Metody ekstrakcji surowców roślinnych – jak sposób pozyskiwania wpływa na jakość ekstraktu? 

Metody ekstrakcji surowców roślinnych

Dwa ekstrakty z tej samej rośliny nie muszą być równoważnymi surowcami. Mogą różnić się zawartością markerów, profilem związków towarzyszących, barwą, rozpuszczalnością, stabilnością, a nawet aktywnością biologiczną. A sama ekstrakcja surowców znacząco wpływa na jakość końcowego produktu (1,2). 

Dla producenta nazwa gatunkowa w specyfikacji surowca jest więc dopiero początkiem poszukiwań. Jak wybrać ekstrakt odpowiedni do kosmetyku, żywności lub suplementu diety? Najpierw trzeba określić, na których związkach i właściwościach najbardziej nam zależy, a potem szukać surowca pozyskanego w sposób najlepiej zachowujący te substancje. 

Co to jest ekstrakcja i co właściwie oznacza jakość ekstraktu? 

Ekstrakcja polega na przeniesieniu wybranych składników z matrycy roślinnej do rozpuszczalnika lub innej fazy odbierającej (3,4). Jej przebieg zależy m.in. od: 

  • rozpuszczalności związków,  
  • powierzchni styku faz,  
  • temperatury,  
  • czasu ekstrakcji 
  • i przepływu masy ekstrahowanej substancji (2,4,5). 

Czym jest ekstrakt roślinny dobrej jakości? Nie zawsze to ten, którego uzyskano najwięcej! Wydajność mówi, jaka masa produktu powstała z określonej ilości surowca, ale nie wyjaśnia, ile pożądanych substancji zawiera, co wyekstrahowano razem z nimi ani czy zachowały aktywność. Wysoka wydajność może wynikać z dużego udziału cukrów, białek, wosków lub barwników, a nie obecności kluczowego składnika. 

Ponieważ metody ekstrakcji wpływają na skład ekstraktów, nie powinno się automatycznie utożsamiać wyników badań nad jednym ekstraktem z innym preparatem z tego samego gatunku rośliny (1). 

Jakość obejmuje zatem tożsamość botaniczną, profil fitochemiczny, zawartość markerów, czystość, stabilność, powtarzalność partii oraz przydatność technologiczną. Dobrze ujmuje to koncepcja „product by process”: ekstrakt definiuje kontrolowany sposób wytwarzania od warunków hodowli rośliny po końcowy produkt (1).  

Jakość zaczyna się na długo przed ekstrakcją 

Żadna technologia nie skompensuje niekontrolowanej jakości materiału wejściowego. Znaczenie mają: 

  • odmiana lub chemotyp,  
  • część rośliny,  
  • miejsce uprawy,  
  • termin zbioru,  
  • przechowywanie  
  • oraz czas do przetworzenia (1,2). 

Istotne są też metody suszenia i utrwalania roślin. Intensywne ogrzewanie może obniżyć zawartość związków termolabilnych i lotnych, a nadmiar wody sprzyja reakcjom enzymatycznym i rozwojowi mikroorganizmów (2,4). Liofilizacja dobrze chroni profil metabolitów, ale jest kosztowna, co może podnosić cenę surowca(4).

W jednym badaniu suszenie wodnego ekstraktu z pędów Arthrocnemum macrostachyum w suszarce spowodowało utratę do 27% wykrytych właściwości molekularnych w porównaniu z liofilizacją. Dla ekstraktu wodno-etanolowego było to 3%, co pokazuje zależność efektu suszenia od rodzaju rozpuszczalnika (6).

Rozdrobnienie zwiększa powierzchnię kontaktu i zwykle przyspiesza proces (4). Bardzo drobny proszek może jednak utrudniać proces oddzielania zbyt małych cząstek od rozpuszczalnika ekstrakcyjnego. W konsekwencji otrzymany ekstrakt staje się mętny, a na dnie naczynia gromadzi się trudny do odfiltrowania osad (7).  

Dodatkowo, intensywne uszkodzenie struktur komórkowych podczas rozdrabniania nasila współekstrakcję zanieczyszczeń (8). Stopień rozdrobnienia powinien więc być parametrem specyfikacji (4).

Konwencjonalne metody otrzymywania ekstraktów roślinnych 

Maceracja, perkolacja, napar i odwar to proste, dobrze poznane i ekonomiczne metody (2,3,5). Maceracja opiera się na dłuższym kontakcie surowca z rozpuszczalnikiem, zwykle bez intensywnego ogrzewania. Może chronić część związków termolabilnych, ale trwa długo i często wymaga większych ilości rozpuszczalnika (2,5,9). 

Napar i odwar wykorzystują wodę oraz podwyższoną temperaturę, dlatego odzyskują głównie składniki polarne. Ciepło ułatwia ich uwalnianie, ale może też przyspieszać hydrolizę, utlenianie lub ulatnianie (2,4,5). Samo określenie „ekstrakt wodny” nie opisuje więc procesu wystarczająco dokładnie. 

Ekstrakcja metodą Soxhleta polega na wielokrotnym przemywaniu materiału gorącym rozpuszczalnikiem. Jest wydajna, lecz długi czas, zużycie energii i ekspozycja związków na wysoką temperaturę ograniczają jej użyteczność przemysłową (2,8).  

Hydrodestylacja i destylacja z parą wodną służą głównie do otrzymywania olejków eterycznych. Izolują inną frakcję niż ekstrakcja polifenoli czy polisacharydów. Wysoka temperatura i długi czas trwania procesu mogą negatywnie wpływać na jakość olejków, powodując ich termiczny rozkład, utlenienie lub hydrolizę wrażliwych składników (np. nienasyconych estrów) (2,10). 

Ekstrakcja wspomagana: ultradźwięki, mikrofale, ciśnienie i CO2 

Nowoczesne sposoby ekstrakcji intensyfikują przepływ masy ekstrahowanej substancji. Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) wykorzystuje kawitację: pęcherzyki ułatwiają naruszenie struktur komórkowych oraz penetrację materiału przez rozpuszczalnik. Proces może trwać krócej niż maceracja, ale wymaga kontroli mocy, czasu i temperatury. Zbyt intensywna sonikacja może degradować niektóre składniki (2,8). 

Ekstrakcja wspomagana mikrofalami (MAE) szybko ogrzewa materiał zawierający cząsteczki polarne. Wzrost ciśnienia wewnątrz komórek pomaga naruszyć ich ściany i uwolnić metabolity. MAE może zwiększyć wydajność i skrócić proces, lecz nierównomierne ogrzewanie lub nadmiar energii zagraża związkom termolabilnym (2,8). 

Ekstrakcja cieczą pod ciśnieniem (PLE) wykorzystuje ciekły rozpuszczalnik w podwyższonej temperaturze i pod ciśnieniem, co zmienia jego lepkość oraz zdolność rozpuszczania (7,10). Podwyższona temperatura stosowana w PLE (często w zakresie 100–200°C) dostarcza energii niezbędnej do zerwania wiązań między ligniną a kwasami fenolowymi, a nawet do degradacji samej ligniny (11).  

A ponieważ w tkankach roślinnych ilość związków fenolowych związanych z polimerami ścian komórkowych może dwukrotnie przewyższać ilość wolnych polifenoli, proces ten uwalnia dodatkową pulę substancji czynnych, co bezpośrednio wpływa na bogactwo profilu fitochemicznego ekstraktu (11). 

Ekstrakcja PLE umożliwia uzyskanie wysokiej selektywności. W niższych temperaturach ekstrahują się głównie polarne związki fenolowe, natomiast wyższe temperatury umożliwiają skuteczną ekstrakcję składników średnio- i słabo polarnych (np. kwasu karnozowego) (11). 

Dodatkowo PLE chroni wysoce podatne na utlenianie składniki (np. katechiny). Mimo ochronnych zalet, metoda ta  stwarza ryzyko degradacji termolabilnych związków, tj. flawonoidy i antocyjany oraz powstawania mutagennych i toksycznych produktów reakcji Maillarda (11). 

Ekstrakcja nadkrytycznym CO2 (SFE) sprawdza się przy ekstrakcji składników lipofilowych i lotnych, np. lipidów i terpenów. CO2 łatwo oddzielić od produktu, metoda nie pozostawia więc rozpuszczalników (2,3,10).

Ekstrakcja enzymatyczna wykorzystuje enzymy do rozkładu celulozy, hemiceluloz lub pektyn ściany komórkowej (5). Chroni wrażliwe substancje czynne przed degradacją termiczną (7). Metoda ta jest bezkonkurencyjna w odzyskiwaniu substancji, które konwencjonalnie są trudne do wyizolowania ze względu na ich powiązanie z matrycą komórkową: 

Metody hybrydowe łączą np. enzymy z UAE albo ultradźwięki z mikrofalami. Mogą poprawić selektywność, ale zwiększają liczbę parametrów krytycznych (2,4,7) . 

Rozpuszczalnik warunkuje profil chemiczny ekstraktu 

Zasada „podobne rozpuszcza się w podobnym” jest tutaj punktem wyjścia. Woda dobrze ekstrahuje związki polarne, a etanol poszerza zakres odzyskiwanych składników. Ich mieszaniny często łączą właściwą polarność z dobrym pęcznieniem matrycy. W badaniu dwóch gatunków gojnika 70-procentowy etanol najskuteczniej odzyskiwał kilka klas fitoskładników, ale nie jest to uniwersalna metoda (12). 

Rozpuszczalnik trzeba dobierać do celu i rynku. Metanol może dawać dobrą zawartość danego związku, ale nie jest właściwym wyborem do ekstrakcji składnika żywności lub suplementu. W produkcji liczą się również odzysk rozpuszczalnika, jego pozostałości, wpływ na cechy sensoryczne oraz zgodność z wymaganiami kategorii produktu. 

Temperatura i czas: więcej nie zawsze znaczy lepiej 

Wyższa temperatura ekstrakcji przyspiesza dyfuzję, obniża lepkość rozpuszczalnika i zwiększa rozpuszczalność wielu związków. Może jednak uruchamiać utlenianie, hydrolizę, izomeryzację lub reakcje Maillarda. Wzrost „całkowitej zawartości fenoli” nie musi oznaczać zachowania natywnych polifenoli ani większej aktywności antyoksydacyjnej (11).

Początkowo dłuższy czas ekstrakcji zwiększa uzysk, lecz po osiągnięciu równowagi korzyść maleje, a ryzyko degradacji i współekstrakcji rośnie (2,10).  

Jak metoda ekstrakcji surowca wpływa na jakość kosmetyków, żywności i suplementów? 

W kosmetyku ekstrakt musi być aktywny i zgodny z bazą formulacji. Proces ekstrakcji wpływa na jego rozpuszczalność, barwę, zapach, pH, osad oraz stabilność oksydacyjną. Bogatszy ekstrakt może zarazem silniej barwić emulsję lub ją destabilizować. Surowiec trzeba oceniać w docelowej recepturze, a nie tylko w teście in vitro. 

W żywności liczą się smak, zgodność z matrycą, odporność na pasteryzację oraz dopuszczalność procesu. Pozyskiwanie ekstraktów roślinnych ze skórek, wytłoków lub liści wymaga również kontroli zanieczyszczeń. 

W suplementach kluczowe są tożsamość, standaryzacja i powtarzalność. Ten sam marker nie gwarantuje identycznego profilu związków towarzyszących. Proces może zmieniać właściwości farmakologiczne i biodostępność, czego przykładem są różnice między ekstraktami z liści miłorzębu (1). Dowody dotyczące konkretnego ekstraktu są więc cenniejsze niż ogólne odwołanie do nazwy rośliny. 

Ważnym aspektem dla producentów jest również ekologia. „Zielona ekstrakcja” powinna uwzględniać zużycie energii i wody, odzysk rozpuszczalnika, wydajność oraz skalowanie, a nie tylko zamianę rozpuszczalnika na bardziej ekologiczny (10). 

O co zapytać dostawcę ekstraktu roślinnego? 

Przed wyborem surowca warto sprawdzić: 

  • pełną nazwę botaniczną, część rośliny, pochodzenie i sposób przygotowania materiału; 
  • stosunek surowiec-ekstrakt (DER) oraz informację, czy dotyczy on ekstraktu natywnego, czy produktu z nośnikiem; 
  • rodzaj i stężenie rozpuszczalnika ekstrakcyjnego, metodę ekstrakcji oraz sposób zagęszczania i suszenia; 
  • marker standaryzacji, zakres zawartości i zwalidowaną metodę analityczną, najlepiej uzupełnioną fingerprintem chromatograficznym; 
  • rodzaj i udział nośników lub substancji pomocniczych, np. maltodekstryny albo krzemionki; 
  • specyfikację zanieczyszczeń, pozostałości rozpuszczalników, kryteria mikrobiologiczne i dane stabilności; 
  • wyniki porównania co najmniej kilku partii oraz informacje o zmianach w procesie i źródłach surowca. 

Ta dokumentacja pozwala odróżnić ekstrakty, które w opisach na stronie wyglądają podobnie, ale technologicznie są różnymi składnikami. 

Podsumowanie 

Nie istnieje jedna najlepsza metoda ekstrakcji surowców roślinnych. Maceracja może pasować do wrażliwej frakcji, UAE lub MAE – gdy liczy się czas i zużycie rozpuszczalnika, a SFE – gdy celem są związki lipofilowe.  
 
O jakości decyduje zgodność procesu z założonym profilem produktu. Jaki ekstrakt będzie najlepszy do twojego kosmetyku, żywności lub suplementu diety? Wybierz surowiec otrzymywany metodą, która pozwala zachować jak najwięcej aktywnych związków stanowiących podstawę działania docelowego produktu. 


Bibliografia 

1.  Kulić Ž, Lehner MD, Dietz GPH. Ginkgo biloba leaf extract EGb 761® as a paragon of the product by process concept. Front Pharmacol [Internet]. 2022;13:1007746. Dostępne na: https://doi.org/10.3389/fphar.2022.1007746 

2.  Sun S, Yu Y, Jo Y, Han JH, Xue Y, Cho M, i in. Impact of extraction techniques on phytochemical composition and bioactivity of natural product mixtures. Front Pharmacol [Internet]. 2025;16:1615338. Dostępne na: https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1615338 

3.  Yıldırım M, Erşatır M, Poyraz S, Amangeldinova M, Kudrina NO, Terletskaya N V. Green Extraction of Plant Materials Using Supercritical CO2: Insights into Methods, Analysis, and Bioactivity. Plants [Internet]. 2024;13(16):2295. Dostępne na: https://doi.org/10.3390/plants13162295 

4.  Krakowska-Sieprawska A, Kiełbasa A, Rafińska K, Ligor M, Buszewski B. Modern Methods of Pre-Treatment of Plant Material for the Extraction of Bioactive Compounds. Molecules [Internet]. 2022;27(3):730. Dostępne na: https://doi.org/10.3390/molecules27030730 

5.  Alara OR, Abdurahman NH, Ukaegbu CI. Extraction of phenolic compounds: A review. Curr Res Food Sci [Internet]. 2021;4:200–14. Dostępne na: https://doi.org/10.1016/j.crfs.2021.03.011 

6.  ElNaker NA, Daou M, Ochsenkühn MA, Amin SA, Yousef AF, Yousef LF. A metabolomics approach to evaluate the effect of lyophilization versus oven drying on the chemical composition of plant extracts. Sci Rep [Internet]. 2021;11:22679. Dostępne na: https://doi.org/10.1038/s41598-021-02158-6 

7.  Bitwell C, Indra SS, Luke C, Kakoma MK. A review of modern and conventional extraction techniques and their applications for extracting phytochemicals from plants. Sci African [Internet]. 2023;19:e01585. Dostępne na: https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2023.e01585 

8.  Pogorzelska-Nowicka E, Hanula M, Pogorzelski G. Extraction of polyphenols and essential oils from herbs with green extraction methods – An insightful review. Food Chem [Internet]. 2024;460(Pt 1):140456. Dostępne na: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.140456 

9.  El Maaiden E, Bouzroud S, Nasser B, Moustaid K, El Mouttaqi A, Ibourki M, i in. A Comparative Study between Conventional and Advanced Extraction Techniques: Pharmaceutical and Cosmetic Properties of Plant Extracts. Molecules [Internet]. 2022;27(7):2074. Dostępne na: https://doi.org/10.3390/molecules27072074 

10.  Cannavacciuolo C, Pagliari S, Celano R, Campone L, Rastrelli L. Critical analysis of green extraction techniques used for botanicals: Trends, priorities, and optimization strategies – A review. TrAC Trends Anal Chem [Internet]. 2024;173:117627. Dostępne na: https://doi.org/10.1016/j.trac.2024.117627 

11.  Antony A, Farid M. Effect of Temperatures on Polyphenols during Extraction. Appl Sci [Internet]. 2022;12(4):2107. Dostępne na: https://doi.org/10.3390/app12042107 

12.  Mróz M, Malinowska-Pańczyk E, Bartoszek A, Kusznierewicz B. Comparative Study on Assisted Solvent Extraction Techniques for the Extraction of Biologically Active Compounds from Sideritis raeseri and Sideritis scardica. Molecules [Internet]. 2023;28(10):4207. Dostępne na: https://doi.org/10.3390/molecules28104207