Ekstrakcja rozmarynu z wykorzystaniem ultradźwięków dużej mocy

Rozmaryn to aromatyczna, wiecznie zielona roślina zielarska bogata w związki bioaktywne i olejki eteryczne, które są wykorzystywane w produktach leczniczych, spożywczych i kosmetycznych. Ekstrakcja ultradźwiękowa to łagodna, a zarazem wysoce wydajna technika izolowania związków bioaktywnych i olejków eterycznych z rozmarynu i innych ziół. Ekstrakcja ultradźwiękowa zapewnia wyższe uzyski i doskonałą jakość ekstraktu przy krótkim czasie przetwarzania.

Produkcja ekstraktu z rozmarynu z wykorzystaniem sonikacji

Sonikatory są wysoce wydajne w produkcji ekstraktów roślinnych. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest łagodną, nietermiczną techniką ekstrakcji, która umożliwia delikatne przetwarzanie roślin i izolowanie z nich wrażliwych cząsteczek bioaktywnych. Ponieważ podczas sonikacji działają wyłącznie siły czysto mechaniczne, unika się uszkodzenia cząsteczek wrażliwych na ciepło. Pozwala to przygotować ekstrakt o pełnym spektrum, zawierający liczne związki bioaktywne, które oddziałują ze sobą i wywołują tak zwany efekt otoczenia. Na przykład ekstrakt z rozmarynu uzyskany ultradźwiękowo zawiera duże ilości cząsteczek bioaktywnych, takich jak kwas karnozowy, karnozol, kwas rozmarynowy, kwas oleanolowy, kwas ursolowy, kamfora, 1,8-cyneol, kwas p-kumarowy i kwas kawowy.
Aby wyprodukować ekstrakt z rozmarynu, związki bioaktywne izoluje się z igłowatych liści rozmarynu (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Ekstrakt ten jest powszechnie stosowany jako naturalny konserwant i środek aromatyzujący w przemyśle spożywczym i kosmetycznym.
 

Ekstrakt z rozmarynu zawiera kilka związków bioaktywnych, w tym przeciwutleniacze, takie jak kwas karnozowy i kwas rozmarynowy, dla których wykazano właściwości przeciwzapalne, przeciwdrobnoustrojowe i przeciwnowotworowe. Dzięki tym właściwościom ekstrakt z rozmarynu jest przydatny do zachowania świeżości i jakości produktów spożywczych, a także może zapewniać korzyści zdrowotne jako składnik suplementów diety i naturalnych środków leczniczych.
W przemyśle spożywczym ekstrakt z rozmarynu jest często dodawany do przetworów mięsnych, wypieków i przekąsek w celu przedłużenia ich okresu przydatności do spożycia i zapobiegania utlenianiu. Jest również stosowany jako naturalny środek aromatyzujący w sosach, dressingach i marynatach.
W przemyśle kosmetycznym ekstrakt z rozmarynu jest stosowany w produktach do pielęgnacji skóry i włosów ze względu na swoje właściwości przeciwutleniające i przeciwzapalne, które mogą pomagać chronić i odżywiać skórę oraz włosy. W niektórych produktach kosmetycznych jest również stosowany jako naturalna substancja zapachowa i barwnik.

Mechanizm rozbijania ściany komórkowej: (a) rozbijanie ściany komórkowej wskutek kawitacji. (b) dyfuzja rozpuszczalnika do struktury komórki.
(Grafika na podstawie Shirsath et al., 2012)

Jak przebiega produkcja ekstraktu z rozmarynu przy użyciu sonikatora z sondą?

Produkcja ekstraktu z rozmarynu przy użyciu sonikatora z sondą zazwyczaj obejmuje następujące etapy:

1. Przygotowanie rozmarynu: Liście rozmarynu są oczyszczane, suszone i mielone na drobny proszek.
2. Ekstrakcja: Zmielony rozmaryn w postaci proszku miesza się z rozpuszczalnikiem, takim jak etanol lub woda, a mieszaninę poddaje się sonikacji przy użyciu sonikatora z sondą. Sonikator wykorzystuje fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do tworzenia pęcherzyków kawitacyjnych, które pomagają rozbić materiał roślinny i uwolnić związki aktywne.
3. Filtracja: Mieszaninę filtruje się w celu usunięcia wszelkich pozostałości materiału roślinnego, uzyskując płynny ekstrakt.
4. Zagęszczanie: Płynny ekstrakt zagęszcza się za pomocą wyparki rotacyjnej lub innej odpowiedniej metody w celu zwiększenia stężenia związków aktywnych.
5. Suszenie: Zagęszczony ekstrakt suszy się odpowiednią metodą, taką jak suszenie rozpyłowe lub suszenie sublimacyjne (liofilizacja), aby uzyskać ekstrakt w postaci suchego proszku.
6. Pakowanie: Suchy proszek jest następnie pakowany i przechowywany w chłodnym, suchym miejscu do czasu, gdy będzie gotowy do użycia.

Zastosowanie sonikatora z sondą w procesie ekstrakcji umożliwia wydajniejszą i skuteczniejszą ekstrakcję związków aktywnych z liści rozmarynu, co pozwala uzyskać ekstrakt wyższej jakości o większym stężeniu korzystnych związków. Ponadto metoda ta może być stosowana na dużą skalę, dzięki czemu nadaje się do produkcji komercyjnej. Sonikatory Hielscher umożliwiają precyzyjną kontrolę parametrów procesu i liniowe skalowanie procesu ekstrakcji do dowolnej pożądanej objętości.

Naukowo udowodniona przewaga ultradźwiękowej ekstrakcji rozmarynu

W swoim raporcie z badań naukowych Dhoubi et al. (2020) badają wpływ różnych metod ekstrakcji na skład chemiczny i siłę działania przeciwutleniającego ekstraktów z Rosmarinus officinalis L. Porównują trzy metody ekstrakcji: ekstrakcję płynem w stanie nadkrytycznym, ekstrakcję wspomaganą ultradźwiękami (UAE) przy użyciu sonikatora Hielscher UIP1000hdT oraz ekstrakcję wspomaganą mikrofalami (MAE).

Najważniejsze wyniki badania:

• Autorzy stwierdzili, że metoda ekstrakcji znacząco wpływała na skład chemiczny i siłę działania przeciwutleniającego ekstraktów z rozmarynu. W porównaniu z obiema pozostałymi technikami ekstrakcji – ekstrakcją płynem w stanie nadkrytycznym i ekstrakcją mikrofalową – ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami dała najlepsze wyniki.
• Ekstrakt z rozmarynu uzyskany ultradźwiękowo z użyciem etanolu był bardzo bogaty w polifenole.
• Przy zastosowaniu sonikacji zaobserwowano wyższą zdolność przeciwutleniającą przy krótkim czasie ekstrakcji (10 min).

Protokół ultradźwiękowej ekstrakcji rozmarynu

Ekstrakcję wspomaganą ultradźwiękami przeprowadzono w sonikatorze z sondą przy użyciu sonotrody (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, patrz zdjęcie poniżej). Mieszaninę sproszkowanego rozmarynu i etanolu absolutnego (1:3 w/v) umieszczono w reaktorze z podwójnym płaszczem i poddano działaniu ultradźwięków o mocy 750 W przez 10 min. Temperaturę ekstrakcji utrzymywano na poziomie 25°C. Ekstrakt uzyskany ultradźwiękowo odwirowano przy 4000 rpm przez 10 min. Supernatant oddzielono i zagęszczono pod próżnią za pomocą rotacyjnej wyparki próżniowej.

Zestaw do ekstrakcji ultradźwiękowej z wykorzystaniem sonikatora Hielscher UIP1000hdT z sondą do ekstrakcji surowców roślinnych w procesie okresowym.
(zdjęcie: © Petigny et al., 2013)

W szczególności ekstrakcja ultradźwiękowa pozwoliła uzyskać ekstrakty o wyższych stężeniach związków fenolowych ogółem, flawonoidów i karotenoidów, a także o wyższej aktywności przeciwutleniającej w porównaniu z maceracją. Ponadto ekstrakcja ultradźwiękowa była wydajniejszą metodą, zapewniającą wyższe uzyski ekstraktu w krótszym czasie.
Autorzy wnioskują, że wybór metody ekstrakcji jest ważnym czynnikiem, który należy uwzględnić przy produkcji ekstraktów z rozmarynu do zastosowań w przemyśle spożywczym, kosmetycznym i farmaceutycznym. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest obiecującą metodą ekstrakcji, która może zapewniać wyższe uzyski ekstraktów o silniejszym i skuteczniejszym działaniu.
Zespół badawczy stwierdził, że „spośród badanych ekstraktów rozmaryn poddany ekstrakcji ultradźwiękowej wykazywał wyższą aktywność przeciwutleniającą w obu testach aktywności przeciwutleniającej. Było to związane z wyższą całkowitą zawartością związków fenolowych, a w szczególności z zawartością kwasu karnozowego i kwasu rozmarynowego. Ponadto nasz ekstrakt uzyskany ultradźwiękowo, badany na ludzkich fibroblastach narażonych na stres oksydacyjny, wykazywał silną aktywność przeciwutleniającą w porównaniu z kwasem galusowym i N-acetylocysteiną. Zatem w kontekście zastępowania syntetycznych przeciwutleniaczy nasz ekstrakt z rozmarynu przygotowany ultradźwiękowo, będący naturalnym źródłem przeciwutleniaczy, może być interesujący dla szeregu zastosowań przemysłowych.”

Aktywność przeciwutleniająca ekstraktów z rozmarynu. Niebieskie słupki: w temperaturze 60°C z użyciem wody destylowanej; pomarańczowe słupki: po obróbce ultradźwiękowej.
(badanie i grafika: Suchkova et al., 2021)

Sonikatory o wysokiej wydajności do ekstrakcji rozmarynu i ziół

Hielscher Ultrasonics produkuje i dostarcza sonikatory o wysokiej wydajności w dowolnych mocach i rozmiarach. Nasza oferta homogenizatorów ultradźwiękowych i ekstraktorów obejmuje zarówno ręczne urządzenia przenośne, jak i w pełni przemysłowe systemy produkcyjne do przetwarzania dużych objętości w linii na skalę komercyjną.

Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość z Niemiec

Sonikatory Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i najwyższych standardów projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa umożliwiają sprawną integrację naszych sonikatorów z instalacjami przemysłowymi. Sonikatory Hielscher z łatwością radzą sobie w trudnych warunkach i wymagających środowiskach.

Hielscher Ultrasonics jest firmą z certyfikatem ISO i kładzie szczególny nacisk na sonikatory o wysokiej wydajności, wyposażone w najnowocześniejszą technologię i przyjazne dla użytkownika. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Skontaktuj się z nami już teraz! Nasz dobrze wyszkolony personel techniczny z wieloletnim doświadczeniem chętnie omówi z Tobą Twój proces ekstrakcji i poleci najbardziej odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy!

Poniższa tabela przedstawia orientacyjne możliwości przetwarzania naszych sonikatorów: