Oregano-Extraktion – Höhere Ausbeuten durch Ultraschallbehandlung!

Oregano ist ein aromatisches Kraut mit einem hohen Gehalt an phenolischen Verbindungen und ätherischen Ölen, die in Lebensmitteln, Arzneimitteln und Kosmetika verwendet werden. Die Ultraschallextraktion ist ein schonendes und zugleich hocheffizientes Verfahren zur Isolierung bioaktiver Verbindungen und ätherischer Öle aus Oregano und anderen Kräutern. Die Ultraschallbehandlung ermöglicht höhere Ausbeuten und eine bessere Extraktqualität bei kurzer Verarbeitungszeit.

Oregano-Extrakte – Höhere Ausbeuten durch Ultraschallbehandlung

Die Ultraschallgeräte von Hielscher arbeiten effizient bei der Herstellung pflanzlicher Extrakte. Ultraschall ist ein nichtthermisches Extraktionsverfahren, sodass empfindliche bioaktive Moleküle ohne thermische Belastung aus der Pflanzenmatrix isoliert werden. Die Ultraschallbehandlung übt rein mechanische Kräfte aus, was den Abbau hitzeempfindlicher Verbindungen verhindert. Dadurch lässt sich ein Vollspektrumextrakt aus Oregano herstellen, der zahlreiche bioaktive Moleküle enthält, die miteinander wechselwirken – der sogenannte Entourage-Effekt. Ein mittels Ultraschall gewonnener Oregano-Extrakt enthält typischerweise Carvacrol, Thymol, p-Cymol, γ-Terpinen, Linalool, Terpinen-4-ol und Sabinenhydrat aus der ätherischen Ölfraktion sowie Rosmarinsäure, Zimtsäure- und Kaffeesäurederivate, Caffeoyl- und Luteolin-7-O-glucosid, Apigenin, Naringenin und Triterpensäuren wie Ursolsäure und Oleanolsäure. Die Wahl des Lösungsmittels beeinflusst die Löslichkeit polarer und unpolarer Verbindungen.
Für einen Oregano-Extrakt werden die bioaktiven Verbindungen aus den Blättern und Blütenständen von Origanum vulgare L. (Lamiaceae) isoliert, einschließlich Kultursorten und verwandter Arten wie Origanum majorana und griechischem Oregano. Oregano-Extrakt wird als Aromastoff und als natürlicher antimikrobieller und antioxidativer Inhaltsstoff in der Lebensmittel-, Futtermittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie eingesetzt.

Wie funktioniert die Herstellung von Oregano-Extrakt mit einem Ultraschallgerät mit Sonotrode?

Die Herstellung von Oregano-Extrakt mit einem Ultraschallgerät mit Sonotrode umfasst typischerweise die folgenden Schritte:

1. Vorbereitung des Oreganos: Die Oreganoblätter werden gereinigt, getrocknet und zu einem feinen Pulver gemahlen.
2. Extraktion: Die gemahlenen Oreganoblätter werden mit einem Lösungsmittel wie wässrigem Ethanol, Ethanol oder Wasser gemischt, und die Mischung wird mit einem Ultraschallgerät mit Sonotrode beschallt. Das Ultraschallgerät erzeugt mithilfe hochintensiver, niederfrequenter Ultraschallwellen Kavitationsblasen, die den Aufschluss des Pflanzenmaterials und die Freisetzung bioaktiver Verbindungen (wie Carvacrol und Thymol) erleichtern.
3. Filtration: Die Mischung wird filtriert, um verbleibendes Pflanzenmaterial zu entfernen, sodass ein flüssiger Extrakt zurückbleibt.
4. Konzentrierung: Der flüssige Extrakt wird mit einem Rotationsverdampfer oder einem anderen geeigneten Verfahren konzentriert, um die Konzentration der aktiven Verbindungen zu erhöhen.
5. Trocknung: Der konzentrierte Extrakt wird mit einem geeigneten Verfahren wie Sprühtrocknung oder Gefriertrocknung (Lyophilisation) getrocknet, um einen Extrakt in Form eines trockenen Pulvers herzustellen.
6. Verpackung: Das trockene Pulver wird anschließend verpackt und bis zur Verwendung an einem kühlen, trockenen Ort gelagert.

Vakuumfiltration mit einem Büchnertrichter nach der Ultraschallextraktion

Der Einsatz eines Ultraschallgeräts mit Sonotrode im Extraktionsprozess bewirkt einen effektiven Zellaufschluss, sodass das gesamte Spektrum sekundärer Pflanzenstoffe aus den Oreganoblättern freigesetzt wird. Damit ist die Ultraschallbehandlung das ideale Verfahren zur Herstellung hochwertiger Extrakte – mit bioaktiven Verbindungen in hoher Konzentration.
Darüber hinaus kann dieses Verfahren im großen Maßstab eingesetzt werden und eignet sich somit für die kommerzielle Produktion. Die Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglichen eine präzise Steuerung der Prozessparameter und die lineare Maßstabsvergrößerung des Extraktionsprozesses auf jedes gewünschte Volumen.

Wissenschaftlich belegt: Oregano-Extraktion mit Ultraschall

In ihrem wissenschaftlichen Forschungsbericht untersuchen Psichoudaki et al. (2025) ein umweltfreundliches, ultraschallgestütztes Extraktionsverfahren im Pulsbetrieb zur Gewinnung von Carvacrol, der Gesamtheit phenolischer Verbindungen und der Gesamtheit der Flavonoide aus Origanum dubium. Mithilfe eines Box–Behnken-Versuchsplans und der Antwortflächenmethodik bewerten sie Extraktionszeit, Temperatur, Ethanolkonzentration und Ultraschallamplitude.

Wichtigste Ergebnisse der Studie:

• Die optimalen kombinierten Bedingungen waren 26 Minuten bei 70°C unter Verwendung einer 60% v/v Ethanol–Wasser-Lösung und einer Ultraschallamplitude von 100%.
• Unter diesen Bedingungen enthielten die Extrakte 14,93 mg/g Trockenmasse an Carvacrol, 60,03 mg GAE/g an Gesamtphenolen und 23,78 mg QE/g an Gesamtflavonoiden.
• Die Temperatur beeinflusste alle drei Zielgrößen signifikant. Extraktionszeit und Ethanolkonzentration waren für eine optimale Carvacrolgewinnung wichtig.

Protokoll für die Oregano-Extraktion mit Ultraschall

Die ultraschallgestützte Extraktion im Pulsbetrieb wurde mit einem Ultraschallprozessor UP200Ht von Hielscher mit einer 14 mm großen Titansonotrode durchgeführt. Gemahlenes, getrocknetes Material von Origanum dubium (0,50 g) wurde mit 10 mL einer 60% v/v Ethanol–Wasser-Lösung gemischt. Die Sonotrode wurde 2 cm tief in die Probe eingetaucht, und die Extraktion erfolgte bei 26 kHz und 100% Amplitude für 26 Minuten mit einem Tastgrad von 50%. Ein beheiztes Wasserbad hielt die Temperatur bei 70 ± 2°C. Nach der Extraktion wurde die Mischung bei 10.000 rpm für 15 Minuten zentrifugiert. Der Überstand wurde aufgefangen, durch einen PES-Spritzenfilter mit 0,2 µm Porengröße filtriert und nach Bedarf für die Analyse verdünnt.