Szuperkritikus fluid extrakció

Nagy Regina
2020. december 18.
5 perc

Az emberiség évezredek óta növényi forrásokat használ a betegségek megelőzésére, enyhítésére és gyógyítására, amelyek számos biológiailag aktív vegyületet (alkaloidok, szteroidok, glikozidok, illóolajok, és flavonoidok) tartalmaznak. A biológiailag aktív vegyületek mind a növényi anyagcsere speciális termékeként halmozódnak fel a növény különböző részeiben (levél, virág, termés, gyökér). A különböző terápiás célú gyógynöványfajok gyógyhatását a hatóanyagaikban található komponensek és azok kombinációi adják.(1)

A biológiailag aktív komponensek kivonására különböző extrakciós technológiák alkalmazhatók.(2) A megfelelő extrakciós technológia és a hozzá kompatibilis oldószer kiválasztása alapvető fontosságú. Az extrakciós oldószerekre a következő elv alkalmazható: „hasonló a hasonlóban oldódik”, tehát a poláris oldószerek kivonják a poláris anyagokat, míg az apoláris oldószerek az apoláris anyagokat. A legnépszerűbb oldószer a víz-alkohol elegy, azonban különböző szerves és szervetlen oldószerek alkalmazása is ipari gyakorlat. Az extrakciós technológia jó megválasztása és optimális alkalmazása kiemelten fontos akár széles spektrumban kívánunk hatóanyagokat kinyerni, akár bizonyos hatóanyag komponensek izolálása a célunk.(3)

A szuperkritikus fluid extrakció (SFE) a modern, „green” extrakciós technológiák közé tartozik, szemben a hagyományos (Soxhlet-extrakció, maceráció) technológiákkal. Ipari alkalmazása elterjedt, főként az élelmiszer- és gyógyszeriparban. Legismertebb alkalmazásai közé tartozik a különböző magvakból történő olajkinyerés (szőlőmag, édesköménymag, szezámmag), továbbá kávé és tea koffeinmentesítése, de széles körben használják gyógy- és aromanövény kivonatok készítésére, valamint CBD olaj előállítására is.(4)

A modern extrakciós technológiák jobb alternatívának bizonyultak a hagyományos módszerekkel szemben, mert idő- és energiaigényük, valamint a környezetre káros oldószerigényük is csökkent. Az SFE hatékonysága a következő elven alapszik: a gyakorlatban egy adott anyag megfelelő körülmények között képes megváltoztatni a halmazállapotát, átalakulása során rendelkezik egy kritikus ponttal. A kritikus pont egy olyan hőmérséklet és nyomás érték, mely találkozási pontja az adott anyagban fázisátalakulást eredményez. Amennyiben a nyomás és hőmérséklet meghaladja a kritikus pontot, akkor a gáz halmazállapotú CO2 szuperkritikus állapotba kerül. Ebben az állapotban sem nem szilárd, sem nem folyadék, hanem leginkább folyadékszerű gázként írható le, más néven fluid állapotú. A fluid állapot jellegzetes tulajdonsága, hogy rendelkezik mind a folyadékok, mind a gázok kedvező tulajdonságaival, ezáltal növelve a CO2 oldódási képességét.(5)

A szuperkritikus széndioxid hagyományos szerves oldószerekkel szembeni meghatározó előnye, hogy az oldószerből a korábban oldott anyag a nyomáscsökkenés után kiválik, tehát a CO2, egyszerűen eltávozik a termékből maradék nélkül (4). Ezen felül a rendszer kifejezett előnye, hogy magas nyomáson és alacsony hőmérsékleten történik a kivonatolás, mely egyszerre biztosítja a célvegyületek kíméletes kinyerését, továbbá a kivonatok mikrobaszámának drasztikus csökkenését. A szuperkritikus oldószerek alkalmazását környezetvédelmi és hatékonysági szempontok egyaránt indokolják, továbbá új típusú, innovatív termékek kifejlesztésének irányába nyitja meg a kapukat. Az extrakciós folyamat alacsony hőmérsékleten játszódik le, így a hőérzékeny vegyületek nem bomlanak el, megőrzik eredeti állapotukat, ennek megfelelően például a fűszernövény kivonatok gazdagok aromaanyagokban és a növény eredeti illatát idézik (6).

Összegezve a szuperkritikus fluid extrakció egy biztonságos és modern technológia, melynek alkalmazása egyszerre jár környezetvédelmi előnyökkel és a fogyasztói igényeket jobban kielégítő, biztonságos és innovatív termékek előállításának lehetőségével.

Irodalomjegyzék

  1. Tonthubthimthong P, Chuaprasert S, Douglas P, Luewisutthichat W. 2001. Supercritical CO2 extraction of nimbin from neem seeds an experimental study. J. Food Eng. 47: 289-293.
  2. Jadhav D, Rekha BN, Gogate PR, Rathod VK. 2009. Extraction of vanillin from vanilla pods: A comparison study of conventional Soxhlet and ultrasound assisted extraction. J. Food Eng. 93: 421–426.
  3. Kothari V, Punjabi A, Gupta S. 2009. Optimization of microwave assisted extraction of Annona squamosa seeds. The Icfai J. Life sci. 3: 55-60.
  4. Székely Edit és Simándi Béla 2014: A szuperkritikus CO2 alkalmazásai. Magyar Kémiai Folyóirat 120. évfolyam 1.szám 23-25.
  5. Evans, W.C. 2002. General methods associated with the phytochemical investigation of herbal products. In Trease and Evans Pharmacognosy (15 ed.), New Delhi: Saunders (Elsevier), pp.137-148.
  6. Ankit G, Madhu N, Vijay K. 2012: Modern extraction methods for preparation of bioactive plant extract. International Journal of Applied and Natural Sciences Vol.1, Issue 1

Szerzők

Zubay Péter
okleveles ökológiai gazdálkodási mérnök
SZIE-KERTK Gyógy-és Aromanövények tanszék doktorandusz

Nagy Regina
Bio Membrane Technology Kft., biomérnök