מיצוי אורגנו – הגבירו את התפוקה באמצעות סוניקציה!
אורגנו הוא צמח תבלין ארומטי בעל תכולה גבוהה של תרכובות פנוליות ושמנים אתריים, המשמשים במוצרי מזון, תרופות ומוצרי קוסמטיקה. מיצוי באמצעות אולטרסאונד הוא טכניקה עדינה, אך יעילה ביותר, להפרדת תרכובות ביו-אקטיביות ושמנים אתריים מאורגנו ומצמחי תבלין אחרים. הטיפול באולטרסאונד מספק תשואות גבוהות יותר ואיכות תמצית מעולה תוך זמן עיבוד קצר.
תמציות אורגנו – תשואות גבוהות יותר באמצעות סוניקציה
מכשירים סוניקטוריים של Hielscher פועלים ביעילות לייצור תמציות צמחיות. אולטרסאונד הוא טכניקת מיצוי לא-תרמית, ולכן מולקולות ביו-אקטיביות עדינות מבודדות ממטריצת הצמח ללא עומס תרמי. תהליך הסוניקציה מפעיל כוחות מכניים גרידא, מה שמונע את פירוקם של תרכובות רגישות לחום. דבר זה מאפשר להכין תמצית אורגנו בעלת ספקטרום מלא, המכילה מולקולות ביו-אקטיביות רבות הפועלות זו עם זו, תופעה המכונה "אפקט הפמליה". תמצית אורגנו המופקת באמצעות אולטראסאונד מכילה בדרך כלל קרבקרול, תימול, p-צימן, γ-טרפינן, לינאלול, טרפינן-4-ול וסבינן הידרט מהרכיב של השמן האתרי, יחד עם חומצה רוזמרינית, נגזרות של חומצה קינמית וחומצה קפאית, קפאוייל- ולוטאולין-7-O-גלוקוזיד, אפיגנין, נרינגנין וחומצות טריטרפניות כגון חומצה אורסולית וחומצה אולאנולית. בחירת הממס משפיעה על המסיסות של תרכובות קוטביות ולא קוטביות.
בתמצית אורגנו, החומרים הביו-אקטיביים מבודדים מהעלים ומקצות הפרחים של Origanum vulgare L. (משפחת הלמיאצ'ים), לרבות זנים מתורבתים ומינים קרובים כגון Origanum majorana ואורגנו יווני. תמצית אורגנו משמשת כחומר טעם וכמרכיב טבעי בעל פעילות אנטי-מיקרוביאלית ונוגדת חמצון בתעשיות המזון, המזון לבעלי חיים, הקוסמטיקה והתרופות.
סוניק UP200Ht להפקת אורגנו
כיצד מתבצע ייצור תמצית אורגנו באמצעות מכשיר סוניקטור מסוג "פרובה"?
תהליך ייצור תמצית אורגנו באמצעות מכשיר אולטראסוניק מסוג "חיישן" כולל בדרך כלל את השלבים הבאים:
- הכנת האורגנו: עלי האורגנו מנוקים, מיובשים ונטחנים לאבקה דקה.
- חילוץ: עלי האורגנו הטחונים מעורבבים עם ממס כגון אתנול מימי, אתנול או מים, והתערובת עוברת טיפול קולי באמצעות מכשיר אולטרה-סוני מסוג "פרובה". המכשיר האולטראסוני משתמש בגלי קול בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך ליצירת בועות קוויטציה, המסייעות בפירוק החומר הצמחי ובשחרור תרכובות ביו-אקטיביות (כגון קרבקרול ותימול).
- סינון: התערובת מסוננת כדי להסיר את כל החומר הצמחי שנותר, ומשאירה אחריה תמצית נוזלית.
- ריכוז: תמצית הנוזל מרוכזת באמצעות מאייד סיבובי או שיטה מתאימה אחרת, כדי להגדיל את ריכוז החומרים הפעילים.
- ייבוש: התמצית המרוכזת מיובשת בשיטה מתאימה, כגון ייבוש בהתזה או ייבוש בהקפאה (ליופיליזציה) על מנת לייצר תמצית בצורת אבקה יבשה.
- אריזה: לאחר מכן אורזים את האבקה היבשה ומאחסנים אותה במקום קריר ויבש עד שהיא מוכנה לשימוש.
סינון ואקום באמצעות משפך Büchner לאחר מיצוי אולטראסוני
השימוש במכשיר סוניקציה מסוג "פרובה" בתהליך המיצוי מביא לפירוק יעיל של התאים, כך שמגוון רחב של חומרים פיטוכימיים משתחרר מעלי האורגנו. עובדה זו הופכת את הסוניקציה לטכניקה האידיאלית לייצור תמציות באיכות גבוהה – הכנת התרכובות הביו-אקטיביות בריכוז גבוה.
בנוסף, ניתן להשתמש בשיטה זו בקנה מידה גדול, מה שהופך אותה למתאימה לייצור מסחרי. מכשירי האולטראסוניקה של Hielscher מאפשרים שליטה מדויקת בפרמטרי התהליך והרחבה ליניארית של תהליך החילוץ לכל נפח רצוי.
הסוניקציה מסייעת לפירוק התאים באמצעות כוחות גזירה קוויטציוניים, ובכך מאיצה באופן משמעותי את העברת המסה וממקסמת את יעילות המיצוי – ללא צורך בממסים חזקים או בעיבוד ממושך. התוצאה: תמיסת עלי שן הארי חזקה ונקייה, בעלת תכולה פיטוכימית משופרת.
צפו בתהליך זה בזמן אמת וראו כיצד קוויטציה אולטראסונית מבוקרת הופכת חומר צמחי פשוט לתמצית ביו-אקטיבית באיכות גבוהה.
מוכח מדעית: מיצוי אורגנו באמצעות גלי קול
בדו"ח המחקר המדעי שלהם, Psichoudaki et al. (2025) בוחנים שיטת מיצוי ירוקה, המבוססת על אולטרסאונד במצב פולסים, לשם הפקת קרבקרול, תרכובות פנוליות סה"כ ופלבנואידים סה"כ מ- אורגנו מפוקפק. באמצעות תכנון ניסוי מסוג בוקס-בהנקן (Box–Behnken) ושיטת משטח התגובה (Response Surface Methodology), הם בוחנים את משך המיצוי, הטמפרטורה, ריכוז האתנול ומשרעת הגלים הקוליים.
עיקרי המחקר:
- התנאים המשולבים האופטימליים היו 26 דקות בטמפרטורה של 70°C, תוך שימוש בתמיסת אתנול-מים בריכוז של 60% (נפח/נפח) ובמשרעת אולטראסונית של 100%.
- בתנאים אלה, התמציות הכילו 14.93 מ"ג/ג' מסה יבשה של קרבקרול, 60.03 מ"ג GAE/ג' של תרכובות פנוליות סה"כ ו-23.78 מ"ג QE/ג' של פלבנואידים סה"כ.
- הטמפרטורה השפיעה באופן משמעותי על שלושת התגובות. משך המיצוי וריכוז האתנול היו גורמים חשובים להשגת תשואה אופטימלית של קרבקרול.
פרוטוקול למיצוי אורגנו באמצעות אולטרסאונד
המיצוי בסיוע אולטרסאונד במצב פולסים בוצע באמצעות מעבד אולטרסאונד מסוג Hielscher UP200Ht המצויד בסונוטרודה מטיטניום בקוטר 14 מ"מ. טחון, מיובש אורגנו מפוקפק החומר (0.50 גרם) עורבב עם 10 מ"ל של תמיסת אתנול-מים בריכוז של 60% (נפח/נפח). החללית הוטבלה לעומק של 2 ס"מ בתוך הדגימה, והמיצוי בוצע בתדר של 26 קילוהרץ ובמשרעת של 100% למשך 26 דקות, תוך שימוש במחזור עבודה של 50%. אמבט מים מחומם שמר על הטמפרטורה ב-70 ± 2°C. לאחר החילוץ, התערובת עברה צנטריפוגה ב-10,000 סיבובים לדקה למשך 15 דקות. הנוזל העליון נאסף, סונן דרך מסנן מזרק PES בגודל 0.2 מיקרומטר, ודולל כנדרש לצורך הניתוח.
סוניק UP400St למיצוי בוטני
מערכת מיצוי קולי באמצעות מכשיר האולטראסוניק מסוג "פרובה" של Hielscher, דגם UIP1000hdT למיצוי אצווה של צמחים.
(תמונה: © Petigny et al., 2013)
העלו את תהליך מיצוי האורגנו לרמת איכות חדשה!
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים לערבוב יישומים, פיזור, תחליב וחילוץ בקנה מידה מעבדתי, פיילוט ותעשייתי.
שאלות נפוצות בנושא מיצוי אורגנו באמצעות אולטרסאונד
מהי מיצוי אורגנו באמצעות אולטרסאונד?
מיצוי אורגנו באמצעות אולטרסאונד הוא תהליך המשתמש באולטרסאונד בעוצמה גבוהה לשחרור קרבקרול, פוליפנולים, פלבנואידים, חומרים פיטוכימיים אחרים ושמנים אתריים מהאורגנו. מכשיר אולטרסאונד מסוג "פרובה" יוצר קוויטציה אקוסטית, אשר מפרקת את תאי הצמח, משפרת את חדירת הממס ומאיצה את העברת המסה.
מהם היתרונות של מיצוי אורגנו בעזרת אולטרסאונד?
מיצוי בסיוע אולטרסאונד יכול לקצר את משך התהליך ולשפר את התפוקה של תרכובות אורגנו בעלות ערך. ניתן לבצע אותו באמצעות ממסים ירוקים כגון מים ואתנול, תוך מתן אפשרות לשליטה מדויקת בעוצמה, בטמפרטורה, בזמן הטיפול ובצריכת האנרגיה.
אילו תרכובות ניתן להפיק מאורגנו באמצעות אולטרסאונד?
בהתאם לזן האורגנו, לממס ולתנאי התהליך, ניתן להפיק באמצעות סוניקציה קרבקרול, תימול, חומצות פנוליות ופלבנואידים. המחקר משנת 2025 שערך Psichoudaki et al. התמקד באופן ספציפי במיטוב ההפקת של קרבקרול, התכולה הפנולית הכוללת והתכולה הפלבנואידית הכוללת מ- אורגנו מפוקפק.
מה היו התנאים האופטימליים למיצוי אורגנו באמצעות אולטרסאונד?
התנאים המשולבים הטובים ביותר להפקת קרבקרול, תרכובות פנוליות ופלבנואידים היו 26 דקות של טיפול באולטרסאונד בטמפרטורה של 70°C, תוך שימוש בתמיסת אתנול-מים בריכוז של 60% v/v ובמשרעת אולטרסאונד של 100%. במחקר נעשה שימוש ב-0.50 גרם אורגנו מיובש וטחון עם 10 מ"ל ממס. (ראו Psichoudaki et al., 2025)
מהו הריכוז הטוב ביותר של אתנול להפקת קרבקרול מאורגנו?
ריכוז האתנול האידיאלי תלוי בתרכובות היעד. הריכוז האופטימלי המשולב עבור קרבקרול, תרכובות פנוליות סה"כ ופלבנואידים סה"כ עמד על 60% אתנול. כאשר נערכה אופטימיזציה לקרבקרול בלבד, המודל חזה ריכוז אופטימלי של כ-71% אתנול. ריכוזי אתנול נמוכים יותר היו עדיפים למקסום התרכובות הפנוליות והפלבנואידים סה"כ. (ראו Psichoudaki et al., 2025)
האם תמצית אורגנו זהה לשמן אתרי אורגנו?
לא. לא. תמצית אורגנו מיוצרת באמצעות ממסים כגון מים או אתנול, ובדרך כלל מכילה תרכובות לא נדיפות, לרבות פוליפנולים ופלבנואידים. שמן אתרי אורגנו מופק בעיקר באמצעות זיקוק באדים, והוא מורכב בעיקר מתרכובות נדיפות כגון קרבקרול ותימול. לפיכך, הרכבם ושימושיםיהם שונים.
ניתן להשתמש בסוניקציה להפקת חומרים פיטוכימיים (פוליפנולים, פלבנואידים, טרפנים וכדומה) וכן שמנים אתריים. קראו עוד על מיצוי שמנים אתריים באמצעות אולטרסאונד!
אילו ממסים הם הטובים ביותר להפקת שמנים אתריים?
שמנים אתריים מופקים בדרך כלל באמצעות אדים או זיקוק הידרודיסטילציה, תהליך שאינו מצריך שימוש בממס אורגני. בהפקת שמנים באמצעות ממסים, נהוג להעדיף אתנול בדרגת מזון או CO₂ על-קריטי, מכיוון שהם מותירים פחות שאריות בעייתיות. ממסים לא-קוטביים כגון הקסאן מפיקים שמנים נדיפים ביעילות, אך הם מפיקים גם שעוות ודורשים הסרה קפדנית של הממס. תערובות אתנול-מים מייצרות תמציות צמחיות רחבות יותר, ולא שמנים אתריים אמיתיים.
קראו עוד על זיקוק הידרודיסטילציה של שמנים אתריים בסיוע אולטרסאונד!
האם ניתן להגדיל את היקף תהליך החילוץ של אורגנו באמצעות אולטרסאונד?
ניתן ליישם אולטרסאונד מסוג בדיקה באצוות מעבדה ולהתאימו לתהליכים באצוות גדולות יותר או בתהליכי זרימה רציפה. במהלך תהליך ההגדלה, פרמטרים כגון צריכת האנרגיה הספציפית, המשרעת, זמן השהייה, הטמפרטורה, הרכב הממס וריכוז המוצקים מאומתים ומותאמים למפרטי המוצר הנדרשים.
מהן היישומים האפשריים של תמציות אורגנו המופקות באמצעות אולטרסאונד?
ניתן לבחון את השימוש בתמציות אורגנו העשירות בקרבקרול ובחומרים פנוליים במזונות פונקציונליים, במערכות שימור טבעיות, בתוספי תזונה, במוצרי קוסמטיקה ובתכשירים פרמצבטיים. יש לבחון את התאמתן, בטיחותן ועמידתן בדרישות הרגולטוריות עבור כל יישום מיועד.
ספרות / מקורות
- 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 מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.