強力超音波を用いたローズマリー抽出

ローズマリーは、芳香のある常緑のハーブで、医薬品、食品、化粧品に使用される生理活性化合物や精油を豊富に含んでいます。超音波抽出は、ローズマリーやその他のハーブから生理活性化合物や精油を分離する、穏やかでありながら非常に効率的な技術です。超音波抽出により、短い処理時間で、より高い収率と優れた抽出物品質が得られます。

超音波処理によるローズマリー抽出物の製造

超音波装置は、植物抽出物の製造において非常に高い効率を発揮します。超音波は穏やかな非加熱抽出技術であり、植物に含まれる繊細な生理活性分子を穏やかに処理して分離できます。超音波処理では純粋な機械的力のみが作用するため、熱に敏感な分子の損傷を回避できます。これにより、多数の生理活性化合物を含むフルスペクトラム抽出物を調製できます。これらの化合物は相互に作用し、いわゆるアントラージュ効果をもたらします。例えば、超音波で得られたローズマリー抽出物には、カルノシン酸、カルノソール、ロスマリン酸、オレアノール酸、ウルソール酸、カンファー、1,8-cineole、p-クマル酸、カフェ酸などの生理活性分子が多量に含まれています。
ローズマリー抽出物を製造するには、ローズマリー（Salvia rosmarinus、Rosmarinus officinalis）の針状の葉から生理活性化合物を分離します。この抽出物は、食品業界や化粧品業界で天然の保存料や香味料として広く使用されています。
 

ローズマリー抽出物には、カルノシン酸やロスマリン酸などの抗酸化物質を含む、複数の生理活性化合物が含まれており、これらには抗炎症作用、抗菌作用、抗がん作用があることが示されています。これらの特性により、ローズマリー抽出物は食品の鮮度と品質の保持に役立つほか、栄養補助食品や自然療法において健康上の利益をもたらす可能性があります。
食品業界では、保存期間を延ばし、酸化を防ぐために、ローズマリー抽出物が加工肉、焼き菓子・パン類、スナック食品に添加されることがよくあります。また、ソース、ドレッシング、マリネ液にも天然の香味料として使用されています。
化粧品業界では、ローズマリー抽出物の抗酸化作用と抗炎症作用が肌や髪の保護と栄養補給に役立つ可能性があるため、スキンケア製品やヘアケア製品に使用されています。一部の化粧品では、天然の香料や着色料としても使用されています。

細胞壁破砕のメカニズム。（a）キャビテーションによる細胞壁の破壊。（b）細胞構造内への溶媒の拡散。
（図はShirsath et al., 2012を基に改変）

プローブ型超音波装置によるローズマリー抽出物の製造は、どのように行われるのでしょうか？

プローブ型超音波装置によるローズマリー抽出物の製造は、通常、以下の工程で行われます。

1. ローズマリーの準備： ローズマリーの葉を洗浄し、乾燥させてから、微粉末に粉砕します。
2. 抽出： 粉砕したローズマリー粉末をエタノールや水などの溶媒と混合し、プローブ型超音波装置を用いて混合物を超音波処理します。超音波装置は高周波の音波を用いてキャビテーション気泡を発生させ、植物材料の破壊と活性化合物の放出を促します。
3. ろ過： 混合物をろ過して残存する植物材料を除去し、液状の抽出物を得ます。
4. 濃縮： 活性化合物の濃度を高めるため、ロータリーエバポレーターなどの適切な方法を用いて液状の抽出物を濃縮します。
5. 乾燥： 乾燥粉末状の抽出物を得るため、噴霧乾燥や凍結乾燥などの適切な方法を用いて、濃縮した抽出物を乾燥させます。
6. 包装： その後、乾燥粉末を包装し、使用するまで涼しく乾燥した場所で保管します。

抽出工程でプローブ型超音波装置を使用することにより、ローズマリーの葉から活性化合物をより効率的かつ効果的に抽出でき、有益な化合物をより高濃度で含む、より高品質な抽出物が得られます。また、この方法は大規模に実施できるため、商業生産に適しています。Hielscherの超音波装置は、プロセスパラメーターの精密な制御と、任意の処理量への抽出工程の線形スケールアップを可能にします。

科学的に実証されたローズマリーの超音波抽出の優位性

Dhoubi et al. (2020)は科学研究報告で、異なる抽出方法がRosmarinus officinalis L.抽出物の化学組成と抗酸化力に及ぼす影響を調査しています。比較したのは、超臨界流体抽出、Hielscherの超音波装置UIP1000hdTを用いた超音波支援抽出（UAE）、マイクロ波支援抽出（MAE）の三つの抽出方法です。

研究の主な結果：

• 著者らは、抽出方法がローズマリー抽出物の化学組成と抗酸化力に大きな影響を与えることを見いだしました。他の二つの抽出技術である超臨界流体抽出とマイクロ波抽出と比較して、超音波支援抽出は最良の結果をもたらしました。
• エタノールを用いたローズマリーの超音波抽出物は、ポリフェノールを非常に豊富に含んでいました。
• 超音波処理では、短時間の抽出（10分）で、より高い抗酸化能が認められました。

ローズマリーの超音波抽出の手順

超音波支援抽出は、ソノトロード（UIP1000hd、Hielscher Ultrasonics、下の写真を参照）を使用し、プローブ型超音波装置で実施しました。粉末状のローズマリーと無水エタノールの混合物（1:3 w/v）を二重ジャケット式反応器に入れ、750 Wの超音波を10 min照射しました。抽出温度は25°Cに制御しました。超音波抽出物を4000 rpmで10 min遠心分離しました。上清を取り出し、ロータリー真空エバポレーターを用いて真空下で濃縮しました。

植物のバッチ抽出に用いる、 Hielscherのプローブ型超音波装置UIP1000hdT を使用した超音波抽出設備。
（写真：© Petigny et al., 2013）

具体的には、超音波抽出で得られた抽出物は、浸漬抽出と比較して総フェノール化合物、フラボノイド、カロテノイドの濃度が高く、抗酸化活性も高くなりました。また、超音波抽出はより効率的な方法であり、より短時間で、より高い抽出物収率が得られました。
著者らは、食品、化粧品、医薬品業界で使用するローズマリー抽出物を製造する際には、抽出方法の選択が考慮すべき重要な要因であると結論づけています。超音波抽出は、より高い収率で、より強い作用と高い効率を備えた抽出物を得られる可能性がある、有望な抽出方法です。
研究チームは次のように結論づけています。「調査した抽出物の中で、超音波抽出したローズマリーは、両方の抗酸化活性試験において、より高い抗酸化活性を示した。これは、より高い総フェノール含有量、特にカルノシン酸とロスマリン酸の含有量に関連していた。さらに、酸化ストレスにさらされたヒト線維芽細胞で試験したところ、当研究の超音波抽出物は、没食子酸およびN-アセチルシステインと比較して強い抗酸化活性を示した。したがって、合成抗酸化物質の代替を目指すうえで、天然の抗酸化物質源である当研究の超音波調製ローズマリー抽出物は、さまざまな産業用途において関心の対象となる可能性がある。」

ローズマリー抽出物の抗酸化活性。青色の棒：蒸留水を用い、60°Cで抽出した場合。オレンジ色の棒：超音波処理後。
（研究および図：Suchkova et al., 2021）

ローズマリーやハーブの抽出用高性能超音波装置

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以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。