Estrazione del rosmarino con gli ultrasuoni

Il rosmarino è un'erba sempreverde profumata e ricca di composti bioattivi e oli essenziali, utilizzati in prodotti medicinali, alimentari e cosmetici. L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica delicata ma altamente efficiente per isolare i composti bioattivi e gli oli essenziali dal rosmarino e da altre erbe. L'estrazione a ultrasuoni garantisce rese più elevate e una qualità superiore dell'estratto in tempi brevi.

Produzione di estratto di rosmarino con ultrasuoni

Gli ultrasuoni sono altamente efficienti nella produzione di estratti botanici. Gli ultrasuoni sono una tecnica di estrazione delicata e non termica, che consente di trattare e isolare delicatamente le delicate molecole bioattive delle piante. Poiché la sonicazione applica solo forze puramente meccaniche, si evita di danneggiare le molecole sensibili al calore. Ciò consente di preparare estratti a spettro completo contenenti numerosi composti bioattivi, che interagiscono tra loro e danno luogo al cosiddetto effetto entourage. Per esempio, l'estratto di rosmarino a ultrasuoni contiene elevate quantità di molecole bioattive come l'acido carnosico, il carnosolo, l'acido rosmarinico, l'acido oleanolico, l'acido ursolico, la canfora, l'1,8-cineolo, l'acido p-cumarico e l'acido caffeico.
Per produrre un estratto di rosmarino, i composti bioattivi vengono isolati dalle foglie aghiformi della pianta di rosmarino (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). È comunemente usato come conservante naturale e agente aromatizzante 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 di avere 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 fornire 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 anche utilizzato come agente aromatizzante naturale in salse, condimenti e marinate.
Nell'industria cosmetica, l'estratto di rosmarino è 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. In alcuni prodotti cosmetici viene utilizzato anche come profumo e colorante naturale.

Il meccanismo di rottura 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 dell'estratto di rosmarino con un ultrasuonatore a sonda?

La produzione dell'estratto di rosmarino con l'ausilio di un ultrasuonatore a sonda prevede in genere le seguenti fasi:

1. Preparazione del rosmarino: Le foglie di rosmarino vengono pulite, essiccate e macinate in una polvere fine.
2. Estrazione: La polvere di rosmarino macinata viene mescolata con un solvente come l'etanolo o l'acqua e la miscela viene sonicata con un ultrasuonatore a sonda. L'ultrasuonatore utilizza onde sonore ad alta frequenza per creare bolle di cavitazione, che aiutano a scomporre il materiale vegetale e a rilasciare i composti attivi.
3. Filtrazione: La miscela viene filtrata per rimuovere il materiale vegetale residuo, lasciando un estratto liquido.
4. Concentrazione: L'estratto liquido viene concentrato con un evaporatore rotante o con un altro metodo adeguato, per aumentare la concentrazione dei composti attivi.
5. Asciugatura: L'estratto concentrato viene essiccato con un metodo adeguato, come l'essiccazione a spruzzo o la liofilizzazione, per ottenere un estratto in polvere secca.
6. Imballaggio: La polvere secca viene quindi confezionata e conservata in un luogo fresco e asciutto fino al momento dell'uso.

L'uso di un ultrasuonatore 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, rendendolo adatto alla produzione commerciale. Gli ultrasuonatori Hielscher consentono un controllo preciso dei parametri di processo e la scalabilità lineare del processo di estrazione a qualsiasi volume desiderato.

La superiorità scientificamente provata dell'estrazione a ultrasuoni del rosmarino

Nel loro rapporto di ricerca scientifica, Dhoubi et al. (2020) analizzano l'impatto di diversi metodi di estrazione sulla composizione chimica e sulla potenza antiossidante degli estratti di Rosmarinus officinalis L.. Confrontano tre metodi di estrazione: estrazione con fluidi supercritici, estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) utilizzando l'ultrasuonatore Hielscher UIP1000hdT ed estrazione assistita da microonde (MAE).

Punti salienti dello studio:

• Gli autori hanno riscontrato che il metodo di estrazione influisce significativamente sulla composizione chimica e sul potere antiossidante degli estratti di rosmarino. Rispetto alle altre due tecniche di estrazione, quella con fluidi supercritici e quella a microonde, l'estrazione assistita da ultrasuoni ha dato i risultati migliori.
• L'estratto ultrasonico di rosmarino con etanolo è risultato molto ricco di polifenoli.
• Con la sonicazione, è stata osservata una maggiore capacità antiossidante con un'estrazione di breve durata (10 minuti).

Protocollo per l'estrazione a ultrasuoni del rosmarino

L'estrazione assistita da ultrasuoni è stata eseguita in un ultrasuonatore a sonda utilizzando un sonotrodo (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, vedi foto sotto). Una miscela di rosmarino in polvere ed etanolo assoluto (1:3 p/v) è stata posta in un reattore a doppia camicia ed esposta a ultrasuoni a 750 W per 10 minuti. La temperatura di estrazione è stata regolata a 25°C. L'estratto a ultrasuoni è stato centrifugato a 4000 rpm per 10 minuti. Il surnatante è stato rimosso e concentrato sotto vuoto utilizzando un evaporatore rotante sotto vuoto.

Configurazione dell'estrazione a ultrasuoni con l'utilizzo del Ultrasuonatore a sonda Hielscher UIP1000hdT per l'estrazione in batch di prodotti botanici.
(immagine: © Petigny et al., 2013)

In particolare, l'estrazione a ultrasuoni ha prodotto estratti con concentrazioni più elevate di composti fenolici totali, flavonoidi e carotenoidi, oltre a una maggiore attività antiossidante, rispetto alla macerazione. Inoltre, l'estrazione a ultrasuoni è risultata più efficiente, producendo rese più elevate di estratto in un tempo più breve.
Gli autori concludono che la scelta del metodo di estrazione è un fattore importante da considerare quando si producono estratti di rosmarino da utilizzare nell'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 team di ricerca ha concluso che “Tra gli estratti studiati, il rosmarino estratto a ultrasuoni ha mostrato una maggiore attività antiossidante secondo entrambi i test di attività antiossidante. Ciò è stato correlato al maggior contenuto di fenoli totali e, in particolare, di acido carnosico e acido rosmarinico. Inoltre, testato su cellule umane fibroblastiche esposte a stress ossidativo, il nostro estratto ultrasonico ha svolto una forte attività antiossidante rispetto all'acido gallico e alla N-acetilcisteina. Pertanto, con l'obiettivo di sostituire gli antiossidanti di sintesi, il nostro estratto di rosmarino preparato a ultrasuoni, una fonte naturale di antiossidanti, può essere interessante per diverse applicazioni industriali.”

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

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La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori: