju u visokoj koncentraciji.
Osim toga, ova metoda se može primijeniti u velikom opsegu, što je čini pogodnom za komercijalnu proizvodnju. Hielscher ultrazvučni uređaji omogućavaju preciznu kontrolu procesnih parametara i linearno povećanje razmjera procesa ekstrakcije na bilo koji željeni volumen.

Naučno dokazano: ultrazvučna ekstrakcija origana

U svom naučnom istraživačkom izvještaju Psichoudaki i saradnici (2025) istražuju zelenu metodu ekstrakcije potpomognute ultrazvukom u pulsnom režimu za izdvajanje karvakrola, ukupnih fenolnih spojeva i ukupnih flavonoida iz biljke Origanum dubium. Koristeći Box–Behnkenov eksperimentalni dizajn i metodologiju odzivne površine, procjenjuju vrijeme ekstrakcije, temperaturu, koncentraciju etanola i amplitudu ultrazvuka.

Najvažniji nalazi studije:

• Optimalni kombinirani uslovi bili su 26 minuta na 70°C, uz otopinu etanola i vode od 60% v/v i 100% amplitude ultrazvuka.
• Pod tim uslovima ekstrakti su sadržavali 14,93 mg/g suhe mase karvakrola, 60,03 mg GAE/g ukupnih fenola i 23,78 mg QE/g ukupnih flavonoida.
• Temperatura je značajno utjecala na sva tri odziva. Vrijeme ekstrakcije i koncentracija etanola bili su važni za optimalno izdvajanje karvakrola.

Protokol za ultrazvučnu ekstrakciju origana

Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom u pulsnom režimu provedena je pomoću Hielscher ultrazvučnog procesora sa sondom UP200Ht, opremljenog titanskom sonotrodom od 14 mm. Samljeveni, osušeni Origanum dubium materijal (0,50 g) pomiješan je s 10 mL otopine etanola i vode od 60% v/v. Sonda je uronjena 2 cm u uzorak, a ekstrakcija je provedena na 26 kHz i 100% amplitude tokom 26 minuta uz radni ciklus od 50%. Zagrijana vodena kupelj održavala je temperaturu na 70 ± 2°C. Nakon ekstrakcije smjesa je centrifugirana pri 10.000 rpm tokom 15 minuta. Supernatant je prikupljen, filtriran kroz PES šprican filter od 0,2 µm i razrijeđen prema potrebi za analizu.