מיצוי אורגנו – הגדילו את התפוקה באמצעות סוניקציה!

אורגנו הוא צמח תבלין ארומטי בעל תכולה גבוהה של תרכובות פנוליות ושמנים אתריים, המשמשים במוצרי מזון, רפואה וקוסמטיקה. מיצוי אולטרסוני הוא שיטה עדינה אך יעילה ביותר לבידוד תרכובות פעילות ביולוגית ושמנים אתריים מאורגנו ומצמחי תבלין אחרים. סוניקציה מספקת תפוקות גבוהות יותר ואיכות תמצית מעולה בזמן עיבוד קצר.

תמציות אורגנו – תפוקות גבוהות יותר באמצעות סוניקציה

מכשירי הסוניקציה של Hielscher פועלים ביעילות לייצור תמציות צמחיות. אולטרסאונד הוא שיטת מיצוי לא תרמית, ולכן מולקולות עדינות בעלות פעילות ביולוגית מבודדות מהמטריצה הצמחית ללא עומס תרמי. סוניקציה מפעילה כוחות מכניים בלבד, וכך מונעת התפרקות של תרכובות רגישות לחום. הדבר מאפשר להכין תמצית אורגנו בעלת ספקטרום מלא, המכילה מולקולות רבות בעלות פעילות ביולוגית המקיימות ביניהן יחסי גומלין, בתופעה המכונה אפקט הפמליה. תמצית אורגנו המופקת במיצוי אולטרסוני מכילה בדרך כלל קרבקרול, תימול, p-cymene, γ-terpinene, לינלול, terpinen-4-ol וסבינן הידרט ממקטע השמן האתרי, לצד חומצה רוזמרינית, נגזרות של חומצה צינמית וחומצה קפאית, caffeoyl- וכן luteolin-7-O-glucoside, אפיגנין, נרינגנין וחומצות טריטרפניות כגון חומצה אורסולית וחומצה אולאנולית. בחירת הממס משפיעה על המסיסות של תרכובות קוטביות ולא קוטביות.
להפקת תמצית אורגנו, התרכובות הפעילות ביולוגית מבודדות מהעלים ומקצות הגבעולים הפורחים של Origanum vulgare L. (Lamiaceae), לרבות זנים תרבותיים ומינים קרובים כגון Origanum majorana ואורגנו יווני. תמצית אורגנו משמשת כחומר טעם וכרכיב טבעי בעל פעילות אנטימיקרוביאלית ונוגדת חמצון בתעשיות המזון, המזון לבעלי חיים, הקוסמטיקה והתרופות.

כיצד מתבצע ייצור תמצית אורגנו באמצעות מכשיר סוניקציה מסוג גשוש?

ייצור תמצית אורגנו באמצעות מכשיר אולטרסוני מסוג גשוש כולל בדרך כלל את השלבים הבאים:

1. הכנת האורגנו: עלי האורגנו עוברים ניקוי, ייבוש וטחינה לאבקה דקה.
2. מיצוי: עלי האורגנו הטחונים מעורבבים עם ממס כגון תמיסה מימית של אתנול, אתנול או מים, והתערובת עוברת סוניקציה באמצעות מכשיר אולטרסוני מסוג גשוש. המכשיר האולטרסוני משתמש בגלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה ובתדירות נמוכה ליצירת בועות קוויטציה, המסייעות בפירוק החומר הצמחי ובשחרור תרכובות פעילות ביולוגית (כגון קרבקרול ותימול).
3. סינון: התערובת מסוננת להסרת שאריות החומר הצמחי, כך שנותרת תמצית נוזלית.
4. ריכוז: התמצית הנוזלית מרוכזת באמצעות מאייד סיבובי או שיטה מתאימה אחרת, כדי להגדיל את ריכוז התרכובות הפעילות.
5. ייבוש: התמצית המרוכזת מיובשת בשיטה מתאימה, כגון ייבוש בהתזה או ייבוש בהקפאה (ליאופיליזציה), כדי להפיק תמצית בצורת אבקה יבשה.
6. אריזה: לאחר מכן האבקה היבשה נארזת ומאוחסנת במקום קריר ויבש עד שהיא מוכנה לשימוש.

סינון בוואקום באמצעות משפך ביכנר לאחר מיצוי אולטרסוני

השימוש במכשיר סוניקציה מסוג גשוש בתהליך המיצוי מביא לפירוק תאים יעיל, כך שכל ספקטרום הפיטוכימיקלים משתחרר מעלי האורגנו. הדבר הופך את הסוניקציה לשיטה האידיאלית לייצור תמציות באיכות גבוהה – להכנת התרכובות הפעילות ביולוגית בריכוז גבוה.
בנוסף, ניתן להשתמש בשיטה זו בקנה מידה גדול, ולכן היא מתאימה לייצור מסחרי. המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מאפשרים שליטה מדויקת בפרמטרים של התהליך והגדלה ליניארית של קנה המידה של תהליך המיצוי לכל נפח רצוי.

הוכח מדעית: מיצוי אולטרסוני של אורגנו

בדוח המחקר המדעי שלהם, Psichoudaki ועמיתיה (2025) חוקרים שיטת מיצוי ירוקה בסיוע אולטרסאונד במצב פולסים להפקת קרבקרול, כלל התרכובות הפנוליות וכלל הפלבונואידים מתוך Origanum dubium. באמצעות תכנון ניסויים מסוג Box–Behnken ומתודולוגיית משטח תגובה, הם בוחנים את זמן המיצוי, הטמפרטורה, ריכוז האתנול והמשרעת האולטרסונית.

עיקרי המחקר:

• התנאים המשולבים המיטביים היו 26 דקות ב-70°C, באמצעות תמיסת אתנול–מים בריכוז 60% v/v ומשרעת אולטרסונית של 100%.
• בתנאים אלה, התמציות הכילו קרבקרול בכמות של 14.93 mg/g מסה יבשה, כלל תרכובות פנוליות בכמות של 60.03 mg GAE/g וכלל פלבונואידים בכמות של 23.78 mg QE/g.
• הטמפרטורה השפיעה באופן מובהק על כל שלושת משתני התגובה. זמן המיצוי וריכוז האתנול היו חשובים למיצוי מיטבי של קרבקרול.

פרוטוקול למיצוי אולטרסוני של אורגנו

המיצוי בסיוע אולטרסאונד במצב פעימות בוצע באמצעות מעבד אולטרסוני בעל גשוש מדגם Hielscher UP200Ht, המצויד בסונוטרודה מטיטניום בקוטר 14 mm. חומר צמחי טחון ומיובש של Origanum dubium (0.50 g) עורבב עם 10 mL של תמיסת אתנול–מים בריכוז 60% v/v. הגשוש הוטבל לעומק של 2 cm בתוך הדגימה, והמיצוי בוצע בתדר של 26 kHz ובמשרעת של 100% במשך 26 דקות, במחזור עבודה של 50%. אמבט מים מחומם שמר על הטמפרטורה ברמה של 70 ± 2°C. לאחר המיצוי, התערובת עברה צנטריפוגה במהירות של 10,000 rpm במשך 15 דקות. הנוזל העליון נאסף, סונן דרך מסנן מזרק מסוג PES בגודל נקבוביות של 0.2 µm ודולל לפי הנדרש לצורך האנליזה.