Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Innowacyjne metody ekstrakcji sposobem na pozyskanie najwyższej czystości surowców kosmetycznych
Innowacyjne metody ekstrakcji sposobem na pozyskanie najwyższej czystości surowców kosmetyc
Wzrost zainteresowania konsumentów naturalnymi produktami kosmetycznymi niesie za sobą coraz częstsze wprowadzanie jak największej ilości surowców pochodzenia naturalnego jako składowe receptury. Jednym z nich są ekstrakty roślinne. Aby wykazywały jak najwyższy stopień czystości i jakości, konieczne jest zastosowanie odpowiedniej metody ich pozyskania.

 

Najpowszechniejszymi a zarazem najprostszymi metodami pozyskania ekstraktu z materiału roślinnego jest tłoczenie mechaniczne oraz tradycyjna ekstrakcja rozpuszczalnikowa. Obie z nich niosą za sobą dość istotne niedogodności. Wydajność otrzymania produktu finalnego w wyniku tłoczenia mechanicznego jest niska (60-80%). Ponadto rozdrabnianie surowca powoduje wzrost aktywności enzymów, które mogą wywołać niepożądane reakcje enzymatyczne, a atmosfera tlenowa niesie za sobą duże ryzyko utleniania oleju. Ekstrakcja rozpuszczalnikowa, mimo iż jest procesem wydajniejszym (95-99%), może prowadzić do zanieczyszczenia produktu szkodliwymi związkami organicznymi. Wysoka temperatura procesu (do 100oC) może powodować przegrzanie oleju i utratę cennych substancji bioaktywnych. Poza tym, nie jest to proces przyjazny środowisku.

Alternatywą dla wyżej opisanych metod są innowacyjne metody ekstrakcji. Są to: ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami, ekstrakcja wspomagana mikrofalami, ekstrakcja przy użyciu płynu w stanie nadkrytycznym, ekstrakcja enzymatyczna oraz ekstrakcja micelarna.

Ekstrakcja rozpuszczalnikowa wspomagana ultradźwiękami (ang. Ultrasound-assisted extraction - UAE) polega na umieszczeniu próbki stałej lub półstałej wraz z ekstrahentem w łaźni ultradźwiękowej lub na zastosowaniu sondy generującej ultradźwięki. Działanie fal ultradźwiękowych powoduje falowe zmiany ciśnienia, które w znaczny sposób przyspieszają proces ekstrakcji. Znaczącym zjawiskiem w ułatwieniu ekstrakcji jest w tym wypadku kawitacja, czyli powstawanie i zanikanie pęcherzyków parowo-gazowych, które pękając generują wysokie ciśnienie oraz temperaturę, co wspomaga penetrację rozpuszczalnika. Zaletą tej metody jest krótki czas trwania procesu, wynoszący od 10 minut do 1 godziny, możliwość prowadzenia procesu w temperaturze pokojowej, wysoka rozpuszczalność i dyfuzja rozpuszczalnika. Proces niesie za sobą też pewne niedogodności. Konieczność odseparowania powstałego ekstraktu od pozostałości powoduje wzrost energochłonności procesu, a kawitacja może powodować powstawanie reaktywnych składników, powodujących zmiany w składzie otrzymanego produktu [1,2].

Ekstrakcja rozpuszczalnikowa wspomagana promieniowaniem mikrofalowym (ang. Microwave 

Assisted Extraction – MAE) jest procesem wykorzystującym  pochłanianie energii mikrofalowej przez substancje chemiczne do wyodrębnienia ekstraktu z surowca. Materiał wraz z rozpuszczalnikiem, należącym do substancji organicznych umieszczany jest w naczyniu generującym promieniowanie mikrofalowe, w którym temperatura dochodzi nawet do 190oC. Energia wpływa na poruszanie się jonów i dipoli w polu elektromagnetycznym, co powoduje wytworzenie ciepła, na skutek czego rośnie efektywność procesu. Warunkiem doboru rozpuszczalnika jest jego niezerowy moment dipolowy. Po zakończeniu procesu, konieczna jest separacja produktu oraz ochłodzenie naczynia. Efektywność tej metody ekstrakcji jest wysoka biorąc pod uwagę krótki czas procesu, jednakże wysoka temperatura, która może doprowadzić do rozkładu produktu, użycie  substancji organicznych oraz konieczność odseparowania produktu od pozostałości ekstrakcyjnych wykazuje wady ekstrakcji wspomaganej mikrofalami [3,4].

Ekstrakcja płynem nadkrytycznym (ang. Supercritical Fluid Extraction – SFE) wykorzystuje gaz (głównie dwutlenek węgla), który znajduje się ponad ciśnieniem krytycznym i temperaturą krytyczną dzięki czemu wykazuje właściwości pomiędzy cieczą a gazem. Ciśnienie i temperatura procesu jest ściśle określona, a manipulacja tych parametrów umożliwia dużą selektywność i dopasowanie ich do pozyskania produktu z rożnych surowców. Zastosowanie dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym nie wymaga  dużych temperatur, co pozwala zachować wysoką jakość i skład oleju. Brak dostępu tlenu zapobiega zachodzeniu niekorzystnych procesów oksydacyjnych. Zaletę stanowi również łatwość w odseparowaniu ekstrahenta od produktu oraz zachowanie naturalnego zapachu oleju. Metoda ta jest w pełni bezpieczna i przyjazna dla środowiska, a produkt końcowy charakteryzuje się czystością i niezmienionym składem z zachowaniem cennych substancji biologicznie aktywnych [5,6].

Ekstrakcja micelarna (ang. Micelar Mediated Extraction – MME) polega na zastosowaniu wodnego roztworu związku powierzchniowo czynnego jako rozpuszczalnika. Budowa micel, których wnętrze posiada właściwości hydrofobowe z powodzeniem umożliwia solubilizację pożądanego składnika. Sposób ten umożliwia tworzenie agregatów, które z łatwością będą przenikać przez błony półprzepuszczalne, dzięki czemu uzyskany produkt może być bezpiecznie zastosowany jako składnik kosmetyków lub farmaceutyków [7].

Ekstrakcja enzymatyczna jest metodą opierającą się na wykorzystaniu odpowiednio dobranych enzymów do pozyskania ekstraktu. Jest to proces biologiczny, więc produkt ekstrakcji będzie w 100% naturalny. Problemem tej metody jest dobór odpowiednich enzymów, które umożliwią wyodrębnienie pożądanego składnika. Ponadto, ich aktywność jest ściśle uzależniona od temperatury i pH środowiska. Parametry te muszą być ustalone i ściśle przestrzegane podczas procesu. Metoda ta jest całkowicie ekologiczna, a otrzymany produkt posiada wysoką jakość i czystość, lecz ustalenie odpowiednich parametrów oraz czas i kosztowność stanowią negatywne strony ekstrakcji enzymatycznej [8].

Natalia Kulik 

Źródła

Literatura:

[1] C. Javanaud, Applications of ultrasound to food systems. Ultrasonic, 1988, 26(1):117-123;

[2] Johnson, L. A. and E. W. Lusas. Comparison ofalternative solvents for oilextraction. 1983.J. Am Oil Chem. Soc. 60(2):229-242;

[3] M.Palacz, Właściwości i zastosowanie modyfikowanej krzemionki osadzonej na włóknie kwarcowymw technice SPME, Poznań 2012;

[4] F. Chemat, M. Abert-Vian, F. Visinoni (2008) Microwave hydrodiffusion for isolation of natural products, European Patent EP 1,955,749;

[5] E. Rój, Supercritical CO2 extraction and its applications, Lublin 2014: 5-6;

[6]http://www.waters.com/waters/en_PL/Supercritical-Fluid-Extraction-%28SFE%29-Systems/nav.htm?cid=10146521&locale=en_PL, 07.03.2016;

[7] A. Tomaszkiewicz-Potępa, K. Śliwa, P. Śliwa, Możliwość zastosowania związków powierzchniowo-czynnych do ekstrakcji substancji aktywnych z materiału roślinnego, CHEMIA, Czasopismo techniczne, Wydawnictwo Politechniki krakowskiej, 1-Ch/2010, 10/107;

[8] A. Leśniewicz, Techniki ekstrakcji próbek stałych – ekstrakcja i chromatografia w analityce, wykład;

KOMENTARZE
news

<Październik 2019>

pnwtśrczptsbnd
2
Business Insider Trends Festival
2019-10-02 do 2019-10-03
4
BioNinja Challenge 2019
2019-10-04 do 2019-10-06
5
6
11
12
13
15
Forum Pharma 360° PLanet
2019-10-15 do 2019-10-16
19
20
23
25
27
28
30
31
1
2
3
Newsletter