CO2 ekstrakcija – švarus ir efektyvus būdas išgauti vertingas augalų medžiagas

Augalinės žaliavos gali būti išgaunamos įvairiais būdais, o nuo pasirinkto metodo priklauso ne tik galutinio ekstrakto sudėtis, bet ir jo aromatas, tekstūra bei panaudojimo galimybės. Greta distiliacijos, maceracijos ar ekstrakcijos tirpikliais vis dažniau naudojama ir CO₂ ekstrakcija.

Šis metodas ypač vertinamas todėl, kad leidžia iš augalinės žaliavos išgauti platų spektrą vertingų medžiagų, kartu išsaugant daug natūralių augalo savybių. Priklausomai nuo proceso sąlygų, CO₂ ekstraktuose gali būti įvairių lakiųjų ir mažiau lakių junginių, todėl jų aromatas ir sudėtis gali skirtis nuo eterinių aliejų ar kitais metodais gaunamų ištraukų.

CO₂ ekstrakcija naudojama kosmetikoje, parfumerijoje, aromaterapijoje ir kitose srityse, kur svarbi koncentruota bei kokybiška augalinė žaliava.

Kas yra CO2 ekstrakcija ir kaip ji veikia?

CO2 ekstrakcija remiasi anglies dioksido savybe, esant tam tikroms slėgio ir temperatūros sąlygoms, įgyti skysčiui ir dujoms būdingų savybių. Tokioje būsenoje CO2 gali prasiskverbti į augalinę žaliavą ir tirpinti tam tikrus joje esančius junginius.

Iš maistinių, vaistinių ir aromatinių augalų šiuo metodu gali būti išgaunamos lakiosios aromatinės, lipidinės bei kitos lipofilinės frakcijos. Galutinio ekstrakto sudėtis priklauso ne vien nuo pasirinkto metodo, bet ir nuo konkrečių proceso parametrų bei žaliavos. [1, 2]

Kada CO2 tampa superkritinis?

Anglies dioksidas tampa superkritinis, kai temperatūra viršija maždaug 31 °C, o slėgis, 73,8 baro. Tai vadinama kritiniu tašku. Ekstrakcijos procese gali būti naudojamas ir gerokai didesnis slėgis, tačiau 500 barų nėra būtina sąlyga CO2 tapti superkritiniu.

Keičiant slėgį ir temperatūrą, kinta CO2 tankis bei jo gebėjimas tirpinti skirtingus junginius. Dėl to galima formuoti ekstraktą, kuriame labiau vyrautų tam tikros augalo sudedamosios dalys. [1, 2]

Kodėl keičiant sąlygas kinta ekstrakto sudėtis?

Grynas superkritinis CO2 geriausiai tirpina mažiau polinius, lipofilinius junginius. Kai siekiama išgauti poliaresnius augalo komponentus, procese gali būti naudojami papildomi sprendimai, pavyzdžiui, ko-tirpikliai.

Todėl du tos pačios augalinės žaliavos CO2 ekstraktai gali būti nevienodi. Jų sudėtį lemia augalo rūšis ir dalis, žaliavos paruošimas, proceso sąlygos, siekiama frakcija bei gamintojo technologija. [1, 2]

Kokie būna CO2 ekstraktai?

Tiekėjų praktikoje CO2 ekstraktai dažnai apibūdinami kaip atrankieji arba pilnieji. Tai naudingi orientaciniai terminai, tačiau jie nėra universalus produkto kokybės vertinimas. Tikslią ekstrakto sudėtį ir naudojimo būdą visada reikia vertinti pagal konkretaus produkto aprašymą.

Atrankieji CO2 ekstraktai

Atrankusis CO2 ekstraktas paprastai orientuojamas į tam tikrą augalo junginių frakciją, dažnai aromatinę ir lakiesiems junginiams artimesnę dalį. Tačiau toks ekstraktas nėra tas pats, kas garais distiliuotas eterinis aliejus. Jų cheminė sudėtis, kvapo profilis ir naudojimo savybės gali skirtis.

Pilnieji CO2 ekstraktai

Pilnasis CO2 ekstraktas paprastai apima platesnę, mažiau lakių ir lipofilinių junginių turinčią augalo frakciją. Dėl to jis gali būti tirštesnis, tamsesnės spalvos, turėti daugiau augalui būdingų vaškų ar kitų sunkesnių junginių.

Toks ekstraktas nėra riebaus aliejaus sinonimas. Jo savybės priklauso nuo konkrečios žaliavos ir ekstrakcijos sąlygų. Kai kurie pilnieji ekstraktai gali būti naudojami kosmetikoje ar kvapų kompozicijose, tačiau jų konsistencija ir tirpumas gali skirtis nuo šalto spaudimo aliejų. [1, 2]

Kuo CO2 ekstraktas skiriasi nuo eterinio aliejaus, absoliuto ir šalto spaudimo aliejaus?

Tas pats augalas gali būti siūlomas keliomis formomis. Jos nėra tiesiogiai pakeičiamos tarpusavyje, nes skiriasi jų išgavimo būdas ir cheminis profilis.

CO2 ekstraktų, absoliutų ir eterinių aliejų kvapas gali būti nevienodas net tada, kai jie išgauti iš to paties augalo. Taip nutinka todėl, kad skirtingi metodai išgauna nevienodą junginių spektrą. Tai nėra automatinė kokybės hierarchija, bet svarbus skirtumas renkantis produktą konkrečiai paskirčiai. [2, 3]

CO2 ekstrakcijos privalumai ir ribotumai

CO2 ekstrakcija turi savybių, dėl kurių ji plačiai naudojama augalinių ekstraktų gamyboje:

• keičiant proceso sąlygas galima reguliuoti išgaunamų junginių profilį;
• galima dirbti santykinai žemesnėje temperatūroje nei kai kuriuose tradiciniuose procesuose;
• sumažinus slėgį CO2 vėl tampa dujomis ir atsiskiria nuo ekstrakto;
• procesas gali būti vykdomas uždarame CO2 cikle ir mažiau priklausyti nuo įprastų organinių tirpiklių.

Vis dėlto šis metodas turi ir ribotumų. Grynas CO2 netinka vienodai gerai visiems augalo junginiams, o ekstrakcijos rezultatą stipriai lemia pasirinkti parametrai. Taip pat reikalinga aukšto slėgio įranga bei energija procesui palaikyti.

Dėl šių priežasčių CO2 ekstrakcijos nereikėtų vadinti savaime netaršia ar universaliai geriausia technologija. Jos poveikis aplinkai priklauso nuo viso proceso organizavimo, naudojamos energijos, žaliavos ir gamybos masto. [1, 4]

Ką CO2 ekstrakcija pasako apie produktą, o ko nepasako?

CO2 ekstrakcijos būdas gali padėti suprasti, kodėl produkto sudėtis ir konsistencija skiriasi nuo to paties augalo eterinio aliejaus ar šalto spaudimo aliejaus. Tačiau vien šis užrašas nepasako visko apie produkto kokybę, saugumą, veiksmingumą ar tinkamumą konkrečiam naudojimui.

Renkantis produktą svarbu patikrinti:

• botaninį augalo pavadinimą;
• iš kokios augalo dalies jis gautas;
• INCI sudėtį;
• ar nurodytas ekstrakto tipas;
• gamintojo rekomenduojamą naudojimo būdą;
• laikymo sąlygas ir, jei prieinama, partijos analizę.

Natūralių augalinių ekstraktų vertė slypi jų įvairovėje. Skirtingos išgavimo technologijos leidžia pasirinkti produktą pagal norimą aromatą, tekstūrą ar paskirtį, o ne pagal vieną visiems atvejams taikomą „geriausio“ metodo kriterijų.

Dažniausi klausimai apie CO2 ekstraktus

Ar CO2 ekstraktas yra eterinis aliejus?

Nebūtinai. CO2 ekstraktas ir eterinis aliejus gali būti išgauti iš to paties augalo, tačiau skiriasi jų gamybos būdas bei sudėtis. Todėl produkto paskirtį ir naudojimą reikėtų vertinti pagal konkretaus gaminio informaciją.

Ar CO2 ekstraktuose lieka tirpiklio?

Jei ekstrakcijai naudojamas tik CO2, sumažinus slėgį jis vėl tampa dujomis ir atsiskiria nuo ekstrakto. Vis dėlto produkto aprašyme verta patikrinti, ar procese naudoti ko-tirpikliai, ir vadovautis gamintojo pateikta specifikacija.

Ar CO2 ekstraktas visada yra stipresnis ar geresnis?

Ne, nes jo sudėtis ir koncentracija priklauso nuo augalo bei ekstrakcijos sąlygų. CO2 ekstraktas gali skirtis nuo eterinio aliejaus aromatu ar sudėtimi, tačiau tai savaime nereiškia didesnio veikliųjų medžiagų kiekio ar universaliai geresnės kokybės.

Šaltiniai

[1] Khaw, K. Y., Parat, M. O., Shaw, P. N., Falconer, J. R. Solvent Supercritical Fluid Technologies to Extract Bioactive Compounds from Natural Sources: A Review. Molecules, 2017. https://www.mdpi.com/1420-3049/22/7/1186
[2] Uwineza, P. A., Waśkiewicz, A. Recent Advances in Supercritical Fluid Extraction of Natural Bioactive Compounds from Natural Plant Materials. Molecules, 2020. https://www.mdpi.com/1420-3049/25/17/3847
[3] Capuzzo, A., Maffei, M. E., Occhipinti, A. Supercritical Fluid Extraction of Plant Flavors and Fragrances. Molecules, 2013. https://www.mdpi.com/1420-3049/18/6/7194
[4] Chemat, F., Abert Vian, M., Cravotto, G. Green Extraction of Natural Products: Concept and Principles. International Journal of Molecular Sciences, 2012. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22942724/

Rūta Simanavičienė

Kvapų namų bendraįkūrėja ir laboratorijos vadovė

Rūta Simanavičienė – visuomenės sveikatos magistrė, aromaterapijos ir eterinių aliejų ekspertė, „Kvapų namų“ įkūrėja bei laboratorijos vadovė.