Hydrodestylacja jako metoda pozyskiwania olejków eterycznych

Hydrodestylacja to destylacja z wodą/parą wodną. Surowiec roślinny (płatki kwiatów, liście, nasiona, korzenie, kora) zanurzany jest w wodzie, z której powstaje para wodna. Całość jest ogrzewana, a lotne składniki odprowadzane są w postaci pary do chłodnicy, gdzie ulegają skropleniu i rozdzieleniu. Możliwe jest także ekstrahowanie olejku eterycznego z wybranego surowca przez poddanie go działaniu pary wodnej wprowadzonej do naczynia przez rurkę.

Aparat Clevengera – aparat do hydrodestylacji olejków eterycznych

Na świecie stosuje się dwa aparaty do hydrodestylacji: urządzenie Derynga i urządzenie Clevengera (aparat Clevengera). Farmakopea Polska, czyli dokument określający podstawowe wymagania jakościowe oraz metody badania produktów leczniczych i ich opakowań, oraz surowców farmaceutycznych w naszym kraju, zaleca obecnie stosowanie aparatu Clevengera. Przez wiele lat w naszym kraju wykorzystywany był aparat Derynga, podczas gdy farmakopee w różnych krajach zalecały aparat typu Clevengera.

Dzięki ujednoliceniu norm poprzez wprowadzenie Farmakopei Europejskiej, zaistniała konieczność dostosowania w Polsce wymagań dotyczących oznaczania zawartości olejku eterycznego. Farmakopea Polska VII (2006) wprowadziła wymóg używania aparatu Clevengera, a Farmakopea VIII (2008) podała stosowne wymagania dla substancji roślinnych olejkowych. 

Aparat Clevengera – budowa

Aparat Clevengera składa się z kolby okrągłodennej i nasadki Clevengera zaopatrzonej w skraplacz typu „zimny palec”. Zawartość kolby utrzymywana jest w stanie wrzenia, a powstająca para wodna wraz z olejkami eterycznymi zostaje odprowadzona na chłodnicę, gdzie zostaje skroplona na dwie odrębne fazy: w dolnej fazie woda zostaje zawrócona do kolby, a olejek zostaje zgromadzony na powierzchni wody w odbieralniku. Cały proces trwa około 3 godzin, a po jego zakończeniu objętość olejku odczytuje się ze skalibrowanej części odbieralnika.

Hydrodestylacja – zalety

Hydrodestylacja jest powszechną techniką w celu wyizolowania olejku np. w przemyśle perfumeryjnym. Najpoważniejszym problem, który wiąże się z tego rodzaju destylacją jest fakt, że potrzeba ogromnych ilości materiału roślinnego aby ekstrahować olejki eteryczne na skalę przemysłową.

Zalety hydrodestylacji

• używanie wody jako rozpuszczalnika
• stosunkowo prosta aparatura
• otrzymany produkt jest wolny od domieszek rozpuszczalników organicznych

Inne metody pozyskiwania olejków eterycznych

Obok hydrodestylacji, do pozyskiwania olejków eterycznych używa się także takich metod jak wytłaczanie na zimno, SFE, ASE, SFME, UAHD.

Wytłaczanie na zimno

Metoda ta wykorzystywana jest głównie w przemyśle spożywczym (olej z nasion chia, z czarnuszki, z oliwek, z rzepaku, lniany, z wiesiołka, z pestek dyni, ziaren sezamu i inne) i perfumeryjnym dla (olejki z owoców cytrusowych). Polega na tym, że olejek uwalniany jest ze zbiorników olejkowych pod wpływem działającego ciśnienia i zbierany do kolektora. Jako że metoda nie wymaga użycia wysokiej temperatury (nie przekracza 40° C), parametry biochemiczne olejków i olejów pozostają niezmienione nawet w minimalnym stopniu. 

SFE (Supercritical Fluid Extraction), czyli ekstrakcja rozpuszczalnikiem w stanie nadkrytycznym

To metoda pozyskiwania ekstraktów roślinnych bez użycia niebezpiecznych chemikaliów i rozpuszczalników, które mogłyby zanieczyścić finalny produkt. Najczęściej stosowanym płynem w stanie nadkrytycznym jest dwutlenek węgla, który w powyższych warunkach zachowuje się jak organiczny rozpuszczalnik. Prowadzenie ekstrakcji w stanie nadkrytycznym wymaga jednak zastosowania drogiej wysokociśnieniowej aparatury oraz ponoszenia znacznych nakładów na sprężenie rozpuszczalnika.

Ekstrakcja CO2 bywa nazywana zieloną chemią, ponieważ jest to proces możliwie czysty i bezpieczny, pozbawiony negatywnego wpływu na środowisko naturalne: po zakończonym procesie CO2 ulatnia się bez śladu, sam proces przebiega natomiast bez dostępu powietrza, a więc pozyskiwane składniki nie podlegają przemianom oksydacyjnym.

ASE (Accelerate Solvent Extraction), czyli przyśpieszona ekstrakcja rozpuszczalnikiem

Dzięki zastosowaniu podwyższonego ciśnienia metoda ta pozwala na przeprowadzenie procesu ekstrakcji nawet w temperaturze znacznie przewyższającej temperaturę wrzenia danego rozpuszczalnika pod ciśnieniem atmosferycznym. Efekty są porównywalne z metodą hydrodestylacji. 

SFME (Solvent-free Microwave), czyli ekstrakcja bez użycia rozpuszczalników

W metodzie tej materiał roślinny umieszczany jest w reaktorze mikrofalowym bez wody czy rozpuszczalników organicznych, gdzie jest ogrzewany poprzez generowanie polem mikrofalowym wzrostu temperatury cząsteczek wody w nim się znajdujących. Zaletą jest krótki czas ekstrakcji oraz brak konieczności stosowania rozpuszczalników. 

UAHD (Ultrasound Acceletated Hydrodistillation), czyli destylacja wspomagana falami ultradźwiękowymi

To metoda opracowana w Katedrze i Zakładzie Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych UM w Lublinie. Metoda ta oprócz czynnika termicznego, do rozerwania i uwolnienia związków lotnych wykorzystuje ultradźwięki. Analiza wykazała, że uzyskane w ten sposób olejki eteryczne mają wyższe zawartości niektórych składników lotnych w porównaniu z otrzymanymi innymi metodami co może mieć wpływ na ich potencjalne właściwości terapeutyczne.

Podsumowanie

Pozyskiwanie olejków eterycznych z roślin może odbywać się różnymi metodami. Metoda pozyskiwania olejku ma zasadniczy wpływ na jego właściwości. Wysoka temperatura podczas procesu hydrodestylacji olejków eterycznych może być przyczyną rozkładu niektórych substancji chemicznych, natomiast przy ekstrakcji rozpuszczalnikami minimalne ilości rozpuszczalnika mogą pozostać w olejku.