Extrakcia rozmarínu pomocou výkonového ultrazvuku

Rozmarín je voňavá, vždyzelená bylina bohatá na bioaktívne zlúčeniny a silice, ktoré sa používajú v liečivých, potravinárskych a kozmetických výrobkoch. Ultrazvuková extrakcia je šetrná, no zároveň vysoko účinná technika izolácie bioaktívnych zlúčenín a silíc z rozmarínu a iných bylín. Ultrazvuková extrakcia poskytuje vyššie výťažky a vynikajúcu kvalitu extraktu pri krátkom čase spracovania.

Výroba rozmarínového extraktu pomocou ultrazvuku

Ultrazvukové prístroje sú pri výrobe rastlinných extraktov vysoko účinné. Ultrazvuk je šetrná, netepelná extrakčná technika, ktorá umožňuje jemné spracovanie a izoláciu citlivých bioaktívnych molekúl z rastlín. Keďže pri sonikácii pôsobia iba čisto mechanické sily, nedochádza k poškodeniu molekúl citlivých na teplo. To umožňuje pripraviť extrakt s úplným spektrom obsahujúci množstvo bioaktívnych zlúčenín, ktoré navzájom interagujú a vedú k takzvanému entourage efektu. Napríklad rozmarínový extrakt získaný ultrazvukom obsahuje vysoké množstvá bioaktívnych molekúl, ako sú kyselina karnozová, karnozol, kyselina rozmarínová, kyselina oleanolová, kyselina ursolová, gáfor, 1,8-cineol, kyselina p-kumarová a kyselina kávová.
Pri výrobe rozmarínového extraktu sa bioaktívne zlúčeniny izolujú z ihlicovitých listov rozmarínu (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Bežne sa používa ako prírodná konzervačná a ochucovacia látka v potravinárskom a kozmetickom priemysle.
 

Rozmarínový extrakt obsahuje viaceré bioaktívne zlúčeniny vrátane antioxidantov, ako sú kyselina karnozová a kyselina rozmarínová, pri ktorých sa preukázali protizápalové, antimikrobiálne a protirakovinové vlastnosti. Vďaka týmto vlastnostiam je rozmarínový extrakt užitočný na zachovanie čerstvosti a kvality potravinárskych výrobkov, ako aj na poskytovanie potenciálnych zdravotných prínosov vo výživových doplnkoch a prírodných liečivých prípravkoch.
V potravinárskom priemysle sa rozmarínový extrakt často pridáva do spracovaných mäsových výrobkov, pečiva a pochutín na predĺženie ich trvanlivosti a zabránenie oxidácii. Používa sa aj ako prírodná ochucovacia látka v omáčkach, dresingoch a marinádach.
V kozmetickom priemysle sa rozmarínový extrakt používa v prípravkoch na starostlivosť o pokožku a vlasy pre svoje antioxidačné a protizápalové vlastnosti, ktoré môžu pomáhať chrániť a vyživovať pokožku a vlasy. V niektorých kozmetických výrobkoch sa používa aj ako prírodná vonná látka a farbivo.

Mechanizmus narušenia bunkovej steny (a) rozrušenie bunkovej steny v dôsledku kavitácie. (b) difúzia rozpúšťadla do bunkovej štruktúry.
(Grafika upravená podľa Shirsath et al., 2012)

Ako prebieha výroba rozmarínového extraktu pomocou sondového ultrazvukového prístroja?

Výroba rozmarínového extraktu pomocou sondového ultrazvukového prístroja zvyčajne zahŕňa tieto kroky:

1. Príprava rozmarínu: Listy rozmarínu sa očistia, vysušia a pomelú na jemný prášok.
2. Extrakcia: Rozmarín pomletý na prášok sa zmieša s rozpúšťadlom, ako je etanol alebo voda, a zmes sa sonikuje pomocou sondového ultrazvukového prístroja. Ultrazvukový prístroj využíva vysokofrekvenčné zvukové vlny na vytváranie kavitačných bublín, ktoré pomáhajú rozrušiť rastlinný materiál a uvoľniť účinné zlúčeniny.
3. Filtrácia: Zmes sa prefiltruje, aby sa odstránil všetok zvyšný rastlinný materiál, pričom zostane kvapalný extrakt.
4. Zahusťovanie: Kvapalný extrakt sa zahustí pomocou rotačnej odparky alebo inou vhodnou metódou, aby sa zvýšila koncentrácia účinných zlúčenín.
5. Sušenie: Zahustený extrakt sa vysuší vhodnou metódou, napríklad rozprašovacím sušením alebo sušením mrazom (lyofilizáciou), aby sa získal extrakt vo forme suchého prášku.
6. Balenie: Suchý prášok sa potom zabalí a skladuje na chladnom a suchom mieste, kým nie je pripravený na použitie.

Použitie sondového ultrazvukového prístroja v procese extrakcie umožňuje efektívnejšiu a účinnejšiu extrakciu účinných látok z listov rozmarínu, čím vzniká kvalitnejší extrakt s vyššou koncentráciou prospešných látok. Túto metódu možno navyše používať vo veľkom meradle, vďaka čomu je vhodná na komerčnú výrobu. Ultrazvukové prístroje Hielscher umožňujú presné riadenie procesných parametrov a lineárne zväčšovanie mierky extrakčného procesu na ľubovoľný požadovaný objem.

Vedecky preukázaná nadradenosť ultrazvukovej extrakcie rozmarínu

Vo svojej vedeckej výskumnej správe Dhoubi et al. (2020) skúmajú vplyv rôznych extrakčných metód na chemické zloženie a antioxidačnú účinnosť extraktov z Rosmarinus officinalis L. Porovnávajú tri extrakčné metódy: extrakciu superkritickou tekutinou, extrakciu podporovanú ultrazvukom (UAE) s použitím ultrazvukového prístroja Hielscher UIP1000hdT a extrakciu podporovanú mikrovlnami (MAE).

Hlavné zistenia štúdie:

• Autori zistili, že extrakčná metóda významne ovplyvnila chemické zloženie a antioxidačnú účinnosť rozmarínových extraktov. V porovnaní s oboma ďalšími extrakčnými technikami, extrakciou superkritickou tekutinou a mikrovlnnou extrakciou, poskytla extrakcia podporovaná ultrazvukom najlepšie výsledky.
• Rozmarínový extrakt získaný ultrazvukovou extrakciou s etanolom bol veľmi bohatý na polyfenoly.
• Pri sonikácii sa pozorovala vyššia antioxidačná kapacita pri krátkom čase extrakcie (10 min).

Protokol ultrazvukovej extrakcie rozmarínu

Extrakcia podporovaná ultrazvukom sa vykonávala v sondovom ultrazvukovom prístroji pomocou sonotródy (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, pozri obrázok nižšie). Zmes práškového rozmarínu a absolútneho etanolu (1:3 w/v) sa vložila do dvojplášťového reaktora a vystavila sa pôsobeniu ultrazvuku pri výkone 750 W počas 10 min. Teplota extrakcie sa regulovala na 25°C. Ultrazvukový extrakt sa centrifugoval pri 4000 rpm počas 10 min. Supernatant sa odobral a zahustil vo vákuu pomocou rotačnej vákuovej odparky.

Zostava na ultrazvukovú extrakciu so sondovým ultrazvukovým prístrojom Hielscher UIP1000hdT na vsádzkovú extrakciu rastlinných materiálov.
(obrázok: © Petigny et al., 2013)

Konkrétne ultrazvuková extrakcia poskytla v porovnaní s maceráciou extrakty s vyššími koncentráciami celkových fenolových zlúčenín, flavonoidov a karotenoidov, ako aj s vyššou antioxidačnou aktivitou. Ultrazvuková extrakcia bola navyše efektívnejšou metódou a poskytovala vyššie výťažky extraktu za kratší čas.
Autori dospeli k záveru, že voľba extrakčnej metódy je dôležitým faktorom, ktorý treba zohľadniť pri výrobe rozmarínových extraktov na použitie v potravinárskom, kozmetickom a farmaceutickom priemysle. Ultrazvuková extrakcia je sľubná extrakčná metóda, ktorá môže poskytovať účinnejšie a efektívnejšie extrakty s vyššími výťažkami.
Výskumný tím dospel k záveru, že „spomedzi skúmaných extraktov vykazoval rozmarín extrahovaný ultrazvukom vyššiu antioxidačnú aktivitu podľa oboch testov antioxidačnej aktivity. Súviselo to s vyšším celkovým obsahom fenolových zlúčenín a najmä s obsahom kyseliny karnozovej a kyseliny rozmarínovej. Navyše pri testovaní na ľudských fibroblastoch vystavených oxidačnému stresu vykazoval náš ultrazvukový extrakt silnú antioxidačnú aktivitu v porovnaní s kyselinou galovou a N-acetylcysteínom. Preto môže byť náš rozmarínový extrakt pripravený ultrazvukom, ktorý je prírodným zdrojom antioxidantov, zaujímavý pre viaceré priemyselné aplikácie s cieľom nahradiť syntetické antioxidanty.“

Antioxidačná aktivita rozmarínových extraktov. Modré stĺpce: pri 60°C s použitím destilovanej vody; oranžové stĺpce: po ultrazvukovom ošetrení.
(štúdia a grafika: Suchkova et al., 2021)

Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje na extrakciu rozmarínu a bylín

Hielscher Ultrasonics vyrába a dodáva vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s akýmkoľvek výkonom a v akejkoľvek veľkosti. Naše portfólio ultrazvukových homogenizátorov a extraktorov siaha od ručných prenosných zariadení až po plne priemyselné výrobné systémy na prietokové spracovanie veľkých objemov v komerčnom meradle.

Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku

Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe svojimi najvyššími štandardmi kvality a konštrukčného vyhotovenia. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové prístroje Hielscher ľahko zvládajú drsné podmienky a náročné prostredia.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a jednoduchou obsluhou. Ultrazvukové prístroje Hielscher samozrejme spĺňajú požiadavky CE aj požiadavky UL, CSA a RoHs.
Kontaktujte nás teraz! Náš dôkladne vyškolený technický personál s dlhoročnými skúsenosťami s vami rád prediskutuje váš extrakčný proces a odporučí vám najvhodnejší ultrazvukový extraktor!

Nasledujúca tabuľka poskytuje orientačný prehľad o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových prístrojov: