Ekstrakcija ružmarina pomoću snažnog ultrazvuka

Ružmarin je mirisna, zimzelena biljka bogata bioaktivnim spojevima i eteričnim uljima, koji se koriste u medicinskim, prehrambenim i kozmetičkim proizvodima. Ultrazvučna ekstrakcija je blaga, a ipak vrlo efikasna tehnika za izolaciju bioaktivnih spojeva i eteričnih ulja iz ružmarina i drugog ljekovitog bilja. Ultrazvučna ekstrakcija daje veće prinose i vrhunski kvalitet ekstrakta u kratkom vremenu obrade.

Proizvodnja ekstrakta ružmarina ultrazvučnom obradom

Ultrazvučni uređaji vrlo su efikasni kada je riječ o proizvodnji biljnih ekstrakata. Ultrazvuk je blaga, netermička tehnika ekstrakcije, koja omogućava nježnu obradu i izolaciju osjetljivih bioaktivnih molekula iz biljaka. Budući da ultrazvučna obrada (sonikacija) primjenjuje isključivo mehaničke sile, izbjegava se oštećenje molekula osjetljivih na toplotu. To omogućava pripremu ekstrakta punog spektra koji sadrži brojne bioaktivne spojeve, koji međusobno djeluju i dovode do takozvanog entourage efekta. Na primjer, ultrazvučni ekstrakt ružmarina sadrži velike količine bioaktivnih molekula kao što su karnosolna kiselina, karnosol, ružmarinska kiselina, oleanolna kiselina, ursolna kiselina, kamfor, 1,8-cineol, p-kumarinska kiselina i kavena kiselina.
Da bi se proizveo ekstrakt ružmarina, bioaktivni spojevi izoluju se iz iglicama sličnog lišća biljke ružmarina (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Uobičajeno se koristi kao prirodni konzervans i aroma u prehrambenoj i kozmetičkoj industriji.

Ekstrakt ružmarina sadrži nekoliko bioaktivnih spojeva, uključujući antioksidanse kao što su karnosolna kiselina i ružmarinska kiselina, za koje je pokazano da imaju antiupalna, antimikrobna i antikancerogena svojstva. Zbog ovih svojstava ekstrakt ružmarina je koristan za očuvanje svježine i kvaliteta prehrambenih proizvoda, kao i za moguće zdravstvene koristi u dodacima prehrani i prirodnim lijekovima.
U prehrambenoj industriji ekstrakt ružmarina se često dodaje prerađenom mesu, pekarskim proizvodima i grickalicama kako bi se produžio njihov rok trajanja i spriječila oksidacija. Koristi se i kao prirodna aroma u umacima, dresinzima i marinadama.
U kozmetičkoj industriji ekstrakt ružmarina koristi se u proizvodima za njegu kože i kose zbog svojih antioksidativnih i antiupalnih svojstava, koja mogu pomoći u zaštiti i njezi kože i kose. Koristi se i kao prirodni miris i bojilo u nekim kozmetičkim proizvodima.

Mehanizam razgradnje ćelijskog zida (a) pucanje ćelijskog zida uslijed kavitacije. (b) difuzija otapala u ćelijsku strukturu.
(Grafika prilagođena prema: Shirsath et al., 2012)

Kako funkcioniše proizvodnja ekstrakta ružmarina pomoću ultrazvučnog uređaja sondnog tipa?

Proizvodnja ekstrakta ružmarina pomoću ultrazvučnog uređaja sondnog tipa obično obuhvata sljedeće korake:

1. Priprema ružmarina: Listovi ružmarina se čiste, suše i melju u fini prah.
2. Ekstrakcija: Samljeveni prah ružmarina miješa se s otapalom kao što su etanol ili voda, a smjesa se podvrgava ultrazvučnoj obradi pomoću ultrazvučnog uređaja sondnog tipa. Ultrazvučni uređaj koristi zvučne talase visoke frekvencije za stvaranje kavitacijskih mjehurića, koji pomažu razgradnji biljnog materijala i oslobađanju aktivnih spojeva.
3. Filtracija: Smjesa se filtrira kako bi se uklonio preostali biljni materijal, pri čemu zaostaje tečni ekstrakt.
4. Koncentriranje: Tečni ekstrakt se koncentrira pomoću rotacionog uparivača ili druge prikladne metode, kako bi se povećala koncentracija aktivnih spojeva.
5. Sušenje: Koncentrirani ekstrakt se suši prikladnom metodom, kao što su sušenje raspršivanjem ili liofilizacija (sušenje zamrzavanjem), kako bi se dobio ekstrakt u obliku suhog praha.
6. Pakiranje: Suhi prah se zatim pakira i čuva na hladnom, suhom mjestu do trenutka upotrebe.

Upotreba ultrazvučnog uređaja sondnog tipa u procesu ekstrakcije omogućava efikasniju i djelotvorniju ekstrakciju aktivnih spojeva iz listova ružmarina, što rezultira ekstraktom višeg kvaliteta s većom koncentracijom korisnih spojeva. Osim toga, ova metoda se može primijeniti u velikim razmjerima, 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 dokazana superiornost ultrazvučne ekstrakcije ružmarina

U svom naučnom istraživačkom izvještaju Dhoubi et al. (2020) ispituju utjecaj različitih metoda ekstrakcije na hemijski sastav i antioksidativnu snagu ekstrakata Rosmarinus officinalis L. Porede tri metode ekstrakcije: superkritičnu ekstrakciju fluidom, ekstrakciju potpomognutu ultrazvukom (UAE) pomoću Hielscher ultrazvučnog uređaja UIP1000hdT i ekstrakciju potpomognutu mikrovalovima (MAE).

Najvažniji nalazi studije:

• Autori su utvrdili da je metoda ekstrakcije značajno utjecala na hemijski sastav i antioksidativnu snagu ekstrakata ružmarina. U poređenju s obje druge tehnike ekstrakcije, superkritičnom ekstrakcijom fluidom i mikrovalnom ekstrakcijom, ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom dala je najbolje rezultate.
• Ultrazvučni ekstrakt ružmarina s etanolom bio je vrlo bogat polifenolima.
• Uz ultrazvučnu obradu (sonikaciju) uočen je veći antioksidativni kapacitet pri kratkotrajnoj ekstrakciji (10 min).

Protokol za ultrazvučnu ekstrakciju ružmarina

Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom provedena je u ultrazvučnom uređaju sondnog tipa pomoću sonotrode (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, vidi sliku ispod). Smjesa ružmarina u prahu i apsolutnog etanola (1:3 w/v) stavljena je u reaktor s dvostrukim plaštom i izložena ultrazvuku snage 750 W tokom 10 min. Temperatura ekstrakcije regulirana je na 25°C. Ultrazvučni ekstrakt centrifugiran je pri 4000 rpm tokom 10 min. Supernatant je odvojen i koncentriran u vakuumu pomoću rotacionog vakuumskog uparivača.

Postavka ultrazvučne ekstrakcije pomoću Hielscher ultrazvučnog uređaja sondnog tipa UIP1000hdT za šaržnu ekstrakciju biljnog materijala.
(slika: © Petigny et al., 2013)

Konkretno, ultrazvučna ekstrakcija dala je ekstrakte s većim koncentracijama ukupnih fenolnih spojeva, flavonoida i karotenoida, kao i višom antioksidativnom aktivnošću, u poređenju s maceracijom. Osim toga, ultrazvučna ekstrakcija bila je efikasnija metoda, jer je dala veće prinose ekstrakta u kraćem vremenu.
Autori zaključuju da je izbor metode ekstrakcije važan faktor koji treba uzeti u obzir pri proizvodnji ekstrakata ružmarina za upotrebu u prehrambenoj, kozmetičkoj i farmaceutskoj industriji. Ultrazvučna ekstrakcija je obećavajuća metoda ekstrakcije koja može dati potentnije i efikasnije ekstrakte s većim prinosima.
Istraživački tim zaključio je da je “među proučavanim ekstraktima, ultrazvučno ekstrahirani ružmarin pokazao višu antioksidativnu aktivnost prema oba testa antioksidativne aktivnosti. To je bilo povezano s višim ukupnim sadržajem fenola, a naročito sa sadržajem karnosolne kiseline i ružmarinske kiseline. Štaviše, testiran na ljudskim ćelijama fibroblasta izloženim oksidativnom stresu, naš ultrazvučni ekstrakt pokazao je snažnu antioksidativnu aktivnost u poređenju s galnom kiselinom i N-acetilcisteinom. Stoga, s ciljem zamjene sintetičkih antioksidanasa, naš ultrazvučno pripremljen ekstrakt ružmarina, prirodni izvor antioksidanasa, može biti od interesa za brojne industrijske primjene.”

Antioksidativna aktivnost ekstrakata ružmarina. Plavi stupci: pri 60°C uz destiliranu vodu; narandžasti stupci: nakon ultrazvučne obrade.
(studija i grafika: Suchkova et al., 2021)

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za ekstrakciju ružmarina i drugog bilja

Hielscher Ultrasonics proizvodi i isporučuje ultrazvučne uređaje visokih performansi bilo koje snage i veličine. Naš portfolio ultrazvučnih homogenizatora i ekstraktora kreće se od ručnih, prenosivih uređaja do potpuno industrijskih proizvodnih sistema za inline obradu velikih volumena u komercijalnim razmjerima.

Dizajn, proizvodnja i konsalting – kvalitet proizveden u Njemačkoj

Hielscher ultrazvučni uređaji poznati su po svom najvišem kvalitetu i standardima dizajna. Robusnost i jednostavno rukovanje omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Hielscher ultrazvučni uređaji lako se nose s teškim uvjetima i zahtjevnim okruženjima.

Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana kompanija i posebnu pažnju posvećuje ultrazvučnim uređajima visokih performansi s najsavremenijom tehnologijom i jednostavnošću korištenja. Naravno, Hielscher ultrazvučni uređaji su u skladu s CE oznakom i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Kontaktirajte nas odmah! Naše dobro obučeno osoblje s dugogodišnjim iskustvom rado će s vama razgovarati o vašem procesu ekstrakcije i preporučiti vam najprikladniji ultrazvučni ekstraktor!

Tabela ispod daje okvirnu informaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja: