Estrazione del rosmarino mediante ultrasuoni di potenza

Il rosmarino è una pianta aromatica sempreverde ricca di composti bioattivi e oli essenziali, utilizzati nei prodotti medicinali, alimentari e cosmetici. L’estrazione a ultrasuoni è una tecnica delicata ma altamente efficiente per isolare composti bioattivi e oli essenziali dal rosmarino e da altre erbe. L’estrazione a ultrasuoni offre rese più elevate e una qualità superiore dell’estratto in tempi di lavorazione brevi.

Produzione di estratto di rosmarino mediante sonicazione

I sonicatori sono altamente efficienti nella produzione di estratti vegetali. L’estrazione a ultrasuoni è una tecnica delicata e non termica che consente di trattare e isolare delicatamente le molecole bioattive sensibili delle piante. Poiché la sonicazione applica esclusivamente forze puramente meccaniche, si evita il danneggiamento delle molecole termosensibili. Questo consente di preparare un estratto a spettro completo contenente numerosi composti bioattivi che interagiscono tra loro e producono il cosiddetto effetto entourage. Ad esempio, l’estratto di rosmarino ottenuto con ultrasuoni contiene quantità elevate di molecole bioattive quali acido carnosico, carnosolo, acido rosmarinico, acido oleanolico, acido ursolico, canfora, 1,8-cineolo, acido p-cumarico e acido caffeico.
Per produrre un estratto di rosmarino, i composti bioattivi vengono isolati dalle foglie aghiformi della pianta di rosmarino (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). L’estratto è comunemente utilizzato come conservante e aromatizzante naturale nell’industria alimentare e cosmetica.
 

L’estratto di rosmarino contiene diversi composti bioattivi, tra cui antiossidanti come l’acido carnosico e l’acido rosmarinico, che hanno dimostrato proprietà antinfiammatorie, antimicrobiche e antitumorali. Queste proprietà rendono l’estratto di rosmarino utile per preservare la freschezza e la qualità dei prodotti alimentari, oltre a offrire potenziali benefici per la salute negli integratori alimentari e nei rimedi naturali.
Nell’industria alimentare, l’estratto di rosmarino viene spesso aggiunto a carni lavorate, prodotti da forno e snack per prolungarne la durata di conservazione e prevenire l’ossidazione. Viene inoltre utilizzato come aromatizzante naturale in salse, condimenti e marinate.
Nell’industria cosmetica, l’estratto di rosmarino viene utilizzato nei prodotti per la cura della pelle e dei capelli per le sue proprietà antiossidanti e antinfiammatorie, che possono contribuire a proteggere e nutrire la pelle e i capelli. Viene inoltre utilizzato come fragranza e colorante naturale in alcuni prodotti cosmetici.

Il meccanismo di disgregazione della parete cellulare: (a) rottura della parete cellulare dovuta alla cavitazione. (b) diffusione del solvente nella struttura cellulare.
(Grafico adattato da Shirsath et al., 2012)

Come funziona la produzione di estratto di rosmarino mediante un sonicatore a sonda?

La produzione di estratto di rosmarino mediante un sonicatore a sonda prevede generalmente le seguenti fasi:

1. Preparazione del rosmarino: Le foglie di rosmarino vengono pulite, essiccate e macinate fino a ottenere una polvere fine.
2. Estrazione: La polvere di rosmarino macinato viene miscelata con un solvente, come etanolo o acqua, e la miscela viene sottoposta a sonicazione mediante un sonicatore a sonda. Il sonicatore utilizza onde sonore ad alta frequenza per creare bolle di cavitazione, che contribuiscono a disgregare il materiale vegetale e a rilasciare i composti attivi.
3. Filtrazione: La miscela viene filtrata per rimuovere il materiale vegetale residuo, ottenendo un estratto liquido.
4. Concentrazione: L’estratto liquido viene concentrato mediante un evaporatore rotante o un altro metodo idoneo per aumentare la concentrazione dei composti attivi.
5. Essiccazione: L’estratto concentrato viene essiccato mediante un metodo idoneo, come l’essiccazione a spruzzo o la liofilizzazione, per produrre un estratto sotto forma di polvere secca.
6. Confezionamento: La polvere secca viene quindi confezionata e conservata in un luogo fresco e asciutto fino al momento dell’utilizzo.

L’utilizzo di un sonicatore a sonda nel processo di estrazione consente un’estrazione più efficiente ed efficace dei composti attivi dalle foglie di rosmarino, ottenendo un estratto di qualità superiore con una maggiore concentrazione di composti benefici. Inoltre, questo metodo può essere utilizzato su larga scala, risultando adatto alla produzione commerciale. I sonicatori Hielscher consentono un controllo preciso dei parametri di processo e l’aumento lineare della scala del processo di estrazione fino a qualsiasi volume desiderato.

Superiorità scientificamente dimostrata dell’estrazione a ultrasuoni del rosmarino

Nel loro rapporto di ricerca scientifica, Dhoubi et al. (2020) esaminano l’impatto di diversi metodi di estrazione sulla composizione chimica e sul potere antiossidante degli estratti di Rosmarinus officinalis L. Confrontano tre metodi di estrazione: l’estrazione con fluidi supercritici, l’estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) mediante il sonicatore Hielscher UIP1000hdT e l’estrazione assistita da microonde (MAE).

Risultati principali dello studio:

• Gli autori hanno riscontrato che il metodo di estrazione influenzava significativamente la composizione chimica e il potere antiossidante degli estratti di rosmarino. Rispetto alle altre due tecniche di estrazione, con fluidi supercritici e con microonde, l’estrazione assistita da ultrasuoni ha fornito i risultati migliori.
• L’estratto di rosmarino ottenuto con ultrasuoni utilizzando etanolo era molto ricco di polifenoli.
• Con la sonicazione è stata osservata una maggiore capacità antiossidante con un tempo di estrazione breve (10 min).

Protocollo per l’estrazione a ultrasuoni del rosmarino

L’estrazione assistita da ultrasuoni è stata eseguita con un sonicatore a sonda utilizzando un sonotrodo (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, vedere l’immagine sotto). Una miscela di rosmarino in polvere ed etanolo assoluto (1:3 w/v) è stata posta in un reattore a doppia camicia ed esposta a ultrasuoni a 750 W per 10 min. La temperatura di estrazione è stata regolata a 25°C. L’estratto ottenuto con ultrasuoni è stato centrifugato a 4000 rpm per 10 min. Il surnatante è stato prelevato e concentrato sotto vuoto mediante un evaporatore rotante sotto vuoto.

Configurazione per l’estrazione a ultrasuoni mediante il sonicatore a sonda Hielscher UIP1000hdT per l’estrazione di sostanze vegetali in lotti.
(immagine: © Petigny et al., 2013)

Nello specifico, l’estrazione a ultrasuoni ha prodotto estratti con concentrazioni più elevate di composti fenolici totali, flavonoidi e carotenoidi, nonché una maggiore attività antiossidante, rispetto alla macerazione. Inoltre, l’estrazione a ultrasuoni si è dimostrata più efficiente, producendo rese di estratto più elevate in tempi più brevi.
Gli autori concludono che la scelta del metodo di estrazione è un fattore importante da considerare nella produzione di estratti di rosmarino destinati all’industria alimentare, cosmetica e farmaceutica. L’estrazione a ultrasuoni è un metodo di estrazione promettente che può produrre estratti più potenti ed efficienti con rese più elevate.
Il gruppo di ricerca ha concluso che “tra gli estratti studiati, il rosmarino estratto mediante ultrasuoni ha mostrato una maggiore attività antiossidante in entrambi i saggi di attività antiossidante. Questo era correlato al maggiore contenuto fenolico totale e, in particolare, ai contenuti di acido carnosico e acido rosmarinico. Inoltre, testato su fibroblasti umani esposti a stress ossidativo, il nostro estratto ottenuto con ultrasuoni ha mostrato una forte attività antiossidante rispetto all’acido gallico e alla N-acetilcisteina. Pertanto, nell’ottica di sostituire gli antiossidanti sintetici, il nostro estratto di rosmarino preparato mediante ultrasuoni, una fonte naturale di antiossidanti, può essere di interesse per diverse applicazioni industriali.”

Attività antiossidante degli estratti di rosmarino. Colonne blu: a 60°C utilizzando acqua distillata; colonne arancioni: dopo il trattamento a ultrasuoni.
(studio e grafico: Suchkova et al., 2021)

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