Ekstrakcja rozmarynu za pomocą ultradźwięków mocy

Rozmaryn to pachnące, wiecznie zielone zioło bogate w związki bioaktywne i olejki eteryczne, które są stosowane w produktach leczniczych, spożywczych i kosmetycznych. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest łagodną, ale wysoce wydajną techniką izolowania związków bioaktywnych i olejków eterycznych z rozmarynu i innych ziół. Ekstrakcja ultradźwiękowa zapewnia wyższą wydajność i doskonałą jakość ekstraktu w krótkim czasie przetwarzania.

Produkcja ekstraktu z rozmarynu z ultradźwiękami

Ultradźwięki są bardzo wydajne, jeśli chodzi o produkcję ekstraktów botanicznych. Ultradźwięki to łagodna, nietermiczna technika ekstrakcji, która pozwala na delikatne przetwarzanie i izolację delikatnych bioaktywnych cząsteczek z roślin. Ponieważ sonikacja stosuje jedynie siły czysto mechaniczne, unika się uszkodzenia cząsteczek wrażliwych na ciepło. Pozwala to na przygotowanie ekstraktu o pełnym spektrum działania, zawierającego liczne związki bioaktywne, które oddziałują ze sobą i powodują tzw. efekt otoczenia. Na przykład ultradźwiękowy ekstrakt z rozmarynu zawiera duże ilości bioaktywnych cząsteczek, takich jak kwas karnozowy, karnozol, kwas rozmarynowy, kwas oleanolowy, kwas ursolowy, kamfora, 1,8-kineol, kwas p-kumarowy i kwas kawowy.
Aby wyprodukować ekstrakt z rozmarynu, związki bioaktywne są izolowane z igiełkowatych liści rozmarynu (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Jest on powszechnie stosowany jako naturalny środek konserwujący i aromatyzujący w przemyśle spożywczym i kosmetycznym.
 

Ekstrakt z rozmarynu zawiera kilka związków bioaktywnych, w tym przeciwutleniacze, takie jak kwas karnozowy i kwas rozmarynowy, które, jak wykazano, mają właściwości przeciwzapalne, przeciwdrobnoustrojowe i przeciwnowotworowe. Właściwości te sprawiają, że ekstrakt z rozmarynu jest przydatny do zachowania świeżości i jakości produktów spożywczych, a także zapewnia potencjalne korzyści zdrowotne w suplementach diety i naturalnych lekach.
W przemyśle spożywczym ekstrakt z rozmarynu jest często dodawany do przetworzonych mięs, wypieków i przekąsek, aby przedłużyć ich trwałość i zapobiec 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 pomóc chronić i odżywiać skórę i włosy. Jest również stosowany jako naturalny zapach i barwnik w niektórych produktach kosmetycznych.

Mechanizm rozerwania ściany komórkowej (a) rozerwanie ściany komórkowej w wyniku kawitacji. (b) dyfuzja rozpuszczalnika do struktury komórkowej.
(Grafika zaadaptowana z Shirsath et al., 2012)

Jak działa produkcja ekstraktu z rozmarynu przy użyciu ultrasonografu z sondą?

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

1. Przygotowanie rozmarynu: Liście rozmarynu są czyszczone, suszone i mielone na drobny proszek.
2. Ekstrakcja: Zmielony proszek rozmarynu miesza się z rozpuszczalnikiem, takim jak etanol lub woda, a mieszaninę poddaje się działaniu ultradźwięków za pomocą sondy ultradźwiękowej. Ultradźwięk wykorzystuje fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do tworzenia pęcherzyków kawitacyjnych, które pomagają rozbić materiał roślinny i uwolnić związki aktywne.
3. Filtracja: Mieszanina jest filtrowana w celu usunięcia wszelkich pozostałości materiału roślinnego, pozostawiając płynny ekstrakt.
4. Koncentracja: Płynny ekstrakt jest zagęszczany przy użyciu wyparki obrotowej lub innej odpowiedniej metody, aby zwiększyć stężenie związków aktywnych.
5. Suszenie: Skoncentrowany ekstrakt jest suszony przy użyciu odpowiedniej metody, takiej jak suszenie rozpyłowe lub liofilizacja (liofilizacja) w celu uzyskania ekstraktu w postaci suchego proszku.
6. Opakowanie: Suchy proszek jest następnie pakowany i przechowywany w chłodnym, suchym miejscu, aż będzie gotowy do użycia.

Zastosowanie ultrasonografu z sondą w procesie ekstrakcji pozwala na bardziej wydajną i skuteczną ekstrakcję związków aktywnych z liści rozmarynu, co skutkuje wyższą jakością ekstraktu o większym stężeniu korzystnych związków. Dodatkowo, metoda ta może być stosowana na dużą skalę, dzięki czemu nadaje się do produkcji komercyjnej. Ultradźwięki Hielscher pozwalają na precyzyjną kontrolę parametrów procesu i liniowe skalowanie procesu ekstrakcji do dowolnej pożądanej objętości.

Naukowo udowodniona wyższość ultradźwiękowej ekstrakcji rozmarynu

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

Najważniejsze wyniki badania:

• Autorzy stwierdzili, że metoda ekstrakcji znacząco wpłynęła na skład chemiczny i siłę przeciwutleniającą ekstraktów z rozmarynu. W porównaniu z innymi technikami ekstrakcji, takimi jak ekstrakcja płynem w stanie nadkrytycznym i mikrofalami, ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami dała najlepsze wyniki.
• Ekstrakt ultradźwiękowy rozmarynu z etanolem był bardzo bogaty w polifenole.
• W przypadku sonikacji zaobserwowano wyższą zdolność antyoksydacyjną przy krótkiej ekstrakcji (10 minut).

Protokół ultradźwiękowej ekstrakcji rozmarynu

Ekstrakcję wspomaganą ultradźwiękami przeprowadzono w ultrasonografie typu sondowego przy użyciu sonotrody (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, patrz rysunek poniżej). Mieszaninę sproszkowanego rozmarynu i absolutnego etanolu (1:3 w/v) umieszczono w reaktorze z podwójnym płaszczem i poddano działaniu ultradźwięków o mocy 750 W przez 10 minut. Temperatura ekstrakcji była regulowana w temperaturze 25°C. Ekstrakt ultradźwiękowy odwirowano przy 4000 rpm przez 10 minut. Supernatant usunięto i zatężono pod próżnią za pomocą obrotowej wyparki próżniowej.

Konfiguracja ekstrakcji ultradźwiękowej przy użyciu Ultradźwiękowiec z sondą Hielscher UIP1000hdT do ekstrakcji wsadowej składników roślinnych.
(zdjęcie: © Petigny et al., 2013)

W szczególności, ekstrakcja ultradźwiękowa wytwarzała ekstrakty o wyższych stężeniach związków fenolowych, flawonoidów i karotenoidów, a także wyższej aktywności przeciwutleniającej, w porównaniu do maceracji. Dodatkowo, ekstrakcja ultradźwiękowa była bardziej wydajną metodą, dającą wyższe plony ekstraktu w krótszym czasie.
Autorzy wnioskują, że wybór metody ekstrakcji jest ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy produkcji ekstraktów rozmarynu do stosowania w przemyśle spożywczym, kosmetycznym i farmaceutycznym. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest obiecującą metodą ekstrakcji, która może wytwarzać silniejsze i wydajniejsze ekstrakty o wyższej wydajności.
Zespół badawczy stwierdził, że “Spośród badanych ekstraktów, rozmaryn ekstrahowany ultradźwiękowo wykazywał wyższą aktywność przeciwutleniającą zgodnie z obydwoma testami aktywności przeciwutleniającej. Było to związane z wyższą całkowitą zawartością fenoli, a w szczególności zawartością kwasu karnozowego i kwasu rozmarynowego. Ponadto, testowany w ludzkich komórkach fibroblastów narażonych na stres oksydacyjny, nasz ekstrakt ultradźwiękowy wykazywał silną aktywność przeciwutleniającą w porównaniu z kwasem galusowym i N-acetylocysteiną. W związku z tym, mając na celu zastąpienie syntetycznych przeciwutleniaczy, nasz ultradźwiękowo przygotowany ekstrakt z rozmarynu, naturalne źródło przeciwutleniaczy, może być interesujący dla kilku zastosowań przemysłowych.”

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

Wysokowydajne ultradźwięki do ekstrakcji rozmarynu i ziół

Hielscher Ultrasonics produkuje i dostarcza wysokowydajne ultradźwięki o dowolnej mocy i wielkości. Nasze portfolio homogenizatorów ultradźwiękowych i ekstraktorów obejmuje zarówno ręczne, przenośne urządzenia, jak i w pełni przemysłowe systemy produkcyjne do przetwarzania dużych ilości na skalę komercyjną.

Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany

Ultradźwięki Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i standardów projektowych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwiękowców z obiektami przemysłowymi. Trudne warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.

Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne ultradźwięki z najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Skontaktuj się z nami już teraz! Nasz dobrze wyszkolony, doświadczony personel techniczny z przyjemnością omówi z Tobą proces ekstrakcji i poleci Ci najbardziej odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy!

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: