Экстракция розмарина с помощью мощного ультразвука

Розмарин – ароматное вечнозелёное растение, богатое биоактивными соединениями и эфирными маслами, которые используются в лекарственных, пищевых и косметических продуктах. Ультразвуковая экстракция – щадящий, но высокоэффективный метод выделения биоактивных соединений и эфирных масел из розмарина и других трав. Ультразвуковая экстракция обеспечивает более высокий выход и превосходное качество экстракта за короткое время обработки.

Получение экстракта розмарина с помощью обработки ультразвуком

Ультразвуковые аппараты высокоэффективны при производстве растительных экстрактов. Ультразвуковая экстракция – щадящий нетепловой метод, который позволяет бережно обрабатывать растения и выделять из них чувствительные биоактивные молекулы. Поскольку при обработке ультразвуком действуют только чисто механические силы, повреждения термочувствительных молекул удаётся избежать. Это позволяет получать экстракт полного спектра, содержащий многочисленные биоактивные соединения, которые взаимодействуют друг с другом и создают так называемый эффект антуража. Например, полученный ультразвуковым методом экстракт розмарина содержит большое количество таких биоактивных молекул, как карнозная кислота, карнозол, розмариновая кислота, олеаноловая кислота, урсоловая кислота, камфора, 1,8-cineole, п-кумаровая кислота и кофейная кислота.
Для получения экстракта розмарина биоактивные соединения выделяют из игольчатых листьев растения розмарина (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Его обычно используют в качестве натурального консерванта и ароматизатора в пищевой и косметической промышленности.
 

Экстракт розмарина содержит несколько биоактивных соединений, в том числе такие антиоксиданты, как карнозная кислота и розмариновая кислота, для которых были показаны противовоспалительные, антимикробные и противораковые свойства. Благодаря этим свойствам экстракт розмарина полезен для сохранения свежести и качества пищевых продуктов, а также может приносить пользу здоровью в составе пищевых добавок и натуральных лечебных средств.
В пищевой промышленности экстракт розмарина часто добавляют в переработанные мясные продукты, выпечку и снеки для продления срока хранения и предотвращения окисления. Его также используют в качестве натурального ароматизатора в соусах, заправках и маринадах.
В косметической промышленности экстракт розмарина используют в средствах для ухода за кожей и волосами благодаря его антиоксидантным и противовоспалительным свойствам, которые могут способствовать защите и питанию кожи и волос. В некоторых косметических продуктах его также используют в качестве натуральной отдушки и красителя.

Механизм разрушения клеточной стенки: (a) разрушение клеточной стенки вследствие кавитации; (b) диффузия растворителя в клеточную структуру.
(Схема адаптирована из Shirsath et al., 2012)

Как получают экстракт розмарина с помощью ультразвукового аппарата зондового типа?

Получение экстракта розмарина с помощью ультразвукового аппарата зондового типа обычно включает следующие этапы:

1. Подготовка розмарина: Листья розмарина очищают, сушат и измельчают в мелкий порошок.
2. Экстракция: Порошок розмарина смешивают с растворителем, например этанолом или водой, и обрабатывают смесь ультразвуком с помощью ультразвукового аппарата зондового типа. Аппарат использует высокочастотные звуковые волны для создания кавитационных пузырьков, которые способствуют разрушению растительного материала и высвобождению активных соединений.
3. Фильтрация: Смесь фильтруют для удаления оставшегося растительного материала, получая жидкий экстракт.
4. Концентрирование: Жидкий экстракт концентрируют с помощью роторного испарителя или другого подходящего метода, чтобы повысить концентрацию активных соединений.
5. Сушка: Концентрированный экстракт сушат подходящим методом, например распылительной сушкой или сублимационной сушкой (лиофилизацией), чтобы получить экстракт в виде сухого порошка.
6. Упаковка: Затем сухой порошок упаковывают и хранят в прохладном сухом месте до использования.

Применение ультразвукового аппарата зондового типа в процессе экстракции позволяет более эффективно и результативно выделять активные соединения из листьев розмарина, получая экстракт более высокого качества с большей концентрацией полезных соединений. Кроме того, этот метод можно применять в больших масштабах, что делает его пригодным для коммерческого производства. Ультразвуковые аппараты Hielscher позволяют точно контролировать параметры процесса и линейно масштабировать процесс экстракции до любого требуемого объёма.

Научно доказанное превосходство ультразвуковой экстракции розмарина

В своём научном отчёте Dhoubi et al. (2020) исследуют влияние различных методов экстракции на химический состав и антиоксидантную активность экстрактов Rosmarinus officinalis L. Они сравнивают три метода экстракции: сверхкритическую флюидную экстракцию, экстракцию с помощью ультразвука (UAE) с использованием ультразвукового аппарата Hielscher UIP1000hdT и экстракцию с помощью микроволн (MAE).

Основные результаты исследования:

• Авторы установили, что метод экстракции существенно влияет на химический состав и антиоксидантную активность экстрактов розмарина. По сравнению с обоими другими методами – сверхкритической флюидной экстракцией и микроволновой экстракцией – экстракция с помощью ультразвука дала наилучшие результаты.
• Полученный с помощью ультразвука этанольный экстракт розмарина был очень богат полифенолами.
• При обработке ультразвуком более высокая антиоксидантная способность наблюдалась при коротком времени экстракции (10 мин).

Протокол ультразвуковой экстракции розмарина

Экстракцию с помощью ультразвука проводили в ультразвуковом аппарате зондового типа с использованием сонотрода (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, см. изображение ниже). Смесь порошкообразного розмарина и абсолютного этанола (1:3 w/v) помещали в реактор с двойной рубашкой и подвергали воздействию ультразвука мощностью 750 W в течение 10 min. Температуру экстракции поддерживали на уровне 25°C. Полученный ультразвуковым методом экстракт центрифугировали при 4000 rpm в течение 10 min. Надосадочную жидкость отделяли и концентрировали под вакуумом с помощью роторного вакуумного испарителя.

Установка для ультразвуковой экстракции с использованием ультразвукового аппарата зондового типа Hielscher UIP1000hdT для экстракции растительного сырья в периодическом режиме.
(изображение: © Petigny et al., 2013)

В частности, по сравнению с мацерацией ультразвуковая экстракция давала экстракты с более высокими концентрациями общего количества фенольных соединений, флавоноидов и каротиноидов, а также с более высокой антиоксидантной активностью. Кроме того, ультразвуковая экстракция была более эффективным методом, обеспечивая более высокий выход экстракта за меньшее время.
Авторы приходят к выводу, что выбор метода экстракции является важным фактором, который необходимо учитывать при получении экстрактов розмарина для использования в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Ультразвуковая экстракция – перспективный метод, который может давать более активные и эффективные экстракты с более высоким выходом.
Исследовательская группа пришла к выводу, что «среди исследованных экстрактов экстракт розмарина, полученный с помощью ультразвука, проявлял более высокую антиоксидантную активность по результатам обоих анализов антиоксидантной активности. Это было связано с более высоким общим содержанием фенольных соединений и, в частности, содержанием карнозной кислоты и розмариновой кислоты. Кроме того, при испытании на фибробластах человека, подвергнутых окислительному стрессу, наш экстракт, полученный ультразвуковым методом, проявлял выраженную антиоксидантную активность по сравнению с галловой кислотой и N-ацетилцистеином. Таким образом, в целях замены синтетических антиоксидантов наш экстракт розмарина, полученный с помощью ультразвука и являющийся натуральным источником антиоксидантов, может представлять интерес для ряда промышленных применений».

Антиоксидантная активность экстрактов розмарина. Синие столбцы: при 60°C с использованием дистиллированной воды; оранжевые столбцы: после обработки ультразвуком.
(исследование и диаграмма: Suchkova et al., 2021)

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для экстракции розмарина и других трав

Hielscher Ultrasonics производит и поставляет высокопроизводительные ультразвуковые аппараты любой мощности и размера. Наш ассортимент ультразвуковых гомогенизаторов и экстракторов включает устройства от ручных переносных приборов до полностью промышленных производственных систем для поточной обработки больших объёмов в коммерческих масштабах.

Проектирование, производство и консультирование – качество из Германии

Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны высочайшими стандартами качества и проектирования. Надёжность и простота эксплуатации позволяют легко интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные предприятия. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с тяжёлыми условиями и сложной рабочей средой.

Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, сочетающим самые современные технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и отвечают требованиям UL, CSA и RoHs.
Свяжитесь с нами прямо сейчас! Наши хорошо подготовленные технические специалисты с многолетним опытом будут рады обсудить с вами ваш процесс экстракции и порекомендовать наиболее подходящий ультразвуковой экстрактор!

В таблице ниже представлена ориентировочная производительность наших ультразвуковых аппаратов: