استخراج اورگانو – افزایش بازده با فراصوت‌دهی!
اورگانو گیاهی معطر با محتوای بالای ترکیبات فنولی و اسانس‌هاست که در محصولات غذایی، دارویی و آرایشی استفاده می‌شوند. استخراج فراصوتی روشی ملایم و در عین حال بسیار کارآمد برای جداسازی ترکیبات زیست‌فعال و اسانس‌ها از اورگانو و سایر گیاهان است. فراصوت‌دهی در زمان کوتاه پردازش، بازده بیشتر و عصاره‌ای با کیفیت بالاتر فراهم می‌کند.
عصاره‌های اورگانو – بازده بیشتر با فراصوت‌دهی
سونیکاتورهای Hielscher برای تولید عصاره‌های گیاهی کارآمد هستند. فراصوت یک روش استخراج غیرحرارتی است؛ بنابراین مولکول‌های حساس زیست‌فعال بدون بار حرارتی از ماتریس گیاهی جدا می‌شوند. فراصوت‌دهی صرفاً نیروهای مکانیکی اعمال می‌کند و از این طریق مانع تجزیهٔ ترکیبات حساس به گرما می‌شود. این ویژگی امکان تهیهٔ عصارهٔ تمام‌طیف اورگانو را فراهم می‌کند که حاوی مولکول‌های زیست‌فعال متعددی است که با یکدیگر برهم‌کنش دارند؛ پدیده‌ای که «اثر همراهی» نامیده می‌شود. عصارهٔ فراصوتی اورگانو معمولاً حاوی کارواکرول، تیمول، p-سیمن، γ-ترپینن، لینالول، ترپینن-4-اول و سابینن هیدرات از بخش اسانسی، به‌همراه اسید رزمارینیک، مشتقات اسید سینامیک و اسید کافئیک، کافئوئیل- و لوتئولین-7-O-گلوکوزید، آپیژنین، نارینژنین و اسیدهای تری‌ترپنی مانند اسید اورسولیک و اسید اولئانولیک است. انتخاب حلال بر حلالیت ترکیبات قطبی و غیرقطبی تأثیر می‌گذارد.
برای تهیهٔ عصارهٔ اورگانو، ترکیبات زیست‌فعال از برگ‌ها و سرشاخه‌های گل‌دار Origanum vulgare L. (Lamiaceae)، از جمله ارقام و گونه‌های خویشاوند مانند Origanum majorana و اورگانوی یونانی، جدا می‌شوند. عصارهٔ اورگانو به‌عنوان طعم‌دهنده و ماده‌ای طبیعی با خاصیت ضدمیکروبی و آنتی‌اکسیدانی در صنایع غذایی، خوراک دام، آرایشی و دارویی استفاده می‌شود.
سونیکاتور UP200Ht برای استخراج اورگانو
تولید عصارهٔ اورگانو با استفاده از سونیکاتور پروبی چگونه انجام می‌شود؟
تولید عصارهٔ اورگانو با استفاده از دستگاه فراصوت پروبی معمولاً شامل مراحل زیر است:
- آماده‌سازی اورگانو: برگ‌های اورگانو تمیز و خشک می‌شوند و سپس به‌صورت پودری نرم آسیاب می‌شوند.
- استخراج: برگ‌های آسیاب‌شدهٔ اورگانو با حلالی مانند اتانول آبی، اتانول یا آب مخلوط می‌شوند و مخلوط با استفاده از دستگاه فراصوت پروبی تحت فراصوت‌دهی قرار می‌گیرد. دستگاه فراصوت با استفاده از امواج فراصوت با شدت بالا و فرکانس پایین، حباب‌های کاویتاسیون ایجاد می‌کند که متلاشی شدن مواد گیاهی و آزادسازی ترکیبات زیست‌فعال (مانند کارواکرول و تیمول) را تسهیل می‌کنند.
- فیلتراسیون: مخلوط فیلتر می‌شود تا مواد گیاهی باقی‌مانده حذف شوند و عصاره‌ای مایع به دست آید.
- تغلیظ: عصارهٔ مایع با استفاده از تبخیرکنندهٔ دوار یا روش مناسب دیگری تغلیظ می‌شود تا غلظت ترکیبات فعال افزایش یابد.
- خشک‌کردن: عصارهٔ تغلیظ‌شده با روشی مناسب، مانند خشک‌کردن پاششی یا خشک‌کردن انجمادی (لیوفیلیزاسیون)، خشک می‌شود تا عصاره به‌صورت پودر خشک تولید شود.
- بسته‌بندی: سپس پودر خشک بسته‌بندی می‌شود و تا زمان آماده شدن برای مصرف در مکانی خنک و خشک نگهداری می‌شود.
فیلتراسیون تحت خلأ با قیف بوخنر پس از استخراج فراصوتی
استفاده از سونیکاتور پروبی در فرایند استخراج به تخریب سلولی مؤثر منجر می‌شود، به‌طوری‌که طیف کامل ترکیبات فیتوشیمیایی از برگ‌های اورگانو آزاد می‌شوند. این ویژگی فراصوت‌دهی را به روشی ایدئال برای تولید عصاره‌های باکیفیت تبدیل می‌کند – با فراهم کردن ترکیبات زیست‌فعال در غلظت بالا.
علاوه بر این، این روش در مقیاس بزرگ نیز قابل استفاده است و ازاین‌رو برای تولید تجاری مناسب است. دستگاه‌های فراصوت Hielscher امکان کنترل دقیق پارامترهای فرایند و افزایش مقیاس خطی فرایند استخراج تا هر حجم دلخواه را فراهم می‌کنند.
اثبات‌شده از نظر علمی: استخراج فراصوتی اورگانو
در گزارش پژوهشی خود، Psichoudaki et al. (2025) روشی سبز برای استخراج به کمک فراصوت در حالت پالسی را به‌منظور بازیابی کارواکرول، کل ترکیبات فنولی و کل فلاونوئیدها از این گونه بررسی می‌کنند: Origanum dubium. آن‌ها با استفاده از طرح آزمایشی Box–Behnken و روش سطح پاسخ، زمان استخراج، دما، غلظت اتانول و دامنهٔ فراصوت را ارزیابی می‌کنند.
نکات برجستهٔ مطالعه:
- شرایط بهینهٔ ترکیبی عبارت بود از 26 دقیقه در 70°C، با استفاده از محلول اتانول–آب 60% v/v و دامنهٔ فراصوت 100%.
- در این شرایط، عصاره‌ها حاوی 14٫93 mg/g کارواکرول بر مبنای جرم خشک، 60٫03 mg GAE/g کل ترکیبات فنولی و 23٫78 mg QE/g کل فلاونوئیدها بودند.
- دما بر هر سه پاسخ تأثیر معنی‌داری داشت. زمان استخراج و غلظت اتانول برای بازیابی بهینهٔ کارواکرول مهم بودند.
پروتکل استخراج فراصوتی اورگانو
استخراج به کمک فراصوت در حالت پالسی با استفاده از پردازشگر فراصوت پروبی Hielscher UP200Ht مجهز به سونوتْرود تیتانیومی 14 mm انجام شد. مواد گیاهی خشک و آسیاب‌شدهٔ Origanum dubium به مقدار (0٫50 g) با 10 mL محلول اتانول–آب 60% v/v مخلوط شدند. پروب تا عمق 2 cm در نمونه فرو برده شد و استخراج در فرکانس 26 kHz و دامنهٔ 100% به‌مدت 26 دقیقه با چرخهٔ کاری 50% انجام شد. یک حمام آب گرم‌شونده دما را در 70 ± 2°C نگه داشت. پس از استخراج، مخلوط با سرعت 10٬000 rpm به‌مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شد. مایع رویی جمع‌آوری شد، از فیلتر سرسرنگی PES با اندازهٔ منافذ 0٫2 µm عبور داده شد و به میزان لازم برای آنالیز رقیق شد.
سونیکاتور UP400ST برای استخراج گیاهی
چیدمان استخراج فراصوتی با استفاده از دستگاه فراصوت پروبی Hielscher UIP1000hdT برای استخراج ناپیوستهٔ مواد گیاهی.
(تصویر: © Petigny et al., 2013)
کیفیت استخراج اورگانو را به سطحی تازه برسانید!
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
پرسش‌های متداول دربارهٔ استخراج فراصوتی اورگانو
استخراج فراصوتی اورگانو چیست؟
استخراج فراصوتی اورگانو فرایندی است که از فراصوت با شدت بالا برای آزادسازی کارواکرول، پلی‌فنول‌ها، فلاونوئیدها، سایر ترکیبات فیتوشیمیایی و اسانس‌ها از اورگانو استفاده می‌کند. سونیکاتور پروبی کاویتاسیون آکوستیکی ایجاد می‌کند که سلول‌های گیاهی را تخریب می‌کند، نفوذ حلال را بهبود می‌بخشد و انتقال جرم را سرعت می‌دهد.
استخراج اورگانو به کمک فراصوت چه مزایایی دارد؟
استخراج به کمک فراصوت می‌تواند زمان پردازش را کاهش دهد و بازیابی ترکیبات ارزشمند اورگانو را بهبود بخشد. این فرایند با حلال‌های سبز مانند آب و اتانول قابل انجام است و در عین حال امکان کنترل دقیق دامنه، دما، زمان تیمار و انرژی ورودی را فراهم می‌کند.
چه ترکیباتی را می‌توان با استفاده از فراصوت از اورگانو استخراج کرد؟
بسته به گونهٔ اورگانو، حلال و شرایط فرایند، فراصوت‌دهی می‌تواند کارواکرول، تیمول، اسیدهای فنولی و فلاونوئیدها را بازیابی کند. مطالعهٔ سال 2025 توسط Psichoudaki et al. به‌طور مشخص بازیابی کارواکرول، محتوای کل ترکیبات فنولی و محتوای کل فلاونوئیدها را از این گونه بهینه‌سازی کرد: Origanum dubium.
شرایط بهینه برای استخراج فراصوتی اورگانو چه بود؟
بهترین شرایط ترکیبی برای بازیابی کارواکرول، ترکیبات فنولی و فلاونوئیدها عبارت بود از 26 دقیقه فراصوت‌دهی در 70°C، با استفاده از محلول اتانول–آب 60% v/v و دامنهٔ فراصوت 100%. در این مطالعه از 0٫50 g اورگانوی خشک و آسیاب‌شده با 10 mL حلال استفاده شد. (رجوع کنید به Psichoudaki et al., 2025)
بهترین غلظت اتانول برای استخراج کارواکرول از اورگانو چقدر است؟
غلظت ایدئال اتانول به ترکیبات هدف بستگی دارد. غلظت بهینهٔ ترکیبی برای کارواکرول، کل ترکیبات فنولی و کل فلاونوئیدها، اتانول 60% بود. هنگامی که بهینه‌سازی فقط برای کارواکرول انجام شد، مدل مقدار بهینه را تقریباً اتانول 71% پیش‌بینی کرد. غلظت‌های پایین‌تر اتانول برای به حداکثر رساندن کل ترکیبات فنولی و فلاونوئیدها ترجیح داده شدند. (رجوع کنید به Psichoudaki et al., 2025)
آیا عصارهٔ اورگانو همان اسانس اورگانو است؟
خیر. خیر. عصارهٔ اورگانو با استفاده از حلال‌هایی مانند آب یا اتانول تولید می‌شود و معمولاً حاوی ترکیبات غیرفرار، از جمله پلی‌فنول‌ها و فلاونوئیدهاست. اسانس اورگانو عمدتاً از طریق تقطیر با بخار آب به دست می‌آید و بیشتر از ترکیبات فرار مانند کارواکرول و تیمول تشکیل شده است. بنابراین ترکیب و کاربردهای آن‌ها متفاوت است.
فراصوت‌دهی را می‌توان برای استخراج ترکیبات فیتوشیمیایی (پلی‌فنول، فلاونوئیدها، ترپن‌ها و غیره) و همچنین اسانس‌ها به کار برد. دربارهٔ استخراج فراصوتی اسانس‌ها بیشتر بخوانید!
کدام حلال‌ها برای استخراج اسانس بهترین هستند؟
اسانس‌ها معمولاً از طریق تقطیر با بخار آب یا تقطیر با آب به دست می‌آیند که به حلال آلی نیاز ندارد. برای بازیابی مبتنی بر حلال، معمولاً اتانول با گرید خوراکی یا CO₂ فوق‌بحرانی ترجیح داده می‌شوند، زیرا باقیمانده‌های مشکل‌ساز کمتری بر جای می‌گذارند. حلال‌های غیرقطبی مانند هگزان روغن‌های فرار را به‌طور مؤثر استخراج می‌کنند، اما موم‌ها را نیز بازیابی می‌کنند و به حذف دقیق حلال نیاز دارند. مخلوط‌های اتانول–آب عصاره‌های گیاهی با طیف گسترده‌تری از ترکیبات تولید می‌کنند، نه اسانس‌های واقعی.
دربارهٔ تقطیر اسانس‌ها با آب به کمک فراصوت بیشتر بخوانید!
آیا می‌توان مقیاس استخراج فراصوتی اورگانو را افزایش داد؟
فراصوت پروبی را می‌توان برای بچ‌های آزمایشگاهی به کار برد و برای فرایندهای ناپیوستهٔ بزرگ‌تر یا فرایندهای جریان پیوسته تطبیق داد. هنگام افزایش مقیاس، پارامترهایی مانند انرژی ورودی ویژه، دامنه، زمان ماند، دما، ترکیب حلال و غلظت مواد جامد اعتبارسنجی می‌شوند و متناسب با مقیاس تنظیم می‌شوند تا مشخصات موردنیاز محصول تأمین شود.
عصاره‌های فراصوتی اورگانو چه کاربردهای بالقوه‌ای دارند؟
عصاره‌های اورگانو غنی از کارواکرول و ترکیبات فنولی را می‌توان از نظر کاربرد در غذاهای فراسودمند، سامانه‌های طبیعی نگهداری، فرآورده‌های تغذیه‌ای‌درمانی، محصولات آرایشی و فرمولاسیون‌های دارویی بررسی کرد. مناسب بودن، ایمنی و انطباق با مقررات باید برای هر کاربرد موردنظر ارزیابی شوند.
منابع علمی / مراجع
- Psichoudaki, Magda, Yiannis Sarigiannis, and Evroula Hapeshi (2025): Green, Ultrasound-Assisted Extraction for Carvacrol-Rich Origanum dubium Extracts: A Multi-Response Optimization Toward High-Value Phenolic Recovery. Molecules 30, no. 23: 4620; 2025.
- Nenciu, Florin, Ana-Maria Tăbărașu, Cristina Fătu, Nicolae-Valentin Vlăduț, Iulian Voicea, Sorina Dinu (2026): Ultrasound-Assisted Hydrodistillation of Essential Oils for Eco-Friendly Biocontrol of Botrytis cinerea in Grapevines. Horticulturae 12, no. 9: 1054. 2026
- Leonardo Cristian Favre, Cristina dos Santos, María Paula López-Fernández, María Florencia Mazzobre, María del Pilar Buera (2018): Optimization of β-cyclodextrin-based extraction of antioxidant and anti-browning activities from thyme leaves by response surface methodology. Food Chemistry, Volume 265, 2018, 86-95.
- Mnayer, Dima; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Peticolas, Emmanuel; Ruiz, Karine; Hamieh, Tayssir; Chemat, Farid (2017): Extraction of green absolute from thyme using ultrasound and sunflower oil. Resource-Efficient Technologies 2017.
- Dhouibi, N.; Manuguerra, S.; Arena, R.; Messina, C.M.; Santulli, A.; Kacem, S.; Dhaouadi, H.; Mahdhi, A. (2023): Impact of the Extraction Method on the Chemical Composition and Antioxidant Potency of Rosmarinus officinalis L. Extracts. Metabolites 2023, 13, 290.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا تولید می‌کند، از مقیاس آزمایشگاهی تا ابعاد صنعتی.