Rosmarinekstraktion med effektultralyd

Rosmarin er en duftende, stedsegrøn urt, som er rig på bioaktive forbindelser og æteriske olier, der anvendes i lægemidler, fødevarer og kosmetiske produkter. Ultralydsekstraktion er en mild, men yderst effektiv teknik til at isolere bioaktive forbindelser og æteriske olier fra rosmarin og andre urter. Ultralydsekstraktion giver højere udbytter og overlegen ekstraktkvalitet med kort behandlingstid.

Produktion af rosmarinekstrakt med sonikering

Ultralydsapparater er yderst effektive til produktion af planteekstrakter. Ultralyd er en mild, ikke-termisk ekstraktionsteknik, som muliggør skånsom behandling og isolering af følsomme bioaktive molekyler fra planter. Da sonikering udelukkende anvender rent mekaniske kræfter, undgås beskadigelse af varmefølsomme molekyler. Dette gør det muligt at fremstille et fuldspektret ekstrakt med talrige bioaktive forbindelser, som interagerer med hinanden og resulterer i den såkaldte entourage-effekt. For eksempel indeholder ultralydsekstraheret rosmarinekstrakt store mængder bioaktive molekyler såsom carnosinsyre, carnosol, rosmarinsyre, oleanolsyre, ursolsyre, kamfer, 1,8-cineol, p-coumarsyre og kaffesyre.
Til fremstilling af rosmarinekstrakt isoleres bioaktive forbindelser fra rosmarinplantens nålelignende blade (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Det anvendes almindeligvis som et naturligt konserveringsmiddel og smagsstof i fødevare- og kosmetikindustrien.
 

Rosmarinekstrakt indeholder flere bioaktive forbindelser, herunder antioxidanter såsom carnosinsyre og rosmarinsyre, som har vist sig at have antiinflammatoriske, antimikrobielle og kræfthæmmende egenskaber. Disse egenskaber gør rosmarinekstrakt nyttigt til at bevare fødevarers friskhed og kvalitet samt til at give potentielle sundhedsmæssige fordele i kosttilskud og naturmidler.
I fødevareindustrien tilsættes rosmarinekstrakt ofte til forarbejdede kødprodukter, bagværk og snacks for at forlænge deres holdbarhed og forhindre oxidation. Det anvendes også som et naturligt smagsstof i saucer, dressinger og marinader.
I kosmetikindustrien anvendes rosmarinekstrakt i hudpleje- og hårplejeprodukter på grund af dets antioxidative og antiinflammatoriske egenskaber, som kan hjælpe med at beskytte og pleje huden og håret. Det anvendes også som et naturligt duft- og farvestof i nogle kosmetiske produkter.

Mekanismen bag nedbrydning af cellevæggen (a) nedbrydning af cellevæggen som følge af kavitation. (b) diffusion af opløsningsmiddel ind i cellestrukturen.
(Illustration tilpasset fra Shirsath et al., 2012)

Hvordan foregår produktionen af rosmarinekstrakt med et ultralydsapparat med probe?

Produktionen af rosmarinekstrakt med et ultralydsapparat med probe omfatter typisk følgende trin:

1. Forberedelse af rosmarinen: Rosmarinbladene renses, tørres og males til et fint pulver.
2. Ekstraktion: Det malede rosmarinpulver blandes med et opløsningsmiddel såsom ethanol eller vand, og blandingen sonikeres med et ultralydsapparat med probe. Ultralydsapparatet anvender højfrekvente lydbølger til at skabe kavitationsbobler, som hjælper med at nedbryde plantematerialet og frigive de aktive forbindelser.
3. Filtrering: Blandingen filtreres for at fjerne eventuelt resterende plantemateriale, så der er et flydende ekstrakt tilbage.
4. Koncentrering: Det flydende ekstrakt koncentreres med en rotationsfordamper eller en anden egnet metode for at øge koncentrationen af de aktive forbindelser.
5. Tørring: Det koncentrerede ekstrakt tørres med en egnet metode, såsom spraytørring eller frysetørring (lyofilisering), for at fremstille et ekstrakt i tør pulverform.
6. Emballering: Det tørre pulver emballeres derefter og opbevares på et køligt, tørt sted, indtil det er klar til brug.

Anvendelsen af et ultralydsapparat med probe i ekstraktionsprocessen muliggør en mere effektiv ekstraktion af de aktive forbindelser fra rosmarinbladene med bedre resultater, hvilket giver et ekstrakt af højere kvalitet med en større koncentration af gavnlige forbindelser. Desuden kan denne metode anvendes i stor skala, hvilket gør den egnet til kommerciel produktion. Ultralydsapparater fra Hielscher muliggør præcis styring af procesparametre og lineær opskalering af ekstraktionsprocessen til ethvert ønsket volumen.

Videnskabeligt dokumenteret overlegenhed ved ultralydsekstraktion af rosmarin

I deres videnskabelige forskningsrapport undersøger Dhoubi et al. (2020) virkningen af forskellige ekstraktionsmetoder på den kemiske sammensætning og antioxidative styrke af ekstrakter af Rosmarinus officinalis L. De sammenligner tre ekstraktionsmetoder: ekstraktion med superkritisk fluid, ultralydsassisteret ekstraktion (UAE) med ultralydsapparatet UIP1000hdT fra Hielscher og mikrobølgeassisteret ekstraktion (MAE).

Undersøgelsens hovedresultater:

• Forfatterne fandt, at ekstraktionsmetoden havde en betydelig indvirkning på rosmarinekstrakternes kemiske sammensætning og antioxidative styrke. Sammenlignet med begge de andre ekstraktionsteknikker, ekstraktion med superkritisk fluid og mikrobølgeekstraktion, gav ultralydsassisteret ekstraktion de bedste resultater.
• Ultralydsekstraheret rosmarinekstrakt med ethanol var meget rigt på polyfenoler.
• Ved sonikering blev der observeret en højere antioxidativ kapacitet ved kort ekstraktionstid (10 min).

Protokol for ultralydsekstraktion af rosmarin

Den ultralydsassisterede ekstraktion blev udført i et ultralydsapparat med probe ved hjælp af en sonotrode (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, se billedet nedenfor). En blanding af pulveriseret rosmarin og absolut ethanol (1:3 w/v) blev anbragt i en reaktor med dobbeltkappe og udsat for ultralyd ved 750 W i 10 min. Ekstraktionstemperaturen blev reguleret til 25°C. Det ultralydsekstraherede ekstrakt blev centrifugeret ved 4000 rpm i 10 min. Supernatanten blev fjernet og koncentreret under vakuum ved hjælp af en rotationsvakuumfordamper.

Opstilling til ultralydsekstraktion med ultralydsapparatet UIP1000hdT med probe fra Hielscher til batch-ekstraktion af plantemateriale.
(billede: © Petigny et al., 2013)

Specifikt gav ultralydsekstraktion ekstrakter med højere koncentrationer af samlede fenolforbindelser, flavonoider og carotenoider samt højere antioxidativ aktivitet sammenlignet med maceration. Desuden var ultralydsekstraktion en mere effektiv metode, som gav højere ekstraktudbytter på kortere tid.
Forfatterne konkluderer, at valget af ekstraktionsmetode er en vigtig faktor at overveje ved fremstilling af rosmarinekstrakter til brug i fødevare-, kosmetik- og medicinalindustrien. Ultralydsekstraktion er en lovende ekstraktionsmetode, som kan give mere potente og effektive ekstrakter med højere udbytter.
Forskerholdet konkluderede, at “blandt de undersøgte ekstrakter udviste ultralydsekstraheret rosmarin højere antioxidativ aktivitet ifølge begge analyser af antioxidativ aktivitet. Dette var relateret til det højere samlede fenolindhold og især indholdet af carnosinsyre og rosmarinsyre. Desuden udviste vores ultralydsekstraherede ekstrakt, når det blev testet i humane fibroblaster udsat for oxidativt stress, en stærk antioxidativ aktivitet sammenlignet med gallussyre og N-acetylcystein. Med henblik på at erstatte syntetiske antioxidanter kan vores ultralydsfremstillede rosmarinekstrakt, som er en naturlig kilde til antioxidanter, derfor være af interesse til flere industrielle anvendelser.”

Antioxidativ aktivitet af rosmarinekstrakter. Blå søjler: ved 60°C med destilleret vand; orange søjler: efter ultralydsbehandling.
(undersøgelse og illustration: Suchkova et al., 2021)

Højtydende ultralydsapparater til ekstraktion af rosmarin og urter

Hielscher Ultrasonics fremstiller og leverer højtydende ultralydsapparater i enhver effektklasse og størrelse. Vores sortiment af ultralydshomogenisatorer og ekstraktorer spænder fra håndholdte, bærbare apparater til fuldt industrielle produktionssystemer til inline-behandling af store volumener i kommerciel skala.

Design, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland

Ultralydsapparater fra Hielscher er kendt for deres højeste standarder for kvalitet og design. Robusthed og nem betjening muliggør problemfri integration af vores ultralydsapparater i industrianlæg. Ultralydsapparater fra Hielscher klarer uden problemer barske forhold og krævende miljøer.

Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Ultralydsapparater fra Hielscher er naturligvis i overensstemmelse med CE-kravene og opfylder kravene fra UL, CSA og RoHs.
Kontakt os nu! Vores veluddannede tekniske personale med mange års erfaring drøfter gerne din ekstraktionsproces med dig og anbefaler den bedst egnede ultralydsekstraktor!

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: