고출력 초음파를 이용한 로즈마리 추출

로즈마리는 향기로운 상록 허브로, 의약품, 식품 및 화장품에 사용되는 생리활성 화합물과 에센셜 오일이 풍부합니다. 초음파 추출은 로즈마리와 기타 허브에서 생리활성 화합물과 에센셜 오일을 분리하는 온화하면서도 매우 효율적인 기술입니다. 초음파 추출은 짧은 처리 시간 내에 더 높은 수율과 우수한 추출물 품질을 제공합니다.

초음파 처리를 통한 로즈마리 추출물 생산

초음파 처리기는 식물 추출물 생산에 매우 효율적입니다. 초음파 추출은 온화한 비열적 추출 기술로, 식물의 민감한 생리활성 분자를 부드럽게 처리하고 분리할 수 있습니다. 초음파 처리는 오직 순수한 기계적 힘만 가하므로 열에 민감한 분자의 손상을 방지합니다. 이를 통해 수많은 생리활성 화합물을 함유한 전성분 추출물을 제조할 수 있으며, 이 화합물들은 서로 상호작용하여 이른바 앙투라지 효과를 나타냅니다. 예를 들어, 초음파로 추출한 로즈마리 추출물에는 카르노식산, 카르노솔, 로즈마린산, 올레아놀산, 우르솔산, 장뇌, 1,8-시네올, p-쿠마르산 및 카페산과 같은 생리활성 분자가 다량 함유되어 있습니다.
로즈마리 추출물을 생산하기 위해 로즈마리 식물(Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis)의 바늘 모양 잎에서 생리활성 화합물을 분리합니다. 로즈마리 추출물은 식품 및 화장품 산업에서 천연 보존제와 향미제로 흔히 사용됩니다.
 

로즈마리 추출물에는 카르노식산과 로즈마린산 같은 항산화제를 비롯한 여러 생리활성 화합물이 함유되어 있으며, 이러한 항산화제는 항염증, 항균 및 항암 특성이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 특성 덕분에 로즈마리 추출물은 식품의 신선도와 품질을 유지하는 데 유용하며, 식이 보충제와 천연 치료제에서 잠재적인 건강상 이점을 제공하는 데도 유용합니다.
식품 산업에서는 유통기한을 연장하고 산화를 방지하기 위해 로즈마리 추출물을 가공육, 제과·제빵 제품 및 스낵 식품에 흔히 첨가합니다. 소스, 드레싱 및 마리네이드의 천연 향미제로도 사용됩니다.
화장품 산업에서는 피부와 모발을 보호하고 영양을 공급하는 데 도움이 될 수 있는 항산화 및 항염증 특성 때문에 로즈마리 추출물을 피부 관리 및 모발 관리 제품에 사용합니다. 일부 화장품에서는 천연 향료와 착색제로도 사용됩니다.

세포벽 파쇄 메커니즘: (a) 캐비테이션에 의한 세포벽 파괴. (b) 세포 구조 내부로의 용매 확산.
(Shirsath et al., 2012의 그림을 수정하여 사용)

프로브형 초음파 처리기를 이용한 로즈마리 추출물 생산은 어떻게 이루어지나요?

프로브형 초음파 처리기를 이용한 로즈마리 추출물 생산은 일반적으로 다음 단계를 포함합니다:

1. 로즈마리 준비: 로즈마리 잎을 세척하고 건조한 다음 고운 분말로 분쇄합니다.
2. 추출: 분쇄한 로즈마리 분말을 에탄올이나 물과 같은 용매와 혼합하고, 프로브형 초음파 처리기를 사용하여 혼합물을 초음파 처리합니다. 초음파 처리기는 고주파 음파를 사용하여 캐비테이션 기포를 생성하며, 이 기포는 식물 재료를 파쇄하고 활성 화합물을 방출하는 데 도움을 줍니다.
3. 여과: 혼합물을 여과하여 남아 있는 식물 재료를 제거하고 액상 추출물을 얻습니다.
4. 농축: 활성 화합물의 농도를 높이기 위해 회전 증발기나 기타 적절한 방법을 사용하여 액상 추출물을 농축합니다.
5. 건조: 건조 분말 형태의 추출물을 생산하기 위해 분무 건조 또는 동결 건조와 같은 적절한 방법으로 농축 추출물을 건조합니다.
6. 포장: 그런 다음 건조 분말을 포장하고 사용할 때까지 서늘하고 건조한 곳에 보관합니다.

추출 공정에 프로브형 초음파 처리기를 사용하면 로즈메리 잎에서 활성 화합물을 더욱 효율적이고 효과적으로 추출할 수 있어, 유익한 화합물의 농도가 더 높은 고품질 추출물을 얻을 수 있습니다. 또한 이 방법은 대규모로 사용할 수 있어 상업적 생산에 적합합니다. Hielscher 초음파 처리기는 공정 매개변수를 정밀하게 제어하고 추출 공정을 원하는 모든 부피로 선형 확장할 수 있게 해 줍니다.

과학적으로 입증된 초음파 로즈메리 추출의 우수성

Dhoubi et al. (2020)은 과학 연구 보고서에서 다양한 추출 방법이 Rosmarinus officinalis L. 추출물의 화학적 조성과 항산화 효능에 미치는 영향을 조사합니다. 이들은 초임계 유체 추출, Hielscher 초음파 처리기 UIP1000hdT를 이용한 초음파 보조 추출(UAE), 마이크로파 보조 추출(MAE)의 세 가지 추출 방법을 비교합니다.

연구의 주요 결과:

• 저자들은 추출 방법이 로즈메리 추출물의 화학적 조성과 항산화 효능에 유의한 영향을 미친다는 사실을 확인했습니다. 다른 두 추출 기법인 초임계 유체 추출 및 마이크로파 추출과 비교했을 때, 초음파 보조 추출이 가장 좋은 결과를 보였습니다.
• 에탄올을 사용한 로즈메리 초음파 추출물에는 폴리페놀이 매우 풍부했습니다.
• 초음파 처리 시 짧은 추출 시간(10 mins)에도 더 높은 항산화 능력이 관찰되었습니다.

초음파 로즈메리 추출 프로토콜

초음파 보조 추출은 소노트로드(UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, 아래 사진 참조)를 사용하는 프로브형 초음파 처리기에서 수행했습니다. 로즈메리 분말과 무수 에탄올의 혼합물(1:3 w/v)을 이중 재킷 반응기에 넣고 750 W에서 10 min 동안 초음파에 노출했습니다. 추출 온도는 25°C로 조절했습니다. 초음파 추출물을 4000 rpm에서 10 min 동안 원심분리했습니다. 상등액을 분리하고 회전식 진공 증발기를 사용하여 진공 상태에서 농축했습니다.

식물 원료의 배치 추출을 위해 Hielscher 프로브형 초음파 처리기 UIP1000hdT를 사용한 초음파 추출 장치 구성.
(사진: © Petigny et al., 2013)

구체적으로, 초음파 추출은 침용 추출에 비해 총 페놀 화합물, 플라보노이드 및 카로티노이드의 농도가 더 높고 항산화 활성도 더 높은 추출물을 생성했습니다. 또한 초음파 추출은 더 효율적인 방법으로, 더 짧은 시간에 더 높은 추출물 수율을 얻었습니다.
저자들은 식품, 화장품 및 제약 산업에 사용할 로즈메리 추출물을 생산할 때 추출 방법의 선택이 고려해야 할 중요한 요소라고 결론지었습니다. 초음파 추출은 더 높은 수율로 더 강력하고 효율적인 추출물을 생산할 수 있는 유망한 추출 방법입니다.
연구팀은 다음과 같이 결론지었습니다. “연구한 추출물 중 초음파로 추출한 로즈메리는 두 가지 항산화 활성 분석 모두에서 더 높은 항산화 활성을 나타냈습니다. 이는 더 높은 총 페놀 함량, 특히 카르노식산과 로즈마린산 함량과 관련이 있었습니다. 또한 산화 스트레스에 노출된 인간 섬유아세포에서 시험했을 때, 당사의 초음파 추출물은 갈산 및 N-아세틸시스테인과 비교하여 강력한 항산화 활성을 나타냈습니다. 따라서 합성 항산화제를 대체하려는 목적에서, 천연 항산화제 공급원인 당사의 초음파 로즈메리 추출물은 여러 산업 응용 분야에서 관심을 끌 수 있습니다.”

로즈메리 추출물의 항산화 활성. 파란색 막대: 증류수를 사용한 60°C 조건; 주황색 막대: 초음파 처리 후.
(연구 및 도표: Suchkova et al., 2021)

로즈메리 및 허브 추출용 고성능 초음파 처리기

Hielscher Ultrasonics는 모든 출력과 크기의 고성능 초음파 처리기를 제조하고 공급합니다. 당사의 초음파 균질기 및 추출기 제품군은 휴대용 핸드헬드 장치부터 상업적 규모로 대용량을 인라인 처리하는 완전한 산업용 생산 시스템까지 아우릅니다.

설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질

Hielscher 초음파 처리기는 최고 수준의 품질과 설계 기준으로 잘 알려져 있습니다. 견고함과 간편한 작동 덕분에 당사의 초음파 처리기를 산업 시설에 원활하게 통합할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 열악한 조건과 까다로운 환경에서도 수월하게 작동합니다.

Hielscher Ultrasonics는 ISO 인증 기업으로, 최첨단 기술과 사용자 편의성을 갖춘 고성능 초음파 처리기에 특히 중점을 두고 있습니다. 물론 Hielscher 초음파 처리기는 CE 규정을 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
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아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다: