パワー超音波によるローズマリー抽出

ローズマリーは、生物活性化合物やエッセンシャルオイルを豊富に含む、香り高い常緑のハーブで、薬用、食品、化粧品に使用されている。超音波抽出は、ローズマリーやその他のハーブから生物活性化合物やエッセンシャルオイルを単離するための、穏やかでありながら非常に効率的な技術です。超音波抽出は、短い処理時間でより高い収率と優れた抽出品質を実現します。

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、植物エキスの生産において非常に効率的です。超音波は温和な非加熱抽出技術で、植物からデリケートな生理活性分子を穏やかに処理し、分離することができます。超音波処理は純粋に機械的な力だけを加えるので、熱に弱い分子を傷つけることはありません。これにより、多数の生物活性化合物を含むフルスペクトラムのエキスを調製することができ、これらの化合物は互いに作用し合い、いわゆるエンタテインメント効果をもたらす。例えば、超音波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-シネオール、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る。
ローズマリー抽出物を製造するために、ローズマリー植物（Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis）の針状の葉から生物活性化合物が単離される。ローズマリーは、食品および化粧品産業において、天然の保存料および香料として一般的に使用されている。
 

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いくつかの生物活性化合物が含まれており、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る。これらの特性により、ローズマリー抽出物は食品の鮮度や品質を保つのに有用であるだけでなく、栄養補助食品や自然療法において潜在的な健康効果をもたらす。
食品業界では、ローズマリー抽出物は、保存期間を延ばし酸化を防ぐために、加工肉、焼き菓子、スナック菓子に添加されることが多い。また、ソース、ドレッシング、マリネに天然香料として使用される。
化粧品業界では、ローズマリーエキスは抗酸化作用や抗炎症作用があるため、スキンケアやヘアケア製品に使用され、皮膚や髪を保護し、栄養を与えるのに役立っている。また、天然香料や着色料として使用される化粧品もある。

細胞壁破壊のメカニズム (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他、2012年より引用）

プローブ型超音波発生装置を使ったローズマリー・エキスの製造はどのように行われるのですか？

プローブ型超音波発生装置を使用したローズマリー抽出物の製造には、通常以下のステップが含まれる：

1. ローズマリーの準備： ローズマリーの葉はきれいに洗って乾燥させ、細かく粉砕する。
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、プローブ型超音波発生装置を用いて超音波処理を行う。超音波装置は高周波の音波でキャビテーション気泡を発生させ、植物素材を分解して活性化合物を放出させる。
3. ろ過： この混合物を濾過して残った植物を取り除き、液体エキスを残す。
4. 集中する： 抽出液は、ロータリーエバポレーターまたは他の適切な方法で濃縮し、活性化合物の濃度を高める。
5. 乾燥させる： 濃縮エキスは、噴霧乾燥や凍結乾燥（凍結乾燥）などの適切な方法で乾燥させ、乾燥粉末状のエキスを製造する。
6. パッケージング： 乾燥した粉末は包装され、使用できるようになるまで涼しく乾燥した場所に保管される。

抽出工程でプローブ型超音波発生装置を使用することで、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することができ、その結果、有益な化合物をより多く含む高品質の抽出物が得られる。さらに、この方法は大規模に使用できるため、商業生産に適している。Hielscher社の超音波装置は、正確なプロセスパラメーター制御が可能で、抽出プロセスを任意の容量にリニアにスケールアップすることができる。

科学的に証明された超音波ローズマリー抽出の優位性

Dhoubiら(2020)の科学研究報告では、抽出方法の違いが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る。彼らは3つの抽出法を比較している：超臨界流体抽出、Hielscher社製超音波発生装置UIP1000hdTを用いた超音波支援抽出（UAE）、マイクロ波支援抽出（MAE）。

研究のハイライト

• 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く影響することを発見した。超臨界流体抽出とマイクロ波抽出の両抽出法を比較すると、超音波アシスト抽出が最も良い結果を示した。
• ローズマリーのエタノールによる超音波抽出物は、ポリフェノールを非常に豊富に含んでいた。
• 超音波処理では、短時間（10分）の抽出でより高い抗酸化能が観察された。

超音波ローズマリー抽出法

超音波アシスト抽出は、ソノトロード（UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, 下記写真参照）を用いたプローブ型超音波処理装置で行った。粉末ローズマリーと絶対エタノール（1:3 w/v）の混合物をダブルジャケットリアクターに入れ、750 Wの超音波を10分間照射した。抽出温度は25℃に調節した。超音波抽出液を4000rpmで10分間遠心分離した。上清を除去し、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た。

を使った超音波抽出のセットアップ Hielscher プローブ式超音波発生装置 UIP1000hdT ボタニカルのバッチ抽出用。
(写真：© Petigny et al.）

具体的には、超音波抽出は浸漬に比べ、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、抗酸化活性も高い抽出物を生成した。さらに、超音波抽出はより効率的な方法であり、短時間で高い収率の抽出物が得られた。
著者らは、食品、化粧品、製薬産業で使用するローズマリー抽出物を製造する場合、抽出方法の選択は考慮すべき重要な要素であると結論づけた。超音波抽出は、より強力で効率的な抽出物を高い収率で生産できる可能性のある有望な抽出方法である。
研究チームは次のように結論づけた。 “研究した抽出物のうち、超音波抽出したローズマリーは、両方の抗酸化活性測定法において、より高い抗酸化活性を示した。これは、総フェノール含量、特にカルノシン酸とロスマリン酸の含量が高いことと関連していた。さらに、酸化ストレスに曝されたヒト線維芽細胞で試験したところ、我々の超音波抽出物は没食子酸や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し、抗酸化物質の天然供給源である我々の超音波調製ローズマリー抽出物は、いくつかの産業用途に興味を持たれるかもしれない。”

ローズマリー抽出物の抗酸化活性。青色のカラム：蒸留水を用いて60℃で処理；オレンジ色のカラム：超音波処理後。
(図と研究：Suchkova他、2021年）

ローズマリーおよびハーブ抽出用高性能超音波装置

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下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：