Rozmarīna ekstrakcija ar lieljaudas ultraskaņu

Rozmarīns ir aromātisks, mūžzaļš garšaugs, kas ir bagāts ar bioaktīviem savienojumiem un ēteriskajām eļļām, kuras izmanto ārstniecības līdzekļos, pārtikas produktos un kosmētikā. Ultraskaņas ekstrakcija ir saudzīga, taču ļoti efektīva metode bioaktīvo savienojumu un ēterisko eļļu izolēšanai no rozmarīna un citiem garšaugiem. Ultraskaņas ekstrakcija nodrošina lielāku iznākumu un augstāku ekstrakta kvalitāti īsā apstrādes laikā.

Rozmarīna ekstrakta iegūšana, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu

Ultraskaņas apstrādes ierīces ir ļoti efektīvas augu ekstraktu ražošanā. Ultraskaņas ekstrakcija ir saudzīga, netermiska metode, kas ļauj saudzīgi apstrādāt augus un izolēt no tiem jutīgas bioaktīvās molekulas. Tā kā apstrādē ar ultraskaņu iedarbojas tikai mehāniski spēki, tiek novērsta siltumjutīgu molekulu bojāšana. Tas ļauj iegūt pilna spektra ekstraktu, kas satur daudzus bioaktīvus savienojumus, kuri savstarpēji mijiedarbojas un rada tā dēvēto pavadošo efektu. Piemēram, ar ultraskaņu iegūts rozmarīna ekstrakts satur lielu daudzumu tādu bioaktīvu molekulu kā karnozīnskābe, karnozols, rozmarīnskābe, oleanolskābe, ursolskābe, kampars, 1,8-cineols, p-kumārskābe un kafijskābe.
Lai iegūtu rozmarīna ekstraktu, bioaktīvos savienojumus izolē no rozmarīna auga (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis) adatveida lapām. Šo ekstraktu parasti izmanto kā dabisku konservantu un aromatizētāju pārtikas un kosmētikas rūpniecībā.
 

Rozmarīna ekstrakts satur vairākus bioaktīvus savienojumus, tostarp antioksidantus, piemēram, karnozīnskābi un rozmarīnskābi, kam ir pierādītas pretiekaisuma, pretmikrobu un pretvēža īpašības. Šīs īpašības padara rozmarīna ekstraktu noderīgu pārtikas produktu svaiguma un kvalitātes saglabāšanai, kā arī potenciāla labvēlīga iespaida uz veselību nodrošināšanai uztura bagātinātājos un dabiskos ārstniecības līdzekļos.
Pārtikas rūpniecībā rozmarīna ekstraktu bieži pievieno pārstrādātiem gaļas produktiem, maizes un konditorejas izstrādājumiem un uzkodām, lai pagarinātu to derīguma termiņu un novērstu oksidēšanos. To izmanto arī kā dabisku aromatizētāju mērcēs, salātu mērcēs un marinādēs.
Kosmētikas rūpniecībā rozmarīna ekstraktu izmanto ādas un matu kopšanas līdzekļos tā antioksidatīvo un pretiekaisuma īpašību dēļ, kas var palīdzēt aizsargāt un barot ādu un matus. Dažos kosmētikas produktos to izmanto arī kā dabisku smaržvielu un krāsvielu.

Šūnas sieniņas sagraušanas mehānisms: (a) šūnas sieniņas pārraušana kavitācijas ietekmē. (b) Šķīdinātāja difūzija šūnas struktūrā.
(Attēls pielāgots pēc Shirsath et al., 2012)

Kā notiek rozmarīna ekstrakta iegūšana, izmantojot zondes tipa ultraskaņas ierīci?

Rozmarīna ekstrakta iegūšana, izmantojot zondes tipa ultraskaņas ierīci, parasti ietver šādus posmus:

1. Rozmarīna sagatavošana: Rozmarīna lapas notīra, izžāvē un samaļ smalkā pulverī.
2. Ekstrakcija: Samalto rozmarīna pulveri sajauc ar šķīdinātāju, piemēram, etanolu vai ūdeni, un maisījumu apstrādā ar ultraskaņu, izmantojot zondes tipa ultraskaņas ierīci. Ultraskaņas ierīce izmanto augstfrekvences skaņas viļņus, lai radītu kavitācijas burbuļus, kas palīdz noārdīt augu materiālu un atbrīvot aktīvos savienojumus.
3. Filtrēšana: Maisījumu filtrē, lai atdalītu visu atlikušo augu materiālu, iegūstot šķidru ekstraktu.
4. Koncentrēšana: Šķidro ekstraktu koncentrē, izmantojot rotācijas iztvaicētāju vai citu piemērotu metodi, lai palielinātu aktīvo savienojumu koncentrāciju.
5. Žāvēšana: Koncentrēto ekstraktu žāvē, izmantojot piemērotu metodi, piemēram, izsmidzināšanas žāvēšanu vai žāvēšanu sasaldētā stāvoklī (liofilizāciju), lai iegūtu ekstraktu sausa pulvera veidā.
6. Iepakošana: Pēc tam sauso pulveri iepako un uzglabā vēsā, sausā vietā, līdz tas ir gatavs lietošanai.

Zondes tipa ultraskaņas ierīces izmantošana ekstrakcijas procesā ļauj efektīvāk un pilnīgāk ekstrahēt aktīvos savienojumus no rozmarīna lapām, iegūstot augstākas kvalitātes ekstraktu ar lielāku labvēlīgo savienojumu koncentrāciju. Turklāt šo metodi var izmantot lielā mērogā, tāpēc tā ir piemērota komerciālai ražošanai. Hielscher ultraskaņas ierīces ļauj precīzi kontrolēt procesa parametrus un lineāri palielināt ekstrakcijas procesa mērogu līdz jebkuram vēlamajam tilpumam.

Zinātniski pierādītais rozmarīna ultraskaņas ekstrakcijas pārākums

Savā zinātniskā pētījuma ziņojumā Dhoubi et al. (2020) pēta dažādu ekstrakcijas metožu ietekmi uz Rosmarinus officinalis L. ekstraktu ķīmisko sastāvu un antioksidatīvo iedarbību. Viņi salīdzina trīs ekstrakcijas metodes: ekstrakciju ar superkritisku fluīdu, ekstrakciju ar ultraskaņas palīdzību (UAE), izmantojot Hielscher ultraskaņas ierīci UIP1000hdT, un ekstrakciju ar mikroviļņu palīdzību (MAE).

Pētījuma galvenās atziņas:

• Autori konstatēja, ka ekstrakcijas metode būtiski ietekmēja rozmarīna ekstraktu ķīmisko sastāvu un antioksidatīvo iedarbību. Salīdzinājumā ar abām pārējām ekstrakcijas metodēm – ekstrakciju ar superkritisku fluīdu un ekstrakciju ar mikroviļņu palīdzību – ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību nodrošināja vislabākos rezultātus.
• Ar etanolu iegūtais rozmarīna ultraskaņas ekstrakts bija ļoti bagāts ar polifenoliem.
• Izmantojot apstrādi ar ultraskaņu, īsā ekstrakcijas laikā (10 minūtes) tika novērota augstāka antioksidatīvā kapacitāte.

Rozmarīna ultraskaņas ekstrakcijas protokols

Ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību tika veikta zondes tipa ultraskaņas ierīcē, izmantojot sonotrodi (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, skatīt attēlu zemāk). Pulverveida rozmarīna un absolūtā etanola maisījumu (1:3 w/v) ievietoja reaktorā ar dubultapvalku un 10 min pakļāva ultraskaņas iedarbībai ar jaudu 750 W. Ekstrakcijas temperatūru uzturēja 25°C. Ultraskaņas ekstraktu centrifugēja ar 4000 rpm 10 min. Supernatantu atdalīja un koncentrēja vakuumā, izmantojot rotācijas vakuuma iztvaicētāju.

Ultraskaņas ekstrakcijas iekārta, kurā izmanto Hielscher zondes tipa ultraskaņas ierīci UIP1000hdT augu materiāla ekstrakcijai partijās.
(attēls: © Petigny et al., 2013)

Konkrēti, ar ultraskaņas ekstrakciju tika iegūti ekstrakti ar augstāku kopējo fenolu savienojumu, flavonoīdu un karotinoīdu koncentrāciju, kā arī augstāku antioksidatīvo aktivitāti salīdzinājumā ar macerāciju. Turklāt ultraskaņas ekstrakcija bija efektīvāka metode, kas īsākā laikā nodrošināja lielāku ekstrakta iznākumu.
Autori secina, ka ekstrakcijas metodes izvēle ir svarīgs faktors, kas jāņem vērā, ražojot rozmarīna ekstraktus izmantošanai pārtikas, kosmētikas un farmācijas rūpniecībā. Ultraskaņas ekstrakcija ir daudzsološa ekstrakcijas metode, kas var nodrošināt iedarbīgākus un efektīvākus ekstraktus ar lielāku iznākumu.
Pētnieku grupa secināja, ka “no pētītajiem ekstraktiem ar ultraskaņu ekstrahētajam rozmarīnam bija augstāka antioksidatīvā aktivitāte saskaņā ar abiem antioksidatīvās aktivitātes testiem. Tas bija saistīts ar lielāku kopējo fenolu saturu un jo īpaši ar karnozīnskābes un rozmarīnskābes saturu. Turklāt, pārbaudot mūsu ultraskaņas ekstraktu oksidatīvajam stresam pakļautās cilvēka fibroblastu šūnās, tas uzrādīja spēcīgu antioksidatīvo aktivitāti salīdzinājumā ar gallusskābi un N-acetilcisteīnu. Tādējādi, cenšoties aizstāt sintētiskos antioksidantus, mūsu ar ultraskaņu sagatavotais rozmarīna ekstrakts, kas ir dabisks antioksidantu avots, var būt noderīgs vairākos rūpnieciskos lietojumos.”

Rozmarīna ekstraktu antioksidatīvā aktivitāte. Zilie stabiņi: 60°C temperatūrā, izmantojot destilētu ūdeni; oranžie stabiņi: pēc apstrādes ar ultraskaņu.
(pētījums un diagramma: Suchkova et al., 2021)

Augstas veiktspējas ultraskaņas ierīces rozmarīna un citu garšaugu ekstrakcijai

Hielscher Ultrasonics ražo un piegādā jebkuras jaudas un izmēra augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes iekārtas. Mūsu ultraskaņas homogenizatoru un ekstraktoru klāsts aptver gan rokā turamas, pārnēsājamas ierīces, gan pilnībā rūpnieciskas ražošanas sistēmas lielu apjomu apstrādei plūsmā komerciālā mērogā.

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte

Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas ir labi pazīstamas ar visaugstākajiem kvalitātes un projektēšanas standartiem. Izturība un vienkāršā lietošana ļauj mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtas viegli integrēt rūpnieciskajās ražotnēs. Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas viegli tiek galā ar skarbiem apstākļiem un prasīgu darba vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes iekārtām ar modernākajām tehnoloģijām un ērtu lietošanu. Protams, Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas atbilst CE prasībām, kā arī UL, CSA un RoHs prasībām.
Sazinieties ar mums jau tagad! Mūsu labi apmācītie tehniskie speciālisti ar ilggadēju pieredzi labprāt apspriedīs ar jums jūsu ekstrakcijas procesu un ieteiks jums vispiemērotāko ultraskaņas ekstraktoru!

Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtu aptuveno apstrādes jaudu: