Ekstrakcija ružmarina ultrazvukom visoke snage

Ružmarin je mirisna, zimzelena biljka bogata bioaktivnim spojevima i eteričnim uljima koji se upotrebljavaju u medicinskim, prehrambenim i kozmetičkim proizvodima. Ultrazvučna ekstrakcija blaga je, ali vrlo učinkovita tehnika za izolaciju bioaktivnih spojeva i eteričnih ulja iz ružmarina i drugih biljaka. Ultrazvučna ekstrakcija omogućuje veće prinose i vrhunsku kvalitetu ekstrakta uz kratko vrijeme obrade.

Proizvodnja ekstrakta ružmarina sonikacijom

Ultrasonikatori su vrlo učinkoviti u proizvodnji biljnih ekstrakata. Ultrazvučna ekstrakcija blaga je, netoplinska tehnika koja omogućuje nježnu obradu i izolaciju osjetljivih bioaktivnih molekula iz biljaka. Budući da pri sonikaciji djeluju isključivo čisto mehaničke sile, izbjegava se oštećivanje molekula osjetljivih na toplinu. To omogućuje pripremu ekstrakta punog spektra koji sadržava brojne bioaktivne spojeve koji međusobno djeluju i stvaraju takozvani učinak pratnje. Primjerice, ultrazvučni ekstrakt ružmarina sadržava velike količine bioaktivnih molekula kao što su karnozinska kiselina, karnozol, ružmarinska kiselina, oleanolna kiselina, ursolna kiselina, kamfor, 1,8-cineole, p-kumarinska kiselina i kafeinska kiselina.
Za proizvodnju ekstrakta ružmarina bioaktivni spojevi izoliraju se iz igličastih listova biljke ružmarina (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Ekstrakt se uobičajeno upotrebljava kao prirodni konzervans i sredstvo za aromatiziranje u prehrambenoj i kozmetičkoj industriji.
 

Ekstrakt ružmarina sadržava nekoliko bioaktivnih spojeva, uključujući antioksidanse kao što su karnozinska i ružmarinska kiselina, za koje je dokazano da imaju protuupalna, antimikrobna i antikancerogena svojstva. Zbog tih svojstava ekstrakt ružmarina koristan je za očuvanje svježine i kvalitete prehrambenih proizvoda, a može pružiti i zdravstvene koristi u dodacima prehrani i prirodnim lijekovima.
U prehrambenoj industriji ekstrakt ružmarina često se dodaje mesnim prerađevinama, pekarskim proizvodima i grickalicama kako bi im se produljio rok trajanja i spriječila oksidacija. Upotrebljava se i kao prirodno sredstvo za aromatiziranje umaka, preljeva i marinada.
U kozmetičkoj industriji ekstrakt ružmarina upotrebljava se u proizvodima za njegu kože i kose zbog svojih antioksidacijskih i protuupalnih svojstava, koja mogu pomoći u zaštiti i njegovanju kože i kose. U nekim kozmetičkim proizvodima upotrebljava se i kao prirodni miris i bojilo.

Mehanizam razaranja stanične stijenke (a) razbijanje stanične stijenke uslijed kavitacije. (b) difuzija otapala u staničnu strukturu.
(Grafički prikaz prilagođen prema Shirsath et al., 2012)

Kako se proizvodi ekstrakt ružmarina pomoću ultrasonikatora sa sondom?

Proizvodnja ekstrakta ružmarina pomoću ultrasonikatora sa sondom obično obuhvaća sljedeće korake:

1. Priprema ružmarina: Listovi ružmarina čiste se, suše i melju u fini prah.
2. Ekstrakcija: Mljeveni prah ružmarina miješa se s otapalom kao što su etanol ili voda, a smjesa se podvrgava sonikaciji pomoću ultrasonikatora sa sondom. Ultrasonikator upotrebljava visokofrekventne zvučne valove za stvaranje kavitacijskih mjehurića, koji pomažu u razgradnji biljnog materijala i oslobađanju aktivnih spojeva.
3. Filtracija: Smjesa se filtrira kako bi se uklonio sav preostali biljni materijal, pri čemu se dobiva tekući ekstrakt.
4. Koncentriranje: Tekući ekstrakt koncentrira se pomoću rotacijskog isparivača ili drugom prikladnom metodom kako bi se povećala koncentracija aktivnih spojeva.
5. Sušenje: Koncentrirani ekstrakt suši se prikladnom metodom, kao što su sušenje raspršivanjem ili sušenje zamrzavanjem (liofilizacija), kako bi se dobio ekstrakt u obliku suhog praha.
6. Pakiranje: Suhi se prah zatim pakira i čuva na hladnom i suhom mjestu dok ne bude spreman za uporabu.

Uporaba ultrazvučnog uređaja sa sondom u postupku ekstrakcije omogućuje učinkovitiju i djelotvorniju ekstrakciju aktivnih spojeva iz listova ružmarina, čime se dobiva kvalitetniji ekstrakt s većom koncentracijom korisnih spojeva. Osim toga, ova se metoda može primjenjivati u velikom mjerilu, što je čini prikladnom za komercijalnu proizvodnju. Hielscher ultrazvučni uređaji omogućuju preciznu kontrolu procesnih parametara i linearno povećanje mjerila postupka ekstrakcije na bilo koji željeni volumen.

Znanstveno dokazana superiornost ultrazvučne ekstrakcije ružmarina

U svojem znanstvenom istraživačkom izvješću Dhoubi et al. (2020) istražuju utjecaj različitih metoda ekstrakcije na kemijski sastav i antioksidacijsku učinkovitost ekstrakata vrste Rosmarinus officinalis L. Uspoređuju tri metode ekstrakcije: ekstrakciju superkritičnim fluidom, ekstrakciju potpomognutu ultrazvukom (UAE) uz uporabu Hielscher ultrazvučnog uređaja UIP1000hdT i ekstrakciju potpomognutu mikrovalovima (MAE).

Najvažniji nalazi istraživanja:

• Autori su utvrdili da metoda ekstrakcije značajno utječe na kemijski sastav i antioksidacijsku učinkovitost ekstrakata ružmarina. U usporedbi s objema drugim tehnikama ekstrakcije, ekstrakcijom superkritičnim fluidom i mikrovalnom ekstrakcijom, ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom dala je najbolje rezultate.
• Ultrazvučni ekstrakt ružmarina dobiven etanolom bio je vrlo bogat polifenolima.
• Uz sonikaciju je pri kratkom vremenu ekstrakcije (10 min) uočen veći antioksidacijski kapacitet.

Protokol za ultrazvučnu ekstrakciju ružmarina

Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom provedena je u ultrazvučnom uređaju sa sondom uz uporabu sonotrode (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, vidjeti sliku u nastavku). Smjesa ružmarina u prahu i apsolutnog etanola (1:3 w/v) stavljena je u reaktor s dvostrukim plaštem i izložena ultrazvuku pri 750 W tijekom 10 min. Temperatura ekstrakcije regulirana je na 25°C. Ultrazvučni ekstrakt centrifugiran je pri 4000 rpm tijekom 10 min. Supernatant je izdvojen i koncentriran pod vakuumom uporabom rotacijskog vakuumskog isparivača.

Postav za ultrazvučnu ekstrakciju uz uporabu uređaja Hielscher UIP1000hdT, ultrazvučnog uređaja sa sondom, za šaržnu ekstrakciju biljnog materijala.
(slika: © Petigny et al., 2013)

Konkretno, ultrazvučnom ekstrakcijom dobiveni su ekstrakti s višim koncentracijama ukupnih fenolnih spojeva, flavonoida i karotenoida te većom antioksidacijskom aktivnošću u usporedbi s maceracijom. Osim toga, ultrazvučna ekstrakcija bila je učinkovitija metoda kojom su ostvareni veći prinosi ekstrakta u kraćem vremenu.
Autori zaključuju da je izbor metode ekstrakcije važan čimbenik koji treba uzeti u obzir pri proizvodnji ekstrakata ružmarina za uporabu u prehrambenoj, kozmetičkoj i farmaceutskoj industriji. Ultrazvučna ekstrakcija obećavajuća je metoda ekstrakcije kojom se mogu dobiti snažniji i učinkovitiji ekstrakti uz veće prinose.
Istraživački tim zaključio je da je “među proučavanim ekstraktima, ultrazvučno ekstrahirani ružmarin pokazao veću antioksidacijsku aktivnost prema objema metodama ispitivanja antioksidacijske aktivnosti. To je bilo povezano s većim ukupnim sadržajem fenolnih spojeva, a osobito sa sadržajem karnozinske i ružmarinske kiseline. Nadalje, pri ispitivanju na ljudskim fibroblastima izloženima oksidacijskom stresu, naš je ultrazvučni ekstrakt pokazao snažnu antioksidacijsku aktivnost u usporedbi s galnom kiselinom i N-acetilcisteinom. Stoga, s ciljem zamjene sintetskih antioksidansa, naš ultrazvučno pripremljeni ekstrakt ružmarina, prirodni izvor antioksidansa, može biti zanimljiv za nekoliko industrijskih primjena.”

Antioksidacijska aktivnost ekstrakata ružmarina. Plavi stupci: pri 60°C uz uporabu destilirane vode; narančasti stupci: nakon ultrazvučne obrade.
(istraživanje i grafički prikaz: Suchkova et al., 2021)

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za ekstrakciju ružmarina i drugog bilja

Hielscher Ultrasonics proizvodi i isporučuje ultrazvučne uređaje visokih performansi svih snaga i veličina. Naš asortiman ultrazvučnih homogenizatora i ekstraktora obuhvaća sve od ručnih, prijenosnih uređaja do potpuno industrijskih proizvodnih sustava za protočnu obradu velikih volumena u komercijalnim razmjerima.

Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – kvaliteta iz Njemačke

Ultrazvučni uređaji Hielscher poznati su po najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavno rukovanje omogućuju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Ultrazvučni uređaji Hielscher lako se nose s teškim uvjetima i zahtjevnim okruženjima.

Hielscher Ultrasonics tvrtka je s ISO certifikatom koja poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i jednostavnim rukovanjem. Naravno, ultrazvučni uređaji Hielscher sukladni su zahtjevima oznake CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Kontaktirajte nas sada! Naše dobro obučeno tehničko osoblje s dugogodišnjim iskustvom rado će s vama razgovarati o vašem postupku ekstrakcije i preporučiti vam najprikladniji ultrazvučni ekstraktor!

Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: