ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ НАДКРИТИЧНОЇ СО2-ЕКСТРАКЦІЇ ПРЯНОЩІВ ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ У ХАРЧОВІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2026.1.12Ключові слова:
надкритична екстракція, вуглекислота, ефірні олії, натуральний продукт, прянощі, екстракт, коріандр, чорний перець, мускат, розмаринАнотація
У представленій оглядовій статті проведено системний аналіз сучасного стану та перспектив застосування технології надкритичної СО₂-екстракції для отримання екст-рактів із пряно-ароматичної сировини з метою використання їх у харчовій промисло-вості. Актуальність дослідження зумовлена стрімким зростанням споживчого попиту на харчові продукти з натуральним складом («clean label»), що вимагає від виробників повної відмови від традиційних олеорезинів, отриманих за допомогою синтетичних ор-ганічних розчинників. У роботі детально розглянуто фізико-хімічні основи флюїдної екстракції діоксидом вуглецю, яка поєднує високу селективність, енергоефективність та можливість збереження термолабільних біологічно активних сполук у їхньому на-тивному стані.
Проведено критичний порівняльний аналіз трьох основних видів екстрактів: олеорезинів, ефірних олій та надкритичних СО₂-екстрактів. Авторами виділено ключові переваги СО₂-технології, зокрема відсутність окисних процесів, мікробіологічну чисто-ту кінцевого продукту та шроту, можливість гнучкого регулювання властивостей екс-трагента шляхом зміни параметрів тиску та температури. В ході аналізу встановлено, що більшість існуючих наукових праць фокусуються на максимізації загального виходу екстракту, тоді як питання цілеспрямованого отримання продуктів із заданим співвідношенням летких (ароматичних) та нелетких (смакових) фракцій залишається недостатньо вивченим.
В огляді деталізовано специфіку надкритичної переробки таких розповсюдже-них прянощів, як коріандр, чорний перець, мускатний горіх та розмарин. Зокрема, обґрунтовано необхідність контролю вмісту ліналоолу в коріандрі, піперину в чорному перці, мацелігнану в мускатному горіху та фенольних дитерпенів (карнозової кислоти та карнозолу) у розмарині. Особливу увагу приділено проблемі відсутності єдиних га-лузевих стандартів для кількісного визначення ефірних олій у складі СО₂-екстрактів, що ускладнює їхню стандартизацію під час розробки рецептур комплексних смако-ароматичних сумішей для м’ясної та кондитерської галузей.
Наукова новизна роботи підкріплена посиланням на результати власних експе-риментальних досліджень авторів, у яких продемонстровано можливість отримання екстракту коріандру з виходом 9,0 % та вмістом ефірних олій на рівні 28 %, що за фізи-ко-хімічними показниками ідентично олеорезину, але перевершує його за чистотою та безпечністю. Запропоновано концепцію двостадійної селективної екстракції, яка дозво-ляє з однієї загрузки сировини отримувати окремо фракції ароматизаторів та натураль-них антиоксидантів. Практичне значення огляду полягає у формуванні наукового підґрунтя для заміни синтетичних добавок натуральними аналогами, що сприятиме підвищенню конкурентоспроможності вітчизняної харчової продукції на міжнародному ринку.
Посилання
Hartmann C., Siegrist M. European consumer healthiness evaluation of “free-from” labelled food products. Food Quality and Preference. 2018. Vol. 68. P. 377–388. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2017.12.009.
Perrut M., Perrut V. Supercritical fluid applications in the food industry. Gases in Agro-Food Processes. Academic Press. 2019. P. 483–509. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812465-9.00020-7.
Manzoor S. Advantages of essential oil extraction using supercritical fluid: process optimization and effect of processing parameters. Essential Oils: Extraction Methods and Ap-plications. 2023. P. 685–705. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119829614.ch31.
Brunner G. Supercritical fluids: technology and application to food processing. Journal of Food Engineering. 2005. Vol. 67. No. 1–2. P. 21–33. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.05.060.
Nayik G. A., Gull A., Ganaie T. A. Handbook of Oleoresins: Extraction, Character-ization, and Applications. Boca Raton. CRC Press. 2022.
Capuzzo A., Maffei M. E., Occhipinti A. Supercritical fluid extraction of plant fla-vors and fragrances. Molecules. 2013. Vol. 18. No. 6. P. 7194–7238. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules18067194.
Patil M. A. Supercritical fluid technology: recent trends in food processing. Ad-vances in Food Process Engineering. 2023. P. 25–44.
Iras A. Comparative evaluation of vegetable oils obtained by supercritical extrac-tion and conventional techniques. International Journal of Food Science and Technology. 2021. Vol. 56. No. 9. P. 4496–4505. DOI: https://doi.org/10.1111/ijfs.15098.
Modupalli N., Natarajan V. Application of supercritical fluid extraction in spices. Applications of Supercritical Fluid Extraction in Food Processing. Apple Academic Press. 2025. P. 175–195.
DSTU ISO/TR 210:2006. Olii efirni. Nastanovy shchodo pakuvannia, kondytsi-iuvannia ta zberihannia. Kyiv. Derzhspozhyvstandart Ukrainy.
DSTU ISO 6571:2014. Prianoshchi, prypravy i travy. Vyznachennia vmistu efirnoi olii. Kyiv. DP «UkrNDNTs».
ISO 6571:2008. Spices, condiments and herbs. Determination of volatile oil con-tent. Geneva. International Organization for Standardization. 2008.
Kniaziuk O. V., Kniaziuk R. A. Osoblyvosti rostu ta produktyvnist koriandru posivnoho zalezhno vid strokiv sivby. Ahrobiolohiia. 2016. No. 2. P. 104–108.
Zambelli R. A. Chemical, functional and nutritional properties of coriander. The Chemistry Inside Spices and Herbs. Bentham Science Publishers. 2024. P. 19–43. DOI: https://doi.org/10.2174/97898151968321240401.
Silva F., Domeño C., Domingues F. C. Coriandrum sativum L.: characterization and applications. Nuts and Seeds in Health and Disease Prevention. Academic Press. 2020. P. 497–519. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818553-7.00035-8.
Ramadan M. F., ed. Handbook of Coriander (Coriandrum sativum). Boca Raton. CRC Press. 2023. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003204626.
Zeković Z., Bera O., Đurović S., Pavlić B. Supercritical fluid extraction of corian-der seeds. The Journal of Supercritical Fluids. 2017. Vol. 125. P. 88–95. DOI: https://doi.org/10.1016/j.supflu.2017.02.006.
Mhemdi H., Rodier É., Kechaou N., Fages J. Selective extraction of fats and es-sential oil from coriander seeds. Journal of Food Engineering. 2011. Vol. 105. No. 4. P. 609–616. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.03.030.
Zeković Z., Pavlić B., Cvetanović A., Đurović S. Supercritical extraction of cori-ander seeds. Industrial Crops and Products. 2016. Vol. 94. P. 353–362. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.09.008.
Grosso C. Supercritical CO₂ extraction of volatile oil from coriander seeds. Food Chemistry. 2008. Vol. 111. No. 1. P. 197–203. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.03.03.
Geed S. R., Singh R. P., Rai B. N. Recent development of extraction processes of coriander oil. International Journal of Engineering and Advanced Technology. 2014. Vol. 6.
Dima C. Supercritical CO₂ extraction of Coriandrum sativum L. essential oil. Journal of Food Process Engineering. 2015. Vol. 39. No. 2. P. 204–211. DOI: https://doi.org/10.1111/jfpe.12218.
Shrirame B. S. Optimization of supercritical extraction of coriander seed. Journal of Essential Oil Bearing Plants. 2018. Vol. 21. No. 2. P. 330–344. DOI: https://doi.org/10.1080/0972060X.2018.1470943.
Гетьман П. В., Півень О. М. Технологія СО₂-екстракції насіння коріандру. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях. 2025. № 2. С. 71–77. DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2025.02.10.
Wulandari W. Black pepper (Piper nigrum L.): botanical aspects and activities. In-ternational Journal of Pharmaceutical Sciences and Medicine. 2021.
Milenković A. N., Stanojević L. P. Black pepper: chemical composition and ac-tivities. Advanced Technologies. 2021. Vol. 10. No. 2. P. 40–50. DOI: https://doi.org/10.5937/savteh2102040M.
Perakis C., Louli V., Magoulas K. Supercritical fluid extraction of black pepper oil. Journal of Food Engineering. 2005. Vol. 71. No. 4. P. 386–393. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.10.049.
Andrade K. S., Trivellin G., Ferreira S. R. S. Piperine-rich extracts obtained by high-pressure methods. The Journal of Supercritical Fluids. 2017. Vol. 128. P. 370–377. DOI: https://doi.org/10.1016/j.supflu.2017.05.001.
Dang Q. T., Phan N. N. Optimization of supercritical CO₂ extraction of black pep-per oleoresin. International Food Research Journal. 2014. Vol. 21. No. 4.
Luca S. V. Supercritical CO₂ extraction of spices. Food Chemistry. 2023. Vol. 406. Article 135090. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.135090.
Getman P. V., Piven O. M. Development of technology for supercritical CO₂ ex-tract of black pepper. MicroCAD-2025. Харків. НТУ «ХПІ». 2025. С. 674.
Verma N. K., Singh A. K., Maurya A. Myristica fragrans: a brief review. EAS Journal of Pharmacy and Pharmacology. 2021. Vol. 3. No. 5. P. 133–137. DOI: https://doi.org/10.36349/easjpp.2021.v03i05.004.
Shah M., Dave K., George I. A. Nutmeg seeds. Medicinal Spice and Condiment Crops. CRC Press. 2024. P. 325–345.
Ali T. M., Butt N. A., Shaikh M. Characterization and extraction techniques of nutmeg oleoresin. Handbook of Oleoresins. CRC Press. 2022. P. 187–233.
Al-Rawi S. S. Comparison of yields and quality of nutmeg butter. Journal of Food Engineering. 2013. Vol. 119. No. 3. P. 595–601. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.06.029.
Syukri D. Characterization of nutmeg essential oil by different extraction methods. ISOTOBAT 2025. 2025.
Chatterjee S., Gupta S., Variyar P. S. Comparison of essential oils of nutmeg. Nat-ural Product Communications. 2015. Vol. 10. No. 8. DOI: https://doi.org/10.1177/1934578X1501000833.
Machmudah S. Supercritical CO₂ extraction of nutmeg oil. The Journal of Super-critical Fluids. 2006. Vol. 39. No. 1. P. 30–39. DOI: https://doi.org/10.1016/j.supflu.2006.01.007.
Sheikh S. A. Antioxidant potential of nutmeg oils. Journal of Food Science and Technology. 2025.
Malik T. Nutmeg nutraceutical constituents. Journal of Food Processing and Preservation. 2022. Vol. 46. No. 6. Article e15848. DOI: https://doi.org/10.1111/jfpp.15848.
Tariq D. Nutmeg beyond spice. Food Science and Nutrition. 2025. Vol. 13. No. 10. Article e71053. DOI: https://doi.org/10.1002/fsn3.71053.
Aziz E. Rosemary species: phytochemicals and applications. South African Jour-nal of Botany. 2022. Vol. 151. P. 3–18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.09.026.
De Macedo L. M. Rosemary and its topical applications. Plants. 2020. Vol. 9. No. 5. Article 651. DOI: https://doi.org/10.3390/plants9050651.
Hammer M., Junghanns W. Rosmarinus officinalis L. Medicinal, Aromatic and Stimulant Plants. Springer. 2020. P. 501–521. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-38792-1_15.
Nieto G., Ros G., Castillo J. Antioxidant and antimicrobial properties of rosemary. Medicines. 2018. Vol. 5. No. 3. Article 98. DOI: https://doi.org/10.3390/medicines5030098.
Sasikumar B. Rosemary. Handbook of Herbs and Spices. Woodhead Publishing. 2012. P. 452–468. DOI: https://doi.org/10.1533/9780857095671.452.
Sánchez-Camargo A. P., Herrero M. Rosemary as a functional ingredient. Current Opinion in Food Science. 2017. Vol. 14. P. 13–19. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cofs.2016.12.003.
Wollinger A. Antioxidant activity of rosemary distillation residues. Comptes Ren-dus Chimie. 2016. Vol. 19. No. 6. P. 754–765. DOI: https://doi.org/10.1016/j.crci.2015.12.014.
Carvalho R. N. Jr. Supercritical fluid extraction from rosemary. The Journal of Supercritical Fluids. 2005. Vol. 35. No. 3. P. 197–204. DOI: https://doi.org/10.1016/j.supflu.2005.01.009.
Zermane A. Optimization of rosemary essential oil extraction. Comptes Rendus Chimie. 2016. Vol. 19. No. 4. P. 538–543. DOI: https://doi.org/10.1016/j.crci.2015.08.011.
Larkeche O. Optimization of hydrodistillation of rosemary oil. International Jour-nal of Energy Optimization and Engineering. 2020. Vol. 9. No. 3. P. 51–61. DOI: https://doi.org/10.4018/IJEOE.2020070104.
Vicente G. Supercritical CO₂ extraction of antioxidants from rosemary. Journal of Oleo Science. 2012. Vol. 61. No. 12. P. 689–697. DOI: https://doi.org/10.5650/jos.61.689.
Manikyam H. K., Dhanaseelan J., Mani J. Supercritical CO₂ extraction of carnosic acid from rosemary. Chemical Science International Journal. 2024. Vol. 33. No. 6. P. 16–25. DOI: https://doi.org/10.9734/CSJI/2024/v33i6920.
Luca S. V. Value-added compounds from rosemary by-products. Antioxidants. 2023. Vol. 12. No. 2. Article 244. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox12020244
