SI9600104A

SI9600104A - Postopek za pridobivanje in izolacijo naravnih antioksidantov ustnatic (labiatae)

Info

Publication number: SI9600104A
Application number: SI9600104A
Authority: SI
Inventors: Davorin Bauman; Zeljko Knez; Andreja Rizner
Original assignee: Pinus D D
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-12-31

Abstract

Izdelan je nov postopek za pridobivanje in izolacijo antioksidativnih spojin ustnatic (Labiatae), ki sestoji iz: 1. ekstrakcije zmletega rastlinskega materiala z organskim topilom, 2. delnega uparjenja topila, 3. izolacije antioksidativnih komponent, ki jo izvedemo z a) destilacijo z vodno paro, sušenjem in ekstrakcijo s plini nad kritično točko ali b) ekstrakcijo aromatskih komponent iz koncentrata s plini nad kritično točko. Dobljeni produkti so brez vonja in okusa in so zato izredno kakovostni antioksidanti, uporabni npr. v farmaciji, kozmetiki in prehrambeni industriji.

Description

POSTOPEK ZA PRIDOBIVANJE IN IZOLACIJO NARAVNIH ANTIOKSIDANTOV USTNATIC (Labiatae)

Predloženi izum se nanaša na nov postopek za pridobivanje in izolacijo naravnih antioksidantov ustnatic (Labiatae). Dobljeni produkti so brez vonja in okusa in so zato izredno kakovostni antioksidanti, uporabni npr. v farmaciji, kozmetiki in prehrambeni industriji.

STANJE TEHNIKE

Olja in masti spadajo v skupino lipidov. Med seboj se ločijo predvsem glede na izvor in v manjši meri po tališčih. Pri sobni temperaturi so olja tekoča in jih večinoma ekstrahirajo iz rastlin, medtem ko so masti trde ali poltrde in so običajno živalskega izvora (RiegeVs Handbook of Industrial Chemistry, ll^th Edition, Van Nostrand Reinhold Company Inc. 1983.). Zaradi zunanjih faktorjev (kisik, svetloba, toplota,...) se maščobe relativno hitro pokvarijo, kar zelo zmanjša njihovo fiziološko in prehrambeno vrednost. Najpogostejši vzrok pokvarljivosti maščob je avtooksidacija. Biološke spremembe, ki jih povzročajo encimi in mikroorganizmi, so v primerjavi z avtooksidacijo majhne.

Nenasičene maščobne kisline, kot so oleinova, linolna in linolenska kislina, imajo eno ali več dvojnih vezi v molekuli, ki se pod vplivom atmosferskega kisika oksidirajo v hidroperokside. Oksidacija lipidov je avtokatalizirana verižna radikalska reakcija. Stopnja avtooksidacije je odvisna od:

* stopnje nenasičenosti maščobnih kislin, * prisotnosti prostih maščobnih kislin, * površine izpostavljene kisiku, * parcialnega tlaka kisika, * temperature in * prisotnih katalizatorjev.

Avtooksidacija maščobnih kislin ima poleg neprijetnega vonja in okusa za posledico tudi:

* tvorbo toksičnih polimerov, * razbarvanje različnih pigmentov (klorofil, hemoglobin), * izgubo hranilne in fiziološke vrednosti maščobnih kislin (uničenje oksidacijsko občutljivih vitaminov in esencialnih maščobnih kislin), * strukturne spremembe in * ostale kemične spremembe.

Primarni produkti avtooksidacije so monohidroperoksidi in diperoksidi. Diperoksidi nastanejo pri avtooksidaciji nenasičenih maščobnih kislin, ki imajo več kot dve metilni skupini med dvema dvojnima vezema. Hidroperoksidi so sicer brez vonja in barve, vendar pa se pri njihovi razgradnji tvorijo hlapni produkti. Poleg hidroperoksida se tvori tudi epodioksid, kjer sta dve molekuli kisika vgrajeni v ciklično obliko peroksida. Iz hidroperoksidov se tvorijo aldehidi, ketoni, mono- in dikarboksilne kisline, keto-, epoksi- in hidroksi-kisline. Pri nadaljnih reakcijah nastanejo metilketoni, pri visokih temperaturah pa tudi dimeri, polimeri in kondenzati. Ti produkti negativno vplivajo na vonj in okus maščobe, kar se na splošno označuje s pojmom žarkost, uničujejo pa tudi vitamine, tokoferole in karotenoide.

Obstaja več načinov preprečevanja oz. zadrževanja avtooksidacije:

* s preprečitvijo dostopa in odstranitvijo kisika, * s skladiščenjem maščob pri nizkih temperaturah in na temnem mestu, * z odstranitvijo kovinskih ionov * ter z dodatkom antioksidantov.

Antioksidanti so organske snovi, ki se jih dodaja k maščobam, da se s tem upočasni njihovo oksidacijo in tako podaljša rok uporabe maščobe. Ko se celotna dodana količina antioksidantov porabi, se proces avtooksidacije nenasičenih maščobnih kislin nadaljuje. Paziti je treba, da se ne doda preveč antioksidantov, ker imajo potem prooksidativen učinek.

Antioksidanti morajo ustrezati naslednjim zahtevam:

* biti morajo učinkoviti v nizkih koncentracijah, * ne smejo biti hlapni in toksični, * biti morajo brez vonja in okusa, * ne smejo spremeniti organoleptičnih lastnosti produkta, * imeti morajo nižji redoks potencial kot spojina, ki se jo želi zaščititi in * biti morajo fiziološko indiferentne spojine.

Antioksidanti preprečujejo avtooksidacijo preko dveh reakcij:

Prva reakcija: antioksidant (AH) daje vodik (H), ki se veže na prosti radikal peroksida (ROO’) ali radikal maščobne kisline (R’).

AH + ROO -» ROOH + A’ ali

AH + R RH + A

Druga reakcija: radikal antioksidanta (A’) se veže na ROO’ ali R’

A +ROO-» ROOA ali

A + R -> RA

Vpliv antioksidantov se da podaljšati tako, da:

* maščobe in maščobna živila skladiščijo v temnih prostorih ali v embalaži, ki ne prepušča svetlobe, * maščobe skladiščijo pri nizki temperaturi, * čim bolj preprečijo dostop kisika že med samo proizvodnjo in še posebej pri embaliranju (vakuumska embalaža, inertni plini), * ne uporabljajo bakrenih ali zarjavelih aparatur, ker se pri tem sproščajo kovinski ioni.

Ker antioksidanti ne morejo eliminirati produktov oksidacije, ki so nastali pred njihovim dodatkom, jih je priporočljivo dodati v produkt kolikor je mogoče zgodaj. Antioksidanti tudi nimajo vpliva na žarkost, ki jo povzroča hidroliza maščob. Ta vrsta žarkosti nastane v prisotnosti vlage in encimov. Izognejo se ji tako, da iz maščob odstranijo vso vlago in da s temperaturo uničijo lipaze.

Največji delež med antioksidanti predstavljajo fenolne spojine, ostalo pa so aromatski amini, organo-žveplove in fosforne spojine (Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1985, Vol. A3, Antioxidants, p 91.)

Antioksidanti-sintetični:

Najpogosteje uporabljani sintetični antioksidanti so:

1. 3- terciarni butil - 4 - hidroksi anizol - BHA,

2. 2,6 - diterciarni butil - p - hidroksi toluen - BHT,

3. 2 - terciarni butil - hidrokinon - TBHQ in

4. propil galati (PG).

Antioksidanti-naravni:

Številne rastline in začimbe vsebujejo antioksidativne komponente, vendar je za izolacijo le-teh smiselno uporabljati le tiste, ki vsebujejo večje količine teh komponent. Kot vir naravnih antioksidantov se uporabljajo rožmarin, žajbelj, paprika, muškatni orešček, kakavovec, kava, zeleni čaj, oljčni listi, gorčica, črni poper, klinčki, (Bracco U., Lbliger J., Viret L., Production and Use of Natural Antioxidants, JAOCS, June 1981, p. 686).

Naravni antioksidanti so različne kemijske spojine, najbolj razširjena skupina spojin, pri katerih so dokazali antioksidativno učinkovitost, pa so spojine fenolnega tipa. Prav te spojine pa vsebujejo ekstrakti ustnatic (Labiatae). Med naravne antioksidante spadajo še tokoferoli in karoteni.

Antioksidanti ustnatic (Labiatae):

Navadni rožmarin, žajbelj, timijan spadajo v družino ustnatic. Ustnatice so eno ali večletna zelišča, polgrmi ali grmi. Družina, v katero je uvrščenih okoli 3500 rastlin (n.pr.: poprova meta, žajbelj, melisa), je razširjena v vseh podnebnih področjih, še posebno v Sredozemlju in v srednji Aziji. V ustnaticah je visoka vsebnost izoprenoidnih snovi v obliki monoterpenov (eterična olja), seskviterpenov, diterpenov (grenčine) in triterpenov. Posušeni listi vsebujejo od 1,5 do 2,5% eteričnega olja, katerega glavne sestavine so cineol, borneol in kafra.

Za ekstrakcijo se lahko uporablja cele rastline, vendar je vsebnost posameznih komponent v listih najvišja, zato je ekstrakcija listov najboljša opcija. Razen tega vsebuje eterično olje še borniacetat, α in 0 pinen. Nekatere komponente eteričnih olj delujejo anti- nekatere pa prooksidativno. Zato je zaželjeno, da je vsebnost eteričnih olj v antioksidativnih ekstraktih čim manjša. Poleg tega dajejo eterična olja produktom, ki vsebujejo ekstrakte ustnatic, nezaželjen dominanten vonj in okus.

Tako npr. so pomembne učinkovine navadnega rožmarina čreslovine (rožmarinska kislina), grenčine (karnozol, karnozolna kislina), triterpeni (ursolna kislina), flavoni (luteolin, apigenin, ...). Antioksidativni učinek rožmarina pa povzročajo fenolni diterpeni. Najučinkovitejši je karnozol, iz katerega z oksidacijo nastane nekoliko manj učinkovita karnozolna kislina. Antioksidativno delujejo tudi rožmanol, rožmarindifenol in rožmarinkinon. Kemijske formule teh učinkovin so prikazane na sliki 1. Kemijsko zelo sorodne spojine so tudi antioksidanti žajblja in timijana.

V literaturi (J.Lblinger, Lipid Technology April-June 1991 pp 58.) in številnih patentnih spisih so opisani postopki in pripravki za stabilizacijo maščob (npr.

EP 658316 Al 950621 - Nestle, JP 55018436800208 - Tokio Tanabe Co., JP 55018437800208 - Tokio Tanabe Co., JP 57159874 A2 821002 - Takasago Perfumeiy, JP 590309279 A2 840303 - Hasegawa) oziroma kozmetičnih izdelkov (CH patent 641829 A 840315 - Nestle). Uporaba celičnih kultur Labiatae za pridobivanje substratov z višjo vsebnostjo antioksidantov je opisana v JP 62032889 A2 870212 Hasegawa.

Izolacija rožmarindifenola iz rožmarina je opisana v US patentu 4638095 A 870120 Research Corp.

Uporaba alkoholov za izolacijo antioksidativnih komponent je opisana v patentu JP 59075978 A2 840428 - Hasegawa in v članku J.W. Wu et al. JAOCS vol 59, No. 8, pp 339.

Postopki, opisani v patentnih spisih US 3950266 - Rutgers Research, US 4877635 Kalamazoo, uporabljajo v prvi stopnji topilo z nizkim vreliščem, ki ga zatem odstranijo iz raztopine ekstrakta z uparjanjem, nato pa v drugi stopnji z dodatkom težko hlapnega topila separirajo aromatske komponente. Dobljeni produkti imajo relativno nizko antioksidativno aktivnost.

US patent 4877635 opisuje postopek izolacije antioksidantov z organskimi topili, postopek separacije neantioksidativnih komponent pa je dokaj zapleten.

Ekstrakcija antioksidantov je možna tudi z gliceridi maščobnih kislin (Cg-C^); npr. EP 639336 Al 95022 - Nestle ter US 3732111730508 - Campbell Soup. Co., in z uporabo olj z dodatkom nepolarnih topil (EP 507064 A2 921007). V tej zvezi se sklicujemo tudi na članek Tateo, Fellin M. Perfumer & Flavorist Vol 13, Dec. 1988, PP ⁴⁹·

Vsi ekstrakti, dobljeni po doslej znanih postopkih z organskimi topili ali gliceridi imajo še vrsto primesi, ki dajejo produktu nezaželjen dominanten vonj in okus oz. imajo nizko antioksidativno aktivnost.

Postopek, opisan v patentu DE 4207739 SKW Trostberg, poteka tako, da iz rožmarina s superkritičnim CO₂ pri tlakih med 80 in 300 bar ter temperaturi med 10 in 80°C ekstrahirajo aromatične komponente. Preostali rastlinski material, ki še vsebuje antioksidativne spojine, ekstrahirajo z alkoholom (1-4 C atomi), nepolarnimi ogljikovodiki z 5 do 7 C atomi, nato ekstrakt razbarvajo z aktivnim ogljem, topilo uparijo in dobljeni produkt tretirajo z vodo. Ta postopek zahteva relativno velike ekstraktorje za superkritično ekstrakcijo rožmarina pri relativno visokih tlakih in temperaturah. Postopek po patentu EP 93103772 - SKW poteka enako kot v patentu DE 4207739 SKW Trostberg, separacija grenkih komponent iz koncentrata antioksidanta pa je izvedena z metanolom.

Uporaba superkritičnega CO₂ je opisana v članku Z. Djarmati et al. JAOCS Vol 68, No 10,1991, pp 731. ter v patentih JP 06065573 A2 940308 Heisei in Norac EP 0 454 097 Al (Norac technologies), USP 5,120,558 (Norac technologies).

Postopek izolacije z uporabo superkritičnega CO₂ daje kvalitetne produkte z relativno visoko vsebnostjo antioksidantov, še vedno pa so prisotne komponente, ki dajejo produktu nezaželjen dominanten vonj in okus, potrebne pa so tudi relativno velike in s tem drage naprave za SC ekstrakcijo.

OPIS POSTOPKA Z IZVEDBENIMI PRIMERI

Sedaj pa smo ugotovili, da rešimo zgornje probleme z novim postopkom za pridobivanje in izolacijo naravnih antioksidantov ustnatic (Labicitaej, ki sestoji iz:

1. ekstrakcije zmletega rastlinskega materiala z organskim topilom,

2. delnega uparjanja topila,

3. izolacije antioksidativnih komponent, ki jo izvedemo z

a) destilacijo z vodno paro, sušenjem in ekstrakcijo s plini nad kritično točko ali

b) ekstrakcijo aromatskih komponent iz koncentrata s plini nad kritično točko.

Pri postopku uporabljena topila so lahko alkoholi z 1-5 C atomi, estri (kot npr. etilacetat, butilacetat, itd.), ketoni (kot npr. aceton), ogljikovodiki ter njihovi halogenirani derivati, ciklični ogljikovodiki.

Razmerje topilo/trdna snov je med 2 in 30 litrov topilana 1 kg rastlinskega materiala (ustnatic).

Časi ekstrakcije so med 1 in 20 ur, temperatura ekstrakcije pa med 10 in 90°C. Ekstrakcija je lahko izvedena dvostopenjsko.

Razmerje aktivno oglje/raztopina je med 1 in 250 g/L. Aktivno oglje ima aktivno površino (med 500m²/g in 2500m²/g).

Časi mešanja so med 1 in 20 ur.

Tlaki pri uparjanju so med P_abs=0.05 in0.95 bar.

Kot mediji-plini za visokotlačno ekstrakcijo so uporabni naslednji plini: C0₂, N₂O, ogljikovodiki z 1-10 C atomi, freoni, ali njihove zmesi.

Tlaki pri ekstrakciji s plini so med 10 in 450 bar.

Temperature pri ekstrakciji s plini med 0 in 95°C.

Pretoki pri ekstrakciji z plini so med 0.01 in 150 kg plina/h/kg ekstrahirane snovi.

Za pridobivanje antioksidativnih komponent iz rožmarina smo uporabili več različnih topil v skladu z direktivo EC84/344/EEC, postopek pa smo izvedli kot sledi:

Posušen rožmarin (vsebnost vlage je 5-11%) smo zmleli v inertni atmosferi in ga nato doziralo v ekstraktor. Dodali smo 2 - 30 litrov topila na 1 kg rožmarina in ekstrahirali z obtokom 1-20 ur pri temperaturi med 10 in 90° C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije smo začeli z drugo stopnjo ekstrakcije, ki je potekala pri podobnih pogojih kot prva stopnja. Celotno raztopino ekstrakta smo filtrirali, da smo odstranili morebitne trdne delce. Filtrat smo vodili v vakuumski uparjalnik (P_abs~ 0.15-0.70 bar), kjer smo odparili 50 do 70% topila, ki ga lahko vodimo nazaj v proces. Koncentratu smo dodali aktivno oglje, to je 1-250 g aktivnega oglja na liter koncentrata. Mešali smo 1-20 ur ter nato koncentrat filtrirali.

Preostanek topila in aromatske komponente smo lahko odstranili na dva načina:

1. Filtrat smo zatem ekstrahirali s CO₂ pri tlakih med 10 in 450 bar in temperaturi med 0 in 95 °C ter pretoku CO₂ med 0.01 in 150 kg/h/kg raztopine ekstrakta. V separatorju smo ločili CO₂ in ekstrakt, ki je vseboval večinoma etanol in eterična olja rožmarina. V ekstraktorju (preostanek po ekstakciji) smo dobili končni produkt, ki je bil svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Shema predlaganega tehnološkega postopka za pridobivanje antioksidantov iz rožmarina je prikazana na SLIKI 2.

2. Koncentrat po uparjenju smo vodili v destilacijsko kolono, v kateri smo izvedli destilacijo z vodno paro. Destilat, ki je vseboval aceton, vodo in eterično olje, smo zavrgli. Destilacijski ostanek smo filtrirali in oborino nato sušili v sušilniku pri temperaturah med 20 in 80° C. Ekstrakt smo obdelali še s superkritičnim CO₂ (pri tlakih med 10 in 450 bar, in temperaturah med 0 in 95 °C ter pretoku CO₂ med 0.01 in 150 kg/h/kg ekstrakta), s čimer smo odstranili še preostala eterična olja in nekaj barvil.

Shema predlaganega tehnološkega postopka za pridobivanje antioksidantov iz rožmarina je prikazana na SLIKI 3.

Vpliv topila na vsebnost antioksidativnih komponent smo določali s tankoslojno kromatografijo, antioksidativno aktivnost pa z določanjem peroksidnega števila olj, ki smo jim dodali produkt dobljen po postopku v smislu izuma.

Za pridobivanje antioksidativnih komponent smo uporabili več različnih rastlinskih materialov iz skupine ustnatic, vendar je bila antioksidativna učinkovitost ekstraktov dobljenih iz rožmarina, žajblja in timijana najvišja.

Rezultati komparativnih analiz nekaterih znanih produktov s produkti dobljenimi po našem postopku, so pokazali, da so antioksidanti dobljeni po našem postopku, učinkovitejši od sintetičnih in od dveh znanih antioksidantov (RAPS &Co, DKulmbach in Nutrilo Gesellschaft fur Lebensmitteltechnologie m.b.H., D-Cuxhaven). Iz tega lahko sklepamo, da naši produkti vsebujejo več fenolnih diterpenov od teh dveh znanih ekstraktov. Na osnovi analiz smo določili, da naši ekstrakti vsebujejo 27 mas% polifenolov. Običajno je delež polifenolov v ekstraktih med 2.8 do največ 29.5 mas%. Iz tega lahko sklepamo, da daje naš postopek zelo kvalitetne ekstrakte. Njihova prednost je tudi, da so popolnoma brez vonja in okusa. Poleg tega pa je postopek tudi enostavnejši in energetsko ugodnejši.

Postopek v smislu izuma pojasnjujemo z naslednjimi Primeri, ki pa naj ga nikakor ne omejujejo.

Primer 1

Posušen rožmarin (vsebnost preostale vlage 7,1%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 201 etanola na 1 kg rožmarina in ekstrahiramo z obtokom 15 ur pri temperaturi 60 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja.

Celotno raztopino ekstrakta filtriramo, da odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (P_abs« 0.45 bar), kjer odparimo 60% etanola. Koncentratu dodamo aktivno oglje 50 g aktivnega oglja na liter koncentrata. Mešamo 20 ur ter nato koncentrat filtriramo.

Filtrat zatem ekstrahiramo s CO₂ pri tlaku med 250 bar, in temperaturi 65 C ter pretoku CO₂ med 20 kg/h/kg ekstrakta. V separatorju ločujemo CO₂ in ekstrakt, ki vsebuje večinoma etanol in eterična olja rožmarina. V ekstraktorju (preostanek po ekstakciji) dobimo končni produkt ( 9,2 mas% glede na maso suhega rožmarina), ki je svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 2

Posušen žajbelj (vsebnost preostale vlage 6,9%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 20 1 etanola na 1 kg žajblja in ekstrahiramo z obtokom 15 ur pri temperaturi 60 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja.

Filtrat zatem ekstrahiramo s CO₂ pri tlaku med 250 bar, in temperaturi 65 C ter pretoku CO₂ med 20 kg/h/kg raztopine. V separatorju ločujemo CO₂ in ekstrakt, ki vsebuje večinoma etanol in eterična olja žajblja. V ekstraktorju (preostanek po ekstakciji) dobimo končni produkt ( 8,3 mas% glede na maso suhega žajblja), ki je svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 3

Posušen timijan (vsebnost preostale vlage 7,2%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 201 etanola na 1 kg timijana in ekstrahiramo z obtokom 15 ur pri temperaturi 60 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja.

Celotno raztopino ekstrakta filtriramo, da odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (P_abs ~ 0.45 bar), kjer odparimo 60% etanola.

Koncentratu dodamo aktivno oglje 50 g aktivnega oglja na liter koncentrata.

Mešamo 20 ur ter nato koncentrat filtriramo.

Filtrat zatem ekstrahiramo s CO₂ pri tlaku med 250 bar, in temperaturi 65 C ter pretoku CO₂ med 20 kg/h/kg raztopine. V separatorju ločujemo CO₂ in ekstrakt, ki vsebuje večinoma etanol in eterična olja timijana. V ekstraktorju (preostanek po ekstakciji) dobimo končni produkt ( 7,9 mas% glede na maso suhega timijana), ki je svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 4

Posušen rožmarin (vsebnost preostale vlage 7,1%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 221 acetona na 1 kg rožmarina in ekstrahiramo z obtokom 13 ur pri temperaturi 50 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja.

Celotno raztopino ekstrakta filtriramo, da odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (P_abs« 0.55 bar), kjer odparimo 56% acetona. Koncentratu dodamo aktivno oglje 55 g aktivnega oglja na liter koncentrata. Mešamo 12 ur ter nato koncentrat filtriramo.

Filtrat zatem ekstrahiramo s CO₂ pri tlaku 250 bar, in temperaturi 55 C ter pretoku CO₂ 20 kg/h/kg ekstrakta. V separatorju ločimo CO₂ in ekstrakt, ki vsebuje večinoma aceton in eterična olja rožmarina. V ekstraktorju (preostanek po ekstakciji) dobimo končni produkt (9,3 mas% glede na maso suhega rožmarina), ki je svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 5

Posušen rožmarin (vsebnost preostale vlage 7,1%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 17 litrov acetona na 1 kg rožmarina in ekstrahiramo z obtokom 20 uri pri 50 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja. Raztopino filtriramo, ter tako odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v mešalnik, kjer mu dodamo 120 g aktivnega oglja na liter ekstrakta. Zmes mešamo 10 ur. Filtriramo in filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (P_abs=0,50 bar), kjer odparimo cca 70% topila. Koncentrat vodimo v destilacijsko kolono, v kateri izvedemo destilacijo z vodno paro. Destilat, ki vsebuje aceton, vodo in eterično olje, zavržemo. Destilacijski ostanek filtriramo in oborino nato sušimo v sušilniku pri 80 C. Posušen ekstrakt obdelamo še s superkritičnim CO₂ (400 bar, 60 C), s čimer odstranimo še preostala eterična olja in nekaj barvil. Masa končnega produkta je 8.2 mas% glede na maso suhega rožmarina, kije svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 6

Posušen timijan (vsebnost preostale vlage 7,2%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 17 litrov acetona na 1 kg timijana in ekstrahiramo z obtokom 20 uri pri 50 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja. Raztopino filtriramo, ter tako odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v mešalnik, kjer mu dodamo 120 g aktivnega oglja na liter ekstrakta. Zmes mešamo 10 ur. Filtriramo in filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (P_abs=0,55 bar), kjer odparimo cca 70% topila. Koncentrat vodimo v destilacijsko kolono, v kateri izvedemo destilacijo z vodno paro. Destilat, ki vsebuje aceton, vodo in eterično olje, zavržemo. Destilacijski ostanek filtriramo in oborino nato sušimo v sušilniku pri 80 C. Posušen ekstrakt obdelamo še s superkritičnim CO₂ (400 bar, 60 C), s čimer odstranimo še preostala eterična olja in nekaj barvil. Masa končnega produkta je 8,1 mas% glede na maso suhega timijana, kije svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 7

Posušen žajbelj (vsebnost preostale vlage 6,9%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 17 litrov acetona na 1 kg žajblja in ekstrahiramo z obtokom 20 uri pri 50 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja. Raztopino filtriramo, ter tako odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v mešalnik, kjer mu dodamo 120 g aktivnega oglja na liter ekstrakta. Zmes mešamo 10 ur. Filtriramo in filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (P_abs=0,55 bar), kjer odparimo cca 70% topila. Koncentrat vodimo v destilacijsko kolono, v kateri izvedemo destilacijo z vodno paro. Destilat, ki vsebuje aceton, vodo in eterično olje, zavržemo. Destilacijski ostanek filtriramo in oborino nato sušimo v sušilniku pri 80 C. Posušen ekstrakt obdelamo še s superkritičnim CO₂ (400 bar, 60 C), s čimer odstranimo še preostala eterična olja in nekaj barvil. Masa končnega produkta je 8,0 mas% glede na maso suhega žajblja, ki je svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 8

Posušen rožmarin zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 17 litrov heksana na 1 kg rožmarina in ekstrahiramo z obtokom 20 ur pri

C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja. Raztopino filtriramo, ter tako odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v mešalnik, kjer mu dodamo 120 g aktivnega oglja na liter ekstrakta. Zmes mešamo 10 ur. Filtriramo in filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (P_abs=0,55 bar), kjer odparimo cca 67% topila. Koncentrat vodimo v destilacijsko kolono, v kateri izvedemo destilacijo z vodno paro. Destilat, ki vsebuje heksan, vodo in eterično olje, zavržemo. Destilacijski ostanek filtriramo in oborino nato sušimo v sušilniku pri 80 C. Posušen ekstrakt obdelamo še s superkritičnim CO₂(430 bar, 60 C), s čimer odstranimo še preostala eterična olja in nekaj barvil. Masa končnega produkta je 7,8 mas% glede na maso suhega rožmarina, ki je svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 9

Posušen rožmarin (vsebnost preostale vlage 7,1%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 17 litrov etilacetata na 1 kg rožmarina in ekstrahiramo z obtokom 20 ur pri 45 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja. Raztopino filtriramo, ter tako odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v mešalnik, kjer mu dodamo 120 g aktivnega oglja na liter ekstrakta. Zmes mešamo 10 ur. Filtriramo in filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (Pabs=0_>55 bar), kjer odparimo cca 70% topila. Koncentrat vodimo v destilacijsko kolono, v kateri izvedemo destilacijo z vodno paro. Destilat, ki vsebuje etilacetat, vodo in eterično olje, zavržemo. Destilacijski ostanek filtriramo in oborino nato sušimo v sušilniku pri 80 C. Posušen ekstrakt obdelamo še s superkritičnim CO₂ (440 bar, 60 C), s čimer odstranimo še preostala eterična olja in nekaj barvil. Masa končnega produkta je 8,5 mas% glede na maso suhega rožmarina, kije svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Primer 10

Posušen žajbelj (vsebnost preostale vlage 6,9%) zmeljemo v inertni atmosferi in ga nato doziramo v ekstraktor. Dodamo 17 litrov cikloheksana na 1 kg žajblja in ekstrahiramo z obtokom 20 ur pri 50 C. Po končani prvi stopnji ekstrakcije začnemo z drugo stopnjo ekstrakcije, ki poteka pri istih pogojih kot prva stopnja. Raztopino filtriramo, ter tako odstranimo morebitne trdne delce. Filtrat vodimo v mešalnik, kjer mu dodamo 120 g aktivnega oglja na liter ekstrakta. Zmes mešamo 10 ur. Filtriramo in filtrat vodimo v vakuumski uparjalnik (P_abs=0,55 bar), kjer odparimo cca 55% topila. Koncentrat vodimo v destilacijsko kolono, v kateri izvedemo destilacijo z vodno paro. Destilat, ki vsebuje cikloheksan, vodo in eterično olje, zavržemo.

Destilacijski ostanek filtriramo in oborino nato sušimo v sušilniku pri 80 C. Posušen ekstrakt obdelamo še s superkritičnim CO₂ (450 bar, 60 C), s čimer odstranimo še preostala eterična olja in nekaj barvil. Masa končnega produkta je 8,4 mas% glede na maso suhega žajblja, ki je svetlorjave barve, brez vonja in okusa.

Izvedbeni primer 11:

Na sliki 4 so prikazani rezultati meritev peroksidnih števil za naš (ekstrakt pridobljen po postopku kot v primeru 5) in dva konkurenčna ekstrakta (RAPS &Co, DKulmbach vzorec-KOl in Nutrilo Gesellschaft fur Lebensmitteltechnologie m.b.h., D-Cuxhaven vzorec-KO2). Naš ekstrakt smo dodali še v obliki mešanice acet.PIN (37.5% acetonskega ekstrakta, 37.5% askorbinske kisline in 25% askorbil palmitata). Vsebnost aktivne substance v vseh vzorcih je bila 0.02%.

Od vseh oljnih ekstraktov ima najučinkovitejšo antioksidativno delovanje naš acetonski ekstrakt. Formulacija PIN, ki vsebuje še emulgator in sinergist je še učinkovitejša za 20-30%. Iz teh meritev lahko sklepamo tudi na rok trajanja tega rastlinskega olja. Vzorec brez dodanega antioksidanta je mejno vrednost peroksidnega števila (10 mmolO^g) presegel že po petih urah (t.j. 5 mesecev pri sobnih pogojih). Olje, ki bi mu dodali 0.02% našega ekstrakta, bi imelo rok trajanja 7-8 mesecev, konkurenčni-RAPS in Nutrilo pa 5-5.5-mesecev.

Izvedbeni primer 12:

V mesno zmes za čajne salame smo dodali naš antioksidant ROS.PIN. Ta antioksidant je vseboval 37.5% etanolnega ekstrakta rožmarina, 37.5% askorbinske kisline in 25% askorbil palmitata. Na 100 kg klobas so dodali 80 g te mešanice. Ker te klobase vsebujejo od 35-40% maščob, je dodatek našega antioksidanta glede na vsebnost maščob znašal 0.075%.

Vzorce klobas z in brez dodanega antioksidanta smo najprej analizirali tedensko (4 tedne) in zatem še 3x z presledkom po 1 mesec.

Analize so potekale tako, da smo 20 g klobase narezali na koščke (širina 10 mm, debelina 3 mm) in nato ekstrahirali s Soxhletovim aparatom. Kot topilo smo uporabili diklorometan, ki smo ga po končani ekstrakciji odparili na rotavaporju. Določili smo količinsko vsebnost maščob in peroksidno število ekstrahiranih maščob. Rezultati meritev peroksidnih števil ekstrahiranih maščob so prikazani na sliki 5. Vzorce klobas po enem in po dveh tednih staranja smo tudi narezali na koščke in jih pustili stati na zraku 5 dni. Nato smo ekstrahirali maščobe in jim določili peroksidna števila. Razlika med klobaso z in brez dodanega antioksidanta je bila velika: 1.96 z dodanim antioksidantom in 19.8 mmolO^kg brez antioksidanta (vzorec po 1. tednu),

Razlika med klobaso z in brez dodanega antioksidanta je bila velika: 1.96 z dodanim antioksidantom in 19.8 mmolO^g brez antioksidanta (vzorec po 1. tednu), ter 7.02 z dodanim antioksidantom in 30.6 mmolO^g brez antioksidanta (vzorec po 2. tednu).

Primer 13

Ekstrakt rožmarina lahko uporabljamo v koncentrirani obliki. Za razširitev območja uporabe pa ga lahko mešamo z različnimi substancami zato, da dosežemo optimalni učinek.

Pomožne substance so lahko:

* emulgatorji (askorbil palmitat, lecitin, gliceridi), * sinergisti (askorbinska kislina, citonska kislina), * drugi antioksidanti (tokoferoli) in * alkoholi (etanol, propilen glikol).

V nadaljevanju so prikazane različne mešanice, katerih osnova je rožmarinov ekstrakt antioksidantov dobljen v smislu izuma.

ROS.CON

Sestava

Opis

Uporaba

Doziranje

Deklaracija:

Skladiščenje čisti ekstrakt rožmarina svetel rjavo-rumen prah meso in klobase

0,02-0,1% glede na vsebnost maščob dodamo v začimbno mešanico ali direktno v produkt naravna začimba oz. ekstrakt začimbe 4 mesece v zaprti embalaži pri sobni temperaturi, zaščiten pred svetlobo in vlago

ROS.OLEO

Sestava

Opis

Uporaba

Doziranje ekstrakt rožmarina (1-50 mas%) in rastlinsko olje temno rumena viskozna tekočina, netopna v vodi, topna v maščobah meso, klobase, perutnina, osnove za juhe, čips, testenine, pecivo, sveža in zamrznjena morska hrana, majoneze, dresingi, omake, bonboni, glazure za torte, farmacevtski in kozmetični preparati

0,02-0,1% glede na vsebnost maščob dodamo lahko direktno v produkt med mešanjem, dispergiramo v začimbe ali arome, ki jih nato vmešamo v produkt, v olje za cvrtje, razpršimo po razredčenju z rastlinskim oljem ali živalsko maščobo, kar je še posebej primerno, ko poteka oksidacija na površini ali ko je proizvod nepravilnih oblik

Deklaracija: naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, rastlinsko olje

Skladiščenje 4 mesece v zaprti embalaži, zaščiten pred svetlobo, pri temperaturi med 20-30 C

ROS.EM.OLEO

Sestava ekstrakt rožmarina, rastlinsko olje, lecitin, mono- in digliceridi

Opis temno rumena viskozna tekočina, disperzibilna v vodi in topna v maščobah

Uporaba meso, klobase, osnove za juhe, čips, kosmiči, majoneze, dresingi, testenine, ocvrta, sveža in zamrznjena morska hrana, tekoč dim

Doziranje 0,01-0,1% glede na vsebnost maščob dodajamo med procesom v vodno fazo ob močnem in kontinuirnem mešanju, razpršimo po razredčitvi z vodo, dodamo k fosfatni raztopini ali pa injiciramo

Deklaracija naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, rastlinsko olje, mono- in digliceridi (E471, E472), lecitin (E322)

Skladiščenje 4 mesece v zaprti embalaži, pri sobni temperaturi, zaščiten pred svetlobo

ROS.MALDEX

Sestava ekstrakt rožmarina, maltodextrin

Opis rumen prah

Uporaba meso, klobase, perutnina

Doziranje 0,1-0,5% glede na vsebnost maščob dodamo direktno v meso ali v začimbno mešanico

Deklaracijanaravna začimba oz. ekstrakt začimbe, saharid

Skladiščenje 3 mesece v zaprti embalaži, v hladnem in suhem prostoru

ROS.PROGLI

Sestava: ekstrakt rožmarina, propilen glikol

Opis rumeno-rjava tekočina, mešljiva z vodo pri pH-7-10, delno topna v maščobah

Uporaba	v fosfatnih sistemih, žitarice, krompir, čips, kosmiči, osnove
Doziranje	za juhe in ostala živila z nizko vsebnostjo maščob 0,02-0,1% glede na vsebnost maščob
Deklaracija: Skladiščenje	dodajamo med procesom v vodno fazo ob močnem in kontinuirnem mešanju, razpršimo po razredčitvi z vodo, dodamo k fosfatni raztopini ali pa injiciramo naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, propilen glikol 6 mesecev v zaprti embalaži, v hladnem in suhem prostoru

ROS.E.SLAD

Sestava Opis Uporaba Doziranje

tokoferol - vitamin E, ekstrakt rožmarina, sladkorji rumen prah, nestabilen v alkalnem klobase, meso, majoneze, dresingi 0,2% glede na vsebnost maščob, vmešamo direktno v produkt ali v začimbno mešanico

Deklaracij a tokoferol-vitamin E, naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, sladkorji

Skladiščenje 6 mesecev v zaprti originalni embalaži, v suhem in hladnem prostoru

ROS.E.OLEO

Sestava	tokoferol - vitamin E, ekstrakt rožmarina,
Opis	rastlinsko olje rumena viskozna tekočina, nestabilna v alkalnem
Uporaba	olja in maščobe, tekoča in viskozna živila
Doziranje	0,2% glede na vsebnost maščob, dodajamo skupaj z ostalimi tekočimi komponentami

Deklaracijatokoferol - vitamin E, naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, rastlinsko olje

Skladiščenje 4 mesece v zaprti embalaži, v temnem in suhem prostoru, pri temperaturi med 20-30 C

Doziranje	0,4% glede na vsebnost maščob
Deklaracija:	dodajamo skupaj z ostalimi komponentami med mešanjem naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, α-tokoferol-vitamin E,
Skladiščenje	askorbinska kislina (E300), natrijev askorbat (E301), sladkorji 6 mesecev v zaprti embalaži, v suhem, temnem in hladnem

prostoru

ROS.E.EM Sestava Opis Uporaba Doziranje	vitamin E, ekstrakt rožmarina, mono- in digliceridi rjava viskozna pasta, disperzibilna v vodi mesni izdelki, majoneze, dresingi 0,2% glede na vsebnost maščob dodajamo skupaj z ostalimi komponentami
Deklaracija:	naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, α-tokoferol-vitamin E, emulgatorji (E471 in E472 a+b)¹
Skladiščenje	4 mesece v zaprti embalaži, v suhem, hladnem in temnem

prostoru

ROS.E.AP Sestava	vitamin E, ekstrakt rožmarina, citronska kislina,
Opis Uporaba Doziranje	askorbil palmitat, lecitin rjava viskozna pasta, topna v olju mesni izdelki, majoneze, dresingi 0,2% glede na vsebnost maščob
Deklaracija:	dodamo skupaj z ostalimi komponentami naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, α-tokoferol-vitamin E,
Skladiščenje	citronska kislina (E330), emulgatorji (E304, E322) 4 mesece v zaprti embalaži, v suhem, hladnem in temnem

prostoru

ROS.ALC Sestava Opis Uporaba Doziranje	ekstrakt rožmarina (20%), etanol (80%) temno rumena tekočina napitki, sokovi (za stabilizacijo barve) 0.1-0.15% dodamo med mešanjem
Deklaracija:	naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, etanol

Skladiščenje 6 mesecev v zaprti embalaži, v hladnem in temnem prostoru

ROS.AP.ALC

Sestava ekstrakt rožmarina, askorbil palmitat, etanol

Opis temno rumena tekočina

Uporaba meso, pijače, sokovi

Doziranje 0,25%

Deklaracija: naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, emulgator (E304), etanol

Skladiščenje 4 mesece v zaprti embalaži, v hladnem in temnem prostoru

ROS.AP.C (ROS.PIN)

Sestava ekstrakt rožmarina, askorbinska kislina, askorbil palmitat

Opis rumen prah

Uporaba meso, klobase, morska hrana, perutnina

Doziranje 0,0575% dodajamo skupaj z ostalimi komponentami

Deklaracija: naravna začimba oz. ekstrakt začimbe, emulgator (E304), askorbinska kislina (E300)

Skladiščenje 4 mesece v zaprti embalaži, v suhem, hladnem in temnem prostoru

OPISI SLIK

Slika 1: a) karnozol, b) karnozolna kislina, c) rožmanol,

d) rožmarin difenol, e) rožmarin kinon.

Slika 2: Shema tehnološkega postopka za pridobivanje antioksidantov iz rožmarina brez destilacije

Slika 3: Shema tehnološkega postopka za pridobivanje antioksidantov iz rožmarina z destilacijo

Slika 4: Peroksidna števila našega (izvedbeni primer 5) in konkurenčnih ekstraktov. Slika 5: Peroksidno število maščob ekstrahiranih iz klobas.

Za

PINUS, d.d.

4VRFJLJJA Ok

Claims

• PATENTNI ZAHTEVKI

1. Postopek za pridobivanje in izolacijo antioksidativnih spojin ustnatic (Labiatae), označen s tem, da sestoji iz:

1. ekstrakcije zmletega rastlinskega materiala z organskim topilom,
2. delnega uparjenja topila,
3. izolacije antioksidativnih komponent, ki jo izvedemo z

a) destilacijo z vodno paro, sušenjem in ekstrakcijo s plini nad kritično točko ali

b) ekstrakcijo aromatskih komponent iz koncentrata s plini nad kritično točko.

2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da so topila alkoholi z 1-5 C atomi, estri kot npr. etilacetat, butilacetat, ketoni kot npr. aceton, ogljikovodiki ter njihovi halogenirani derivati, ciklični ogljikovodiki.

3. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da je razmerje topilo/trdna snov med 2 in 30 Ltopila/kg rastlinskega materiala (ustnatic).
4. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da so časi ekstrakcije med 1 in 20 ur.
5. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, daje temperatura ekstrakcije med 10 in 90°C.
6. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da je postopek ekstrakcije dvostopenjski.
7. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da je razmerje aktivno oglje/raztopina med 1 in 250 g/L, aktivno oglje pa ima aktivno površino med 500m²/g in 2500m²/g.
8. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da so časi mešanja med 1 in 20 ur.
9. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da so tlaki pri uparjanju med P_abs=0.05 in 0.95 bar.
10. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se kot mediji-plini za visokotlačno ekstrakcijo uporabljajo C0₂, N₂O, ogljikovodiki z 1-10C atomi, freoni, ali njihove zmesi.
11. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da so tlaki pri ekstrakciji s plini med 10 in 450 bar.
12. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da so temperature pri ekstrakciji s plini med 0 in 95 °C.
13. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da so pretoki pri ekstrakciji s plini med 0.01 in 150 kg plina/h/kg ekstrahirane snovi.
14. Antioksidanti, dobljeni po zahtevkih 1 do 13.

Za

PINUS, d.d.

IZVLEČEK

POSTOPEK ZA PRIDOBIVANJE IN IZOLACIJO NARAVNIH ANTIOKSIDANTOV USTNATIC (Labiatae)

Izdelan je nov postopek za pridobivanje in izolacijo antioksidativnih spojin ustnatic (Labiatae), ki sestoji iz:

1. ekstrakcije zmletega rastlinskega materiala z organskim topilom,

2. delnega uparjenja topila,

3. izolacije antioksidativnih komponent, ki jo izvedemo z

a) destilacijo z vodno paro, sušenjem in ekstrakcijo s plini nad kritično točko ali

b) ekstrakcijo aromatskih komponent iz koncentrata s plini nad kritično točko.

Dobljeni produkti so brez vonja in okusa in so zato izredno kakovostni antioksidanti, uporabni npr. v farmaciji, kozmetiki in prehrambeni industriji.