CO2 ekstrakti
CO2 ekstrakti su dostupni na tržištu i imaju superiorne karakteristike u odnosu na mnoge ekstrakte u kućnoj radinosti. Radi se o odličnom tehnološkom postupku za dobivanje biljnih ekstrakata i u mogućnosti smo jednostavno nabaviti rezultate tih postupaka. Objasnit ćemo o kakvoj ekstrakciji se zapravo radi i koje biljke je dobro koristiti u ovom obliku.
CO2 ekstrakti su visoko koncentrirani biljni ekstrakti dobiveni postupkom superkritične ekstrakcije ugljikovim dioksidom (CO2). U postupku se koristi ugljični dioksid (CO2) kao otapalo u superkritičnom stanju. Supekritično stanje (u ovom slučaju ugljikovog dioksida, CO2) nastaje kada tvar prijeđe svoju kritičnu temperaturu i kritični tlak. U ovom stanju CO2 ima svojstva tekućine i plina istovremeno, što ga čini iznimno učinkovitim za procese poput ekstrakcije. Ova metoda omogućuje dobivanje čistih, prirodnih ekstrakata bez ostataka otapala i s očuvanim osjetljivim komponentama poput eteričnih ulja, masnih kiselina, flavonoida i drugih bioaktivnih tvari.
Malo povijesti
CO2 ekstrakcija kao tehnologija je rezultat postupnog razvoja znanja o superkritičnim fluidima i inženjerskih procesa tijekom 20. stoljeća. Prve spoznaje o superkritičnim fluidima datiraju iz 19. stoljeća. Baron Charles Cagniard de la Tour, francuski fizičar, otkrio je 1822. godine fenomen superkritičnog stanja tvari. No, razvoj tehnologije superkritične ekstrakcije i njezina primjena u industriji postigli su zamah tek u 20. stoljeću. Pedesetih i šezdesetih godina 20. stoljeća znanstvenici i inženjeri su počeli istraživati primjenu superkritičnih fluida za separaciju i ekstrakciju tvari, osobito u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji. Njemačka je bila među prvim zemljama koja je industrijski primijenila CO2 ekstrakciju, posebno u procesu dekofeinizacije kave. Metoda je postala popularna za dekofeinizaciju kave i izdvajanje hmelja za pivo.
Tehnologija je od tog vremena doživjela pravi procvat. Richard Brogle 1982. godine objavljuje neobično svojstvo superkritičnog CO2. Na nižem tlaku od 100 bara, povećanjem temperature pada topivost naftalena, a povećanjem tlaka (150-300 bara), povećanjem temperature eksponencijalno raste topivost naftalena. To je bilo bitno, jer je značilo da se točnom kontrolom tlaka i temperature može dobro kontrolirati ekstrakcija spoja kojeg želimo ekstrahirati i povećati prinos. Biljna ulja se, primjerice, slabije otapaju na 40 °C bez obzira na povećanje tlaka, dok se na 70 °C iznimno povećava topivost povećanjem tlaka. Vremenom se uveo pojam gustoće superkritičnog plina, jer je odnos topivosti i gustoće bio u boljoj korelaciji.
Danas se superkritična CO2 ekstrakcija koristi se diljem svijeta u prehrambenoj, farmaceutskoj, kozmetičkoj i industriji dodataka prehrani.
Ključni koraci u procesu:
Superkritično stanje CO2: U normalnim uvjetima, CO2 je plin. Međutim, pri tlakovima iznad 73,8 bara i temperaturama iznad 31,1 °C prelazi u superkritično stanje. U tom stanju, CO2 ima svojstva i plina i tekućine: gustoću poput tekućine i sposobnost difuzije poput plina. Nema površinske napetosti, za razliku od tekućina. Zbog toga su proces penetriranja u biljni materijal i difuzija znatno ubrzava. U prosjeku, ako su za ekstrakciju tekućinama potrebni sati, kod ekstrakcije superkritičnom fazom potrebne su minute. Ova jedinstvena svojstva omogućuju efikasno prodiranje u biljni materijal i otapanje bioaktivnih tvari.
Priprema sirovine: Biljni materijal (lišće, cvjetovi, plodovi, korijenje itd.) se prethodno suši i usitnjava kako bi se povećala površina izložena ekstrakciji.
Ekstrakcija: Usitnjena biljka se stavlja u ekstrakcijski spremnik. CO2 se komprimira i zagrijava kako bi prešao u superkritično stanje te se uvodi u spremnik. Superkritični CO2 djeluje kao otapalo i selektivno otapa ciljne spojeve iz biljnog materijala. Ekstrakcija se može optimizirati podešavanjem tlaka, temperature i brzine protoka CO2 kako bi se ciljali specifični spojevi.
Odvajanje ekstrakta: Nakon ekstrakcije, CO2 zajedno s otopljenim spojevima prelazi u separator, gdje se tlak i temperatura snižavaju, što uzrokuje taloženje ekstrakta. CO2 se vraća u plinovito stanje i može se reciklirati za daljnje procese.
Sakupljanje proizvoda: Dobiveni ekstrakt, bogat bioaktivnim spojevima, sakuplja se u čistom obliku bez ostataka otapala. Ovaj proces omogućuje dobivanje visokokvalitetnih i netoksičnih ekstrakata.
Prednosti CO2 ekstrakcije:
Ekološka prihvatljivost: CO2 je netoksičan, ne ostavlja tragove i može se reciklirati.
Selektivnost: Parametri procesa mogu se prilagoditi kako bi se izdvojili određeni spojevi.
Visoka čistoća: Ekstrakti ne sadrže štetna otapala niti kontaminante.
Termička stabilnost: Niske temperature u procesu štite osjetljive spojeve od razgradnje.
Univerzalna primjena: Pogodna za širok raspon biljaka i spojeva.
CO2 ekstrakcija je pogodna za širok raspon biljaka, posebno onih koje sadrže vrijedne esencijalne spojeve poput ulja, masnih kiselina, terpenskih spojeva, flavonoida, alkaloida i drugih bioaktivnih komponenti. CO2 ekstrakcija je posebno pogodna za:
Biljke bogate eteričnim uljima (lavanda, ružmarin, metvica).
Biljke s termolabilnim spojevima koje bi se razgradile pri višim temperaturama (kamilica, kurkuma, neven).
Biljke s kompleksnim profilima spojeva koje zahtijevaju selektivnu ekstrakciju (konoplja, hmelj).
Biljke s osjetljivim spojevima koji lako oksidiraju u prisutnosti zraka (đumbir, ruže).
Najpoznatiji CO2 ekstrakti:
CO2 ekstrakt nevena je najpoznatiji od svih. Iznimno je koncentriran, sličan smoli i zbog toga je ponekad nespretan za vaganje. Karotenoidi mu daju karakterističnu boju. CO2 ekstrakt nevena ima jaka protupalna i regenerativna svojstva na koži.
CO2 ekstrakt njemačke kamilice se razlikuje od eteričnog ulja jer nema kamazulena koji nastaje procesom destilacije. Zbog toga ekstrakt nije plave boje kao eterično ulje. Miris mu je posve drugačiji od mirisa eteričnog ulja i ima snažan miris cvjetova kamilice. Matricin ima višestruko snažnije protuupalno djelovanje od kamazulena te je sam CO2 ekstrakt snažnijeg djelovanja od eteričnog ulja.
CO2 ekstrakt ružmarina dodajemo kao konzervans koji sprječava oksidaciju nezasićenih masnih kiselina i idealan je upravo za formulacije koje sadrže biljna ulja.
Razlika u odnosu na druge ekstrakte
Mirisna razlika između CO2 ekstrakata i ostalih vrsta ekstrakata može biti suptilna, a kod nekih vrsta čak i naglašena. Razlika može biti i u bioaktivnom djelovanju. Na primjer, CO2 ekstrakt nevena daleko je snažnijeg protuupalnog djelovanja, a CO2 ekstrakt njemačke kamilice djelotvorniji je od eteričnog ulja njemačke kamilice. Naime, tijekom destilacije eteričnog ulja njemačke kamilice matricin se pretvara u kamazulen, plavo obojeni spoj koji i daje karakterističnu boju eteričnom ulju ove biljke. Kamazulen protuupalan spoj, ali sam matricin je desetak puta snažnijeg protuupalnog djelovanja od kamazulena. CO2 ekstrakt đumbira sadrži daleko veće razine aktivnih spojeva gingerola, shogaola i zingerona od eteričnog ulja, tako da je i njegovo djelovanje na probavni sustav (smanjenje mučnine, poticanje rada probave) više izraženo. CO2 ekstrakcija u aromaterapiji je zanimljiva iz još jednog razloga, a to je uklanjanje nepoželjnih tvari u eteričnim uljima. Najpoznatiji primjer je uklanjanje fototoksičnih furokumarina iz eteričnog ulja usplođa bergamota, prilikom čega se dobiva FCF-free bergamot.
Glavni nedostatak je složenija tehnologija od klasične ekstrakcije pa su ovakvi tipovi ekstrakata općenito skuplji. Također, treba paziti da biljni materijal u proizvodnji bude organskog porijekla. Ovaj tip ekstrakcije vrlo djelotvoran u ekstrakciji nepolarnih pesticida što znači da se u krajnjem ekstraktu može naći nekoliko desetaka puta veća razina pesticida ako proizvođač ne pazi na kvalitetu biljmog materijala.
Piše: Sunčica Pećnjak