Rozemarijnextractie met krachtig ultrageluid

Rozemarijn is een geurig, groenblijvend kruid dat rijk is aan bioactieve verbindingen en etherische oliën, die worden gebruikt in geneesmiddelen, voedingsmiddelen en cosmetische producten. Ultrasone extractie is een milde, maar zeer efficiënte techniek om bioactieve verbindingen en etherische oliën uit rozemarijn en andere kruiden te isoleren. Ultrasone extractie levert hogere opbrengsten en een superieure extractkwaliteit bij een korte verwerkingstijd.

Productie van rozemarijnextract met sonicatie

Sonicatoren zijn zeer efficiënt bij de productie van plantenextracten. Ultrasone extractie is een milde, niet-thermische extractietechniek die een zachte verwerking en isolatie van kwetsbare bioactieve moleculen uit planten mogelijk maakt. Omdat sonicatie uitsluitend zuiver mechanische krachten toepast, wordt beschadiging van warmtegevoelige moleculen vermeden. Hierdoor kan een extract met een volledig spectrum worden bereid dat talrijke bioactieve verbindingen bevat die onderling op elkaar inwerken en het zogeheten entourage-effect veroorzaken. Zo bevat ultrasoon verkregen rozemarijnextract grote hoeveelheden bioactieve moleculen zoals carnosinezuur, carnosol, rozemarijnzuur, oleanolzuur, ursolzuur, kamfer, 1,8-cineool, p-coumarinezuur en cafeïnezuur.
Om rozemarijnextract te produceren, worden bioactieve verbindingen geïsoleerd uit de naaldvormige bladeren van de rozemarijnplant (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Het wordt veel gebruikt als natuurlijk conserveermiddel en smaakstof in de voedingsmiddelen- en cosmetica-industrie.
 

Rozemarijnextract bevat verschillende bioactieve verbindingen, waaronder antioxidanten zoals carnosinezuur en rozemarijnzuur, waarvan is aangetoond dat ze ontstekingsremmende, antimicrobiële en kankerbestrijdende eigenschappen hebben. Deze eigenschappen maken rozemarijnextract nuttig voor het behoud van de versheid en kwaliteit van voedingsmiddelen en voor het bieden van mogelijke gezondheidsvoordelen in voedingssupplementen en natuurlijke remedies.
In de voedingsmiddelenindustrie wordt rozemarijnextract vaak toegevoegd aan verwerkte vleesproducten, bakwaren en snacks om hun houdbaarheid te verlengen en oxidatie te voorkomen. Het wordt ook gebruikt als natuurlijke smaakstof in sauzen, dressings en marinades.
In de cosmetica-industrie wordt rozemarijnextract gebruikt in huid- en haarverzorgingsproducten vanwege zijn antioxidatieve en ontstekingsremmende eigenschappen, die kunnen helpen de huid en het haar te beschermen en te voeden. Het wordt ook gebruikt als natuurlijke geur- en kleurstof in sommige cosmetische producten.

Het mechanisme van celwandontsluiting: (a) het openbreken van de celwand door cavitatie. (b) diffusie van het oplosmiddel in de celstructuur.
(Afbeelding aangepast naar Shirsath et al., 2012)

Hoe werkt de productie van rozemarijnextract met een sonicator met sonde?

De productie van rozemarijnextract met een sonicator met sonde omvat doorgaans de volgende stappen:

1. Voorbereiding van de rozemarijn: De rozemarijnbladeren worden gereinigd, gedroogd en tot een fijn poeder gemalen.
2. Extractie: Het gemalen rozemarijnpoeder wordt gemengd met een oplosmiddel zoals ethanol of water, en het mengsel wordt gesoniceerd met een sonicator met sonde. De sonicator gebruikt hoogfrequente geluidsgolven om cavitatiebellen te creëren, die helpen het plantenmateriaal af te breken en de actieve verbindingen vrij te maken.
3. Filtratie: Het mengsel wordt gefilterd om eventueel resterend plantenmateriaal te verwijderen, waarna een vloeibaar extract overblijft.
4. Concentratie: Het vloeibare extract wordt geconcentreerd met een rotatieverdamper of een andere geschikte methode om de concentratie van de actieve verbindingen te verhogen.
5. Drogen: Het geconcentreerde extract wordt gedroogd met een geschikte methode, zoals sproeidrogen of vriesdrogen (lyofilisatie), om een extract in droge poedervorm te produceren.
6. Verpakking: Het droge poeder wordt vervolgens verpakt en op een koele, droge plaats bewaard totdat het klaar is voor gebruik.

Het gebruik van een sonicator met sonde in het extractieproces maakt een efficiëntere en effectievere extractie van de actieve verbindingen uit de rozemarijnbladeren mogelijk, wat resulteert in een extract van hogere kwaliteit met een hogere concentratie aan heilzame verbindingen. Bovendien kan deze methode op grote schaal worden toegepast, waardoor ze geschikt is voor commerciële productie. Sonicatoren van Hielscher maken nauwkeurige regeling van de procesparameters en lineaire opschaling van het extractieproces naar elk gewenst volume mogelijk.

Wetenschappelijk bewezen superioriteit van ultrasone rozemarijnextractie

In hun wetenschappelijke onderzoeksrapport onderzoeken Dhoubi et al. (2020) de invloed van verschillende extractiemethoden op de chemische samenstelling en antioxidatieve kracht van extracten van Rosmarinus officinalis L. Ze vergelijken drie extractiemethoden: extractie met superkritische fluïda, ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) met de sonicator UIP1000hdT van Hielscher en microgolfondersteunde extractie (MAE).

Belangrijkste bevindingen van het onderzoek:

• De auteurs ontdekten dat de extractiemethode de chemische samenstelling en antioxidatieve kracht van de rozemarijnextracten aanzienlijk beïnvloedde. In vergelijking met de beide andere extractietechnieken, extractie met superkritische fluïda en microgolfextractie, leverde ultrasoon ondersteunde extractie de beste resultaten op.
• Ultrasoon verkregen rozemarijnextract met ethanol was zeer rijk aan polyfenolen.
• Met sonicatie werd bij een korte extractietijd (10 min) een hogere antioxidatieve capaciteit waargenomen.

Protocol voor ultrasone rozemarijnextractie

De ultrasoon ondersteunde extractie werd uitgevoerd in een sonicator met sonde, met gebruik van een sonotrode (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, zie onderstaande afbeelding). Een mengsel van rozemarijnpoeder en absolute ethanol (1:3 w/v) werd in een dubbelwandige reactor geplaatst en gedurende 10 min blootgesteld aan ultrageluid bij 750 W. De extractietemperatuur werd op 25°C geregeld. Het ultrasoon verkregen extract werd gedurende 10 min bij 4000 rpm gecentrifugeerd. Het supernatant werd verwijderd en onder vacuüm geconcentreerd met een roterende vacuümverdamper.

Ultrasone extractieopstelling met de sonicator met sonde UIP1000hdT van Hielscher voor batchgewijze extractie van plantaardig materiaal.
(afbeelding: © Petigny et al., 2013)

Ultrasone extractie leverde met name extracten op met hogere concentraties aan totale fenolverbindingen, flavonoïden en carotenoïden, evenals een hogere antioxidatieve activiteit, vergeleken met maceratie. Bovendien was ultrasone extractie een efficiëntere methode, die in kortere tijd hogere extractopbrengsten opleverde.
De auteurs concluderen dat de keuze van de extractiemethode een belangrijke factor is om rekening mee te houden bij de productie van rozemarijnextracten voor gebruik in de voedingsmiddelen-, cosmetica- en farmaceutische industrie. Ultrasone extractie is een veelbelovende extractiemethode die krachtigere en efficiëntere extracten met hogere opbrengsten kan opleveren.
Het onderzoeksteam concludeerde dat “van de onderzochte extracten ultrasoon geëxtraheerde rozemarijn volgens beide bepalingen van de antioxidatieve activiteit een hogere antioxidatieve activiteit vertoonde. Dit hield verband met het hogere totale fenolgehalte en met name met de gehalten aan carnosinezuur en rozemarijnzuur. Bovendien vertoonde ons ultrasoon verkregen extract, getest in menselijke fibroblasten die aan oxidatieve stress waren blootgesteld, een sterke antioxidatieve activiteit in vergelijking met galluszuur en N-acetylcysteïne. Met het oog op de vervanging van synthetische antioxidanten kan ons ultrasoon bereide rozemarijnextract, een natuurlijke bron van antioxidanten, daarom interessant zijn voor verschillende industriële toepassingen.”

Antioxidatieve activiteit van rozemarijnextracten. Blauwe kolommen: bij 60°C met gedestilleerd water; oranje kolommen: na ultrasone behandeling.
(onderzoek en afbeelding: Suchkova et al., 2021)

Sonicatoren met hoge prestaties voor de extractie van rozemarijn en kruiden

Hielscher Ultrasonics produceert en levert sonicatoren met hoge prestaties in elk vermogen en formaat. Ons assortiment ultrasone homogenisatoren en extractoren loopt uiteen van draagbare handapparaten tot volledig industriële productiesystemen voor de inlineverwerking van grote volumes op commerciële schaal.

Ontwerp, productie en advies – kwaliteit gemaakt in Duitsland

Sonicatoren van Hielscher staan bekend om hun hoogste kwaliteits- en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze sonicatoren in industriële installaties mogelijk. Sonicatoren van Hielscher kunnen zware omstandigheden en veeleisende omgevingen gemakkelijk aan.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt bijzondere nadruk op sonicatoren met hoge prestaties met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard voldoen sonicatoren van Hielscher aan de CE-voorschriften en aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
Neem nu contact met ons op! Onze goed opgeleide technische medewerkers met jarenlange ervaring bespreken graag uw extractieproces met u en bevelen u de meest geschikte ultrasone extractor aan!

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren: