Extrakce rozmarýnu pomocí výkonového ultrazvuku

Rozmarýn je aromatická stálezelená bylina bohatá na bioaktivní látky a esenciální oleje, které se využívají v léčivých, potravinářských a kosmetických přípravcích. Ultrazvuková extrakce je šetrná, a přitom vysoce účinná technika izolace bioaktivních látek a esenciálních olejů z rozmarýnu a dalších bylin. Ultrazvuková extrakce poskytuje vyšší výtěžky a vynikající kvalitu extraktu během krátké doby zpracování.

Výroba rozmarýnového extraktu pomocí ultrazvuku

Sonikátory jsou při výrobě rostlinných extraktů vysoce účinné. Ultrazvuk je šetrná, netermická extrakční technika, která umožňuje šetrné zpracování a izolaci citlivých bioaktivních molekul z rostlin. Protože sonikace působí výhradně mechanickými silami, nedochází k poškození tepelně citlivých molekul. To umožňuje připravit extrakt s plným spektrem obsahující řadu bioaktivních látek, které se navzájem ovlivňují a vyvolávají takzvaný entourage efekt. Například ultrazvukový rozmarýnový extrakt obsahuje vysoká množství bioaktivních molekul, jako je kyselina karnosová, karnosol, kyselina rosmarinová, kyselina oleanolová, kyselina ursolová, kafr, 1,8-cineole, kyselina p-kumarová a kyselina kávová.
K výrobě rozmarýnového extraktu se bioaktivní látky izolují z jehlicovitých listů rozmarýnu (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Rozmarýnový extrakt se běžně používá jako přírodní konzervant a ochucovadlo v potravinářském a kosmetickém průmyslu.

Rozmarýnový extrakt obsahuje několik bioaktivních látek, včetně antioxidantů, jako je kyselina karnosová a kyselina rosmarinová, u nichž bylo prokázáno, že mají protizánětlivé, antimikrobiální a protirakovinné vlastnosti. Díky těmto vlastnostem je rozmarýnový extrakt užitečný pro zachování čerstvosti a kvality potravinářských výrobků a také pro poskytování potenciálních zdravotních přínosů v doplňcích stravy a přírodních léčivých prostředcích.
V potravinářském průmyslu se rozmarýnový extrakt často přidává do zpracovaných masných výrobků, pekařských výrobků a snackových výrobků, aby se prodloužila jejich trvanlivost a zabránilo se oxidaci. Používá se také jako přírodní ochucovadlo v omáčkách, dresincích a marinádách.
V kosmetickém průmyslu se rozmarýnový extrakt používá v přípravcích pro péči o pleť a vlasy pro své antioxidační a protizánětlivé vlastnosti, které mohou pomoci chránit a vyživovat pokožku a vlasy. V některých kosmetických přípravcích se používá také jako přírodní vonná složka a barvivo.

Mechanismus narušení buněčné stěny (a) porušení buněčné stěny v důsledku kavitace. (b) difúze rozpouštědla do buněčné struktury.
(Grafika upravena podle Shirsath et al., 2012)

Jak probíhá výroba rozmarýnového extraktu pomocí sondového sonikátoru?

Výroba rozmarýnového extraktu pomocí sondového sonikátoru obvykle zahrnuje následující kroky:

1. Příprava rozmarýnu: Listy rozmarýnu se očistí, usuší a rozemelou na jemný prášek.
2. Extrakce: Rozemletý rozmarýnový prášek se smíchá s rozpouštědlem, jako je ethanol nebo voda, a směs se sonikuje pomocí sondového sonikátoru. Sonikátor využívá vysokofrekvenční zvukové vlny k vytváření kavitačních bublin, které pomáhají rozrušit rostlinný materiál a uvolnit účinné látky.
3. Filtrace: Směs se přefiltruje, aby se odstranil veškerý zbývající rostlinný materiál, a zůstane tekutý extrakt.
4. Zahuštění: Tekutý extrakt se zahustí pomocí rotační odparky nebo jinou vhodnou metodou, aby se zvýšila koncentrace účinných látek.
5. Sušení: Zahuštěný extrakt se vysuší vhodnou metodou, jako je sušení rozprašováním nebo sušení mrazem (lyofilizace), aby vznikl extrakt ve formě suchého prášku.
6. Balení: Suchý prášek se poté zabalí a skladuje na chladném a suchém místě, dokud není připraven k použití.

Použití sondového sonikátoru v procesu extrakce umožňuje účinnější a efektivnější extrakci účinných látek z listů rozmarýnu, což vede ke kvalitnějšímu extraktu s vyšší koncentrací prospěšných látek. Tuto metodu lze navíc používat ve velkém měřítku, takže je vhodná pro komerční výrobu. Sonikátory Hielscher umožňují přesné řízení procesních parametrů a lineární převod extrakčního procesu na libovolný požadovaný objem.

Vědecky prokázaná převaha ultrazvukové extrakce rozmarýnu

Ve své vědecké výzkumné zprávě Dhoubi et al. (2020) zkoumají vliv různých extrakčních metod na chemické složení a antioxidační účinnost extraktů z Rosmarinus officinalis L. Porovnávají tři extrakční metody: extrakci superkritickou tekutinou, ultrazvukem asistovanou extrakci (UAE) pomocí sonikátoru Hielscher UIP1000hdT a mikrovlnně asistovanou extrakci (MAE).

Hlavní zjištění studie:

• Autoři zjistili, že extrakční metoda významně ovlivnila chemické složení a antioxidační účinnost rozmarýnových extraktů. Ve srovnání s oběma dalšími extrakčními technikami, tedy extrakcí superkritickou tekutinou a mikrovlnnou extrakcí, poskytla ultrazvukem asistovaná extrakce nejlepší výsledky.
• Ultrazvukový extrakt z rozmarýnu s ethanolem byl velmi bohatý na polyfenoly.
• Při sonikaci byla pozorována vyšší antioxidační kapacita při krátké době extrakce (10 min).

Protokol ultrazvukové extrakce rozmarýnu

Ultrazvukem asistovaná extrakce byla provedena v sondovém sonikátoru se sonotrodou (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, viz obrázek níže). Směs práškového rozmarýnu a absolutního ethanolu (1:3 w/v) byla umístěna do reaktoru s dvojitým pláštěm a vystavena ultrazvuku o výkonu 750 W po dobu 10 min. Teplota extrakce byla regulována na 25°C. Ultrazvukový extrakt byl centrifugován při 4000 rpm po dobu 10 min. Supernatant byl odebrán a zahuštěn za vakua pomocí rotační vakuové odparky.

Sestava pro ultrazvukovou extrakci využívající sondový sonikátor Hielscher UIP1000hdT pro vsádkovou extrakci rostlinných materiálů.
(obrázek: © Petigny et al., 2013)

Konkrétně ultrazvuková extrakce poskytla ve srovnání s macerací extrakty s vyššími koncentracemi celkových fenolických sloučenin, flavonoidů a karotenoidů a také s vyšší antioxidační aktivitou. Ultrazvuková extrakce byla navíc účinnější metodou, která poskytla vyšší výtěžky extraktu za kratší dobu.
Autoři docházejí k závěru, že volba extrakční metody je důležitým faktorem, který je třeba zvážit při výrobě rozmarýnových extraktů pro použití v potravinářském, kosmetickém a farmaceutickém průmyslu. Ultrazvuková extrakce je slibná extrakční metoda, která může poskytovat účinnější a efektivnější extrakty s vyššími výtěžky.
Výzkumný tým dospěl k závěru, že „mezi studovanými extrakty vykazoval ultrazvukově extrahovaný rozmarýn vyšší antioxidační aktivitu podle obou testů antioxidační aktivity. To souviselo s vyšším celkovým obsahem fenolických látek, a zejména s obsahem kyseliny karnosové a kyseliny rosmarinové. Při testování na lidských fibroblastech vystavených oxidačnímu stresu navíc náš ultrazvukový extrakt vykazoval silnou antioxidační aktivitu ve srovnání s kyselinou gallovou a N-acetylcysteinem. S cílem nahradit syntetické antioxidanty proto může být náš ultrazvukově připravený rozmarýnový extrakt, přírodní zdroj antioxidantů, zajímavý pro několik průmyslových aplikací.“

Antioxidační aktivita rozmarýnových extraktů. Modré sloupce: při 60°C s použitím destilované vody; oranžové sloupce: po ultrazvukovém ošetření.
(studie a grafika: Suchkova et al., 2021)

Vysoce výkonné sonikátory pro extrakci rozmarýnu a bylin

Hielscher Ultrasonics vyrábí a dodává vysoce výkonné sonikátory v libovolném výkonu a velikosti. Naše portfolio ultrazvukových homogenizátorů a extraktorů sahá od ručních přenosných přístrojů až po plně průmyslové výrobní systémy pro inline zpracování velkých objemů v komerčním měřítku.

Design, výroba a poradenství – kvalita Made in Germany

Sonikátory Hielscher jsou proslulé svými nejvyššími standardy kvality a designu. Robustnost a snadná obsluha umožňují bezproblémovou integraci našich sonikátorů do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí zvládají sonikátory Hielscher snadno.

Hielscher Ultrasonics je společnost s certifikací ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné sonikátory s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Sonikátory Hielscher samozřejmě splňují požadavky CE a vyhovují požadavkům UL, CSA a RoHs.
Kontaktujte nás nyní! Naši dobře vyškolení technici s dlouholetými zkušenostmi s vámi rádi proberou váš extrakční proces a doporučí vám nejvhodnější ultrazvukový extraktor!

Následující tabulka vám poskytne představu o přibližné zpracovatelské kapacitě našich sonikátorů: