Ekstrakcija rožmarina z uporabo močnega ultrazvoka

Rožmarin je dišeča, zimzelena rastlina, bogata z bioaktivnimi spojinami in eteričnimi olji, ki se uporabljajo v zdravilnih, živilskih in kozmetičnih izdelkih. Ultrazvočna ekstrakcija je blaga, vendar zelo učinkovita tehnika za izolacijo bioaktivnih spojin in eteričnih olj iz rožmarina in drugih zelišč. Ultrazvočna ekstrakcija daje višje donose in vrhunsko kakovost ekstrakta v kratkem času obdelave.

Proizvodnja izvlečka rožmarina z ultrazvokom

Ultrazvočni aparati so zelo učinkoviti pri proizvodnji botaničnih izvlečkov. Ultrazvok je blaga, netermična tehnika ekstrakcije, ki omogoča nežno obdelavo in izolacijo občutljivih bioaktivnih molekul iz rastlin. Ker ultrazvočno razbijanje uporablja le čisto mehanske sile, se izognemo poškodbam toplotno občutljivih molekul. To omogoča pripravo ekstrakta s polnim spektrom, ki vsebuje številne bioaktivne spojine, ki medsebojno delujejo in povzročajo tako imenovani učinek spremstva. Na primer, ultrazvočni izvleček rožmarina vsebuje velike količine bioaktivnih molekul, kot so karnozna kislina, karnosol, rožmarinska kislina, oleanolna kislina, ursolna kislina, kafra, 1,8-cineol, p-kumarinska kislina in kofeinska kislina.
Za proizvodnjo izvlečka rožmarina se bioaktivne spojine izolirajo iz igličastih listov rastline rožmarina (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Običajno se uporablja kot naravni konzervans in aroma v živilski in kozmetični industriji.
 

Izvleček rožmarina vsebuje več bioaktivnih spojin, vključno z antioksidanti, kot sta karnozna kislina in rožmarinska kislina, za katere se je izkazalo, da imajo protivnetne, protimikrobne in protirakave lastnosti. Zaradi teh lastnosti je izvleček rožmarina koristen za ohranjanje svežine in kakovosti živilskih izdelkov, pa tudi za zagotavljanje potencialnih koristi za zdravje v prehranskih dopolnilih in naravnih zdravilih.
V živilski industriji se izvleček rožmarina pogosto dodaja predelanemu mesu, pecivu in prigrizkom, da se podaljša njihov rok uporabnosti in prepreči oksidacija. Uporablja se tudi kot naravno aroma v omakah, prelivih in marinadah.
V kozmetični industriji se izvleček rožmarina uporablja v izdelkih za nego kože in las zaradi svojih antioksidativnih in protivnetnih lastnosti, ki lahko pomagajo zaščititi in negovati kožo in lase. Uporablja se tudi kot naravna dišava in barvilo v nekaterih kozmetičnih izdelkih.

Mehanizem motenj celične stene (a) zlom celične stene zaradi kavitacije. (b) difuzija topila v celično strukturo.
(Grafika, prilagojena po Shirsath et al., 2012)

Kako deluje proizvodnja izvlečka rožmarina z uporabo ultrazvočnega sondnega tipa?

Proizvodnja izvlečka rožmarina z uporabo ultrazvočnega sonde običajno vključuje naslednje korake:

1. Priprava rožmarina: Listi rožmarina se očistijo, posušijo in zmeljejo v fin prah.
2. Ekstrakcija: Mlet rožmarin v prahu se zmeša s topilom, kot je etanol ali voda, in mešanica se ultrazvočno razbije z ultrazvočnim zvočnim aparatom. Ultrazvočni aparat uporablja visokofrekvenčne zvočne valove za ustvarjanje kavitacijskih mehurčkov, ki pomagajo razgraditi rastlinski material in sproščati aktivne spojine.
3. Filtracija: Zmes filtriramo, da odstranimo preostali rastlinski material, pri čemer ostane tekoči ekstrakt.
4. Koncentracija: Tekoči ekstrakt koncentriramo z rotacijskim uparjalnikom ali drugo primerno metodo, da se poveča koncentracija aktivnih spojin.
5. Sušenje: Koncentrirani ekstrakt se posuši z ustrezno metodo, kot je sušenje z razprševanjem ali liofilizacijo (liofilizacija), da se dobi ekstrakt v obliki suhega prahu.
6. Pakiranje: Suh prašek se nato zapakira in shrani na hladnem in suhem mestu, dokler ni pripravljen za uporabo.

Uporaba ultrazvočnega sondnega tipa v procesu ekstrakcije omogoča učinkovitejšo in učinkovitejšo ekstrakcijo aktivnih spojin iz listov rožmarina, kar ima za posledico kakovostnejši ekstrakt z večjo koncentracijo koristnih spojin. Poleg tega se ta metoda lahko uporablja v velikem obsegu, zaradi česar je primerna za komercialno proizvodnjo. Hielscher ultrazvočni aparati omogočajo natančen nadzor procesnih parametrov in linearno povečanje procesa ekstrakcije na kakršen koli želeni volumen.

Znanstveno dokazana superiornost ultrazvočne ekstrakcije rožmarina

(2020) raziskujejo vpliv različnih metod ekstrakcije na kemično sestavo in antioksidativno moč izvlečkov Rosmarinus officinalis L. Primerjajo tri metode ekstrakcije: superkritično ekstrakcijo tekočine, ultrazvočno podprto ekstrakcijo (ZAE) z uporabo Hielscherjevega ultrazvočnega UIP1000hdT in mikrovalovno podprto ekstrakcijo (MAE).

Poudarki študije:

• Avtorji so ugotovili, da je metoda ekstrakcije pomembno vplivala na kemično sestavo in antioksidativno moč izvlečkov rožmarina. V primerjavi z drugimi tehnikama ekstrakcije superkritične tekočine in mikrovalovne pečice je ekstrakcija z ultrazvokom dala najboljše rezultate.
• Ultrazvočni ekstrakt rožmarina z etanolom je bil zelo bogat s polifenoli.
• Pri ultrazvočni obdelavi so opazili večjo antioksidativno zmogljivost pri kratkem času ekstrakcije (10 minut).

Protokol za ultrazvočno ekstrakcijo rožmarina

Ultrazvočno podprta ekstrakcija je bila izvedena v ultrazvočnem aparatu tipa sonde z uporabo sonotrode (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, glej sliko spodaj). Mešanico rožmarina v prahu in absolutnega etanola (1:3 w/v) smo dali v reaktor z dvojnim plaščem in jo 10 minut izpostavili ultrazvoku pri 750 W. Temperatura ekstrakcije je bila regulirana na 25 °C. Ultrazvočni ekstrakt je bil centrifugiran pri 4000 vrtljajih na minuto 10 minut. Supernatant je bil odstranjen in koncentriran pod vakuumom z uporabo rotacijskega vakuumskega uparjalnika.

Nastavitev ultrazvočne ekstrakcije z uporabo Hielscherjev ultrazvočni ultrazvočni aparat UIP1000hdT za serijsko ekstrakcijo rastlin.
(slika: © Petigny et al., 2013)

Natančneje, ultrazvočna ekstrakcija je proizvedla izvlečke z višjimi koncentracijami skupnih fenolnih spojin, flavonoidov in karotenoidov ter višjo antioksidativno aktivnostjo v primerjavi z maceracijo. Poleg tega je bila ultrazvočna ekstrakcija učinkovitejše metode, ki so v krajšem času ustvarile višje donose ekstrakta.
Avtorji ugotavljajo, da je izbira metode ekstrakcije pomemben dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri proizvodnji izvlečkov rožmarina za uporabo v živilski, kozmetični in farmacevtski industriji. Ultrazvočna ekstrakcija je obetavna metoda ekstrakcije, ki lahko proizvede močnejše in učinkovitejše izvlečke z višjimi donosi.
Raziskovalna skupina je ugotovila, da “Med preučevanimi izvlečki je ultrazvočno ekstrahiran rožmarin pokazal višjo antioksidativno aktivnost glede na oba testa antioksidativne aktivnosti. To je bilo povezano z višjo vsebnostjo skupnih fenolov, zlasti z vsebnostjo karnozne kisline in rožmarinske kisline. Poleg tega je naš ultrazvočni ekstrakt, ki je bil preizkušen v človeških celicah fibroblastov, izpostavljenih oksidativnemu stresu, imel močno antioksidativno aktivnost v primerjavi z galno kislino in N-acetil cisteinom. Zato je naš ultrazvočno pripravljen izvleček rožmarina, naravni vir antioksidantov, lahko zanimiv za več industrijskih aplikacij.”

Antioksidativna aktivnost izvlečkov rožmarina. Modri stebri: pri 60 °C z uporabo destilirane vode; Oranžni stolpci: po ultrazvočni obdelavi.
(študija in grafika: Suchkova et al., 2021)

Visoko zmogljivi ultrazvočni aparati za ekstrakcijo rožmarina in zelišč

Hielscher Ultrasonics proizvaja in dobavlja visoko zmogljive ultrazvočne aparate s katero koli močjo in velikostjo. Naš portfelj ultrazvočnih homogenizatorjev in ekstraktorjev sega od ročnih, prenosnih naprav do popolnoma industrijskih proizvodnih sistemov za inline obdelavo velikih količin v komercialnem obsegu.

Projektiranje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrazvočni aparati so znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno upravljanje omogočata nemoteno integracijo naših ultrazvočnih aparatov v industrijske objekte. Težke pogoje in zahtevna okolja zlahka obvladajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Kontaktirajte nas zdaj! Naše dobro usposobljeno, dolgoletno izkušeno tehnično osebje bo z veseljem razpravljalo o vašem postopku ekstrakcije z vami in vam priporočilo najprimernejši ultrazvočni ekstraktor!

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov: