Ekstrakcija rožmarina z visokozmogljivim ultrazvokom

Rožmarin je dišeče, zimzeleno zelišče, bogato 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 zagotavlja večje izkoristke in vrhunsko kakovost ekstrakta v kratkem času obdelave.

Pridobivanje ekstrakta rožmarina s sonikacijo

Ultrazvočne naprave so zelo učinkovite pri pridobivanju rastlinskih ekstraktov. Ultrazvočna ekstrakcija je blaga, netermična tehnika ekstrakcije, ki omogoča nežno obdelavo in izolacijo občutljivih bioaktivnih molekul iz rastlin. Ker pri sonikaciji delujejo samo povsem mehanske sile, se preprečijo poškodbe molekul, občutljivih na toploto. To omogoča pripravo ekstrakta s polnim spektrom, ki vsebuje številne bioaktivne spojine, ki medsebojno delujejo in povzročajo tako imenovani učinek spremstva. Ultrazvočni ekstrakt rožmarina na primer vsebuje velike količine bioaktivnih molekul, kot so karnozinska kislina, karnozol, rožmarinska kislina, oleanolna kislina, ursolna kislina, kafra, 1,8-cineol, p-kumarna kislina in kavna kislina.
Za pridobivanje ekstrakta rožmarina se bioaktivne spojine izolirajo iz igličastih listov rožmarina (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Običajno se uporablja kot naravni konzervans in sredstvo za aromatiziranje v živilski in kozmetični industriji.
 

Ekstrakt rožmarina vsebuje več bioaktivnih spojin, vključno z antioksidanti, kot sta karnozinska kislina in rožmarinska kislina, za katere je bilo dokazano, da imajo protivnetne, protimikrobne in protirakave lastnosti. Zaradi teh lastnosti je ekstrakt rožmarina uporaben za ohranjanje svežine in kakovosti živilskih izdelkov, hkrati pa lahko v prehranskih dopolnilih in naravnih zdravilih zagotavlja koristi za zdravje.
V živilski industriji se ekstrakt rožmarina pogosto dodaja predelanim mesnim izdelkom, pekovskim izdelkom in prigrizkom, da se podaljša njihov rok uporabnosti in prepreči oksidacija. Uporablja se tudi kot naravno sredstvo za aromatiziranje v omakah, prelivih in marinadah.
V kozmetični industriji se ekstrakt rožmarina zaradi svojih antioksidativnih in protivnetnih lastnosti uporablja v izdelkih za nego kože in las, saj lahko pomaga zaščititi in nahraniti kožo in lase. V nekaterih kozmetičnih izdelkih se uporablja tudi kot naravna dišava in barvilo.

Mehanizem razgradnje celične stene: (a) razpad celične stene zaradi kavitacije. (b) difuzija topila v celično strukturo.
(Grafični prikaz prirejen po Shirsath et al., 2012)

Kako poteka pridobivanje ekstrakta rožmarina z ultrazvočno napravo s sondo?

Pridobivanje ekstrakta rožmarina z ultrazvočno napravo s sondo običajno vključuje naslednje korake:

1. Priprava rožmarina: Liste rožmarina očistimo, posušimo in zmeljemo v fin prah.
2. Ekstrakcija: Zmleti rožmarin v prahu zmešamo s topilom, kot je etanol ali voda, in mešanico soniciramo z ultrazvočno napravo s sondo. Ultrazvočna naprava z visokofrekvenčnimi zvočnimi valovi ustvarja kavitacijske mehurčke, ki pomagajo razgraditi rastlinski material in sprostiti aktivne spojine.
3. Filtracija: Mešanico filtriramo, da odstranimo preostali rastlinski material, pri čemer ostane tekoči ekstrakt.
4. Koncentriranje: Tekoči ekstrakt koncentriramo z rotacijskim uparjalnikom ali drugo primerno metodo, da povečamo koncentracijo aktivnih spojin.
5. Sušenje: Koncentrirani ekstrakt posušimo s primerno metodo, kot je sušenje z razprševanjem ali sušenje z zamrzovanjem (liofilizacija), da dobimo ekstrakt v obliki suhega prahu.
6. Pakiranje: Suhi prah nato zapakiramo in shranimo na hladnem, suhem mestu, dokler ni pripravljen za uporabo.

Uporaba ultrazvočne naprave s sondo v postopku ekstrakcije omogoča učinkovitejšo in uspešnejšo ekstrakcijo aktivnih spojin iz listov rožmarina, kar daje kakovostnejši ekstrakt z večjo koncentracijo koristnih spojin. Poleg tega se ta metoda lahko uporablja v velikem obsegu, zato je primerna za komercialno proizvodnjo. Ultrazvočne naprave Hielscher omogočajo natančen nadzor procesnih parametrov in linearno povečanje obsega postopka ekstrakcije na katero koli želeno prostornino.

Znanstveno dokazana premoč ultrazvočne ekstrakcije rožmarina

Dhoubi et al. (2020) v svojem znanstvenem raziskovalnem poročilu preučujejo vpliv različnih metod ekstrakcije na kemijsko sestavo in antioksidativno učinkovitost ekstraktov Rosmarinus officinalis L. Primerjajo tri metode ekstrakcije: ekstrakcijo s superkritičnim fluidom, ekstrakcijo s pomočjo ultrazvoka (UAE) z ultrazvočno napravo Hielscher UIP1000hdT in ekstrakcijo s pomočjo mikrovalov (MAE).

Ključne ugotovitve študije:

• Avtorji so ugotovili, da je metoda ekstrakcije pomembno vplivala na kemijsko sestavo in antioksidativno učinkovitost ekstraktov rožmarina. V primerjavi z obema drugima tehnikama ekstrakcije, ekstrakcijo s superkritičnim fluidom in ekstrakcijo z mikrovalovi, je ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka dala najboljše rezultate.
• Ultrazvočni ekstrakt rožmarina z etanolom je bil zelo bogat s polifenoli.
• Pri sonikaciji so opazili večjo antioksidativno kapaciteto pri kratkem času ekstrakcije (10 minut).

Protokol za ultrazvočno ekstrakcijo rožmarina

Ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka je bila izvedena v ultrazvočni napravi s sondo z uporabo sonotrode (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, glejte spodnjo sliko). Mešanico rožmarina v prahu in absolutnega etanola (1:3 w/v) so dali v reaktor z dvojnim plaščem in jo izpostavili ultrazvoku pri 750 W za 10 min. Temperaturo ekstrakcije so uravnavali pri 25°C. Ultrazvočni ekstrakt so centrifugirali pri 4000 rpm za 10 min. Supernatant so odstranili in koncentrirali pod vakuumom z uporabo rotacijskega vakuumskega uparjalnika.

Postavitev za ultrazvočno ekstrakcijo z uporabo ultrazvočne naprave Hielscher UIP1000hdT s sondo za šaržno ekstrakcijo rastlinskih snovi.
(slika: © Petigny et al., 2013)

Natančneje, z ultrazvočno ekstrakcijo so v primerjavi z maceracijo pridobili ekstrakte z večjimi koncentracijami skupnih fenolnih spojin, flavonoidov in karotenoidov ter večjo antioksidativno aktivnostjo. Poleg tega je bila ultrazvočna ekstrakcija učinkovitejša metoda, ki je v krajšem času omogočila večje izkoristke ekstrakta.
Avtorji sklepajo, da je izbira metode ekstrakcije pomemben dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri pridobivanju ekstraktov rožmarina za uporabo v živilski, kozmetični in farmacevtski industriji. Ultrazvočna ekstrakcija je obetavna metoda ekstrakcije, ki lahko daje močnejše in učinkovitejše ekstrakte z večjimi izkoristki.
Raziskovalna skupina je sklenila, da je »med preučevanimi ekstrakti rožmarin, ekstrahiran z ultrazvokom, pokazal večjo antioksidativno aktivnost glede na oba preskusa antioksidativne aktivnosti. To je bilo povezano z večjo skupno vsebnostjo fenolov, zlasti z vsebnostjo karnozinske kisline in rožmarinske kisline. Poleg tega je naš ultrazvočni ekstrakt pri preskušanju na človeških fibroblastih, izpostavljenih oksidativnemu stresu, pokazal močno antioksidativno aktivnost v primerjavi z galno kislino in N-acetilcisteinom. Zato bi bil naš ultrazvočno pripravljen ekstrakt rožmarina, ki je naravni vir antioksidantov, lahko zanimiv za več industrijskih uporab, katerih cilj je nadomestiti sintetične antioksidante.«

Antioksidativna aktivnost ekstraktov rožmarina. Modri stolpci: pri 60°C z uporabo destilirane vode; oranžni stolpci: po ultrazvočni obdelavi.
(študija in grafični prikaz: Suchkova et al., 2021)

Visokozmogljive ultrazvočne naprave za ekstrakcijo rožmarina in zelišč

Hielscher Ultrasonics izdeluje in dobavlja visokozmogljive ultrazvočne naprave vseh moči in velikosti. Naš nabor ultrazvočnih homogenizatorjev in ekstraktorjev obsega vse od ročnih, prenosnih naprav do povsem industrijskih proizvodnih sistemov za pretočno obdelavo velikih prostornin v komercialnem obsegu.

Načrtovanje, izdelava in svetovanje – kakovost iz Nemčije

Ultrazvočne naprave Hielscher so znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher zlahka obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo, ki so prijazne do uporabnika. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne z zahtevami CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Stopite v stik z nami zdaj! Naše dobro usposobljeno tehnično osebje z dolgoletnimi izkušnjami se bo z veseljem pogovorilo z vami o vašem postopku ekstrakcije in vam priporočilo najprimernejši ultrazvočni ekstraktor!

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: