Was sind CO2-Extrakte? Mystery & Methods Explained

CO2-Extrakte sind in den letzten zehn Jahren in den Bereichen Lebensmittel, Duft- und Aromastoffe, Pharmazeutika und Nahrungsergänzungsmittel sowie in der Kosmetikindustrie äußerst beliebt geworden. Trotz ihrer Beliebtheit sind CO2-Extrakte selbst für manche Einzelhändler noch ein Rätsel. Wenn Sie also von CO2-Extrakten verblüfft sind, sind Sie nicht allein!

Wir alle kennen wahrscheinlich aus dem Chemieunterricht in der Schule die drei Aggregatzustände von Stoffen: Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe. Das macht durchaus Sinn. Wenn es jedoch um Fachbegriffe aus der Kosmetikchemie wie überkritische Fluide oder Flüssigkristalle geht – die beide im Zusammenhang mit CO2-Extrakten auftauchen – haben wir vielleicht keine Ahnung, was sie bedeuten, oder können uns die beschriebenen Materialien nicht vorstellen.

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, CO2-Extrakte zu verstehen, lesen Sie weiter, denn in diesem Beitrag wollen wir sie für Sie entmystifizieren.

Was ist ein Extrakt?

Es ist klar, dass CO2-Extrakte etwas mit Kohlendioxidgas zu tun haben, aber bevor wir uns damit befassen, wie sie hergestellt werden und warum wir sie in unseren Formulierungen verwenden können, müssen wir klären, was wir mit dem Begriff „Extrakt“ meinen.

Leider gibt es keine eindeutige Definition eines Extrakts, wenn es um die Nomenklatur von kosmetischen Inhaltsstoffen geht. Um die Verwirrung noch zu vergrößern, gibt es auch zahlreiche Möglichkeiten, einen Extrakt herzustellen.

Typische Extraktionsmethoden

Man kann z.B. Pflanzenmaterial in einem Öl einweichen und einige Stunden, Tage oder Wochen ruhen lassen, bevor man das Material filtert. Pflanzenmaterial, das in Trägerölen eingeweicht wurde, kann mazeriert, d. h. fein zerkleinert werden, um den Prozess zu beschleunigen.

Man kann sich auch dafür entscheiden, das Material zu erhitzen, mechanisch zu rühren oder Ultraschall und eine Energiequelle zu verwenden, um die Pflanzenzellen aufzubrechen. In diesem Fall würden die Ergebnisse immer noch als Extrakt bezeichnet, obwohl die Bestandteile des Extrakts, die mit diesen Methoden gewonnen werden, Unterschiede in Bezug auf Qualität und Quantität aufweisen.

Sie können sich sogar dafür entscheiden, den Extraktionsprozess komplexer zu gestalten und ein Lösungsmittel zu verwenden, das Sie später entfernen können; das Ergebnis würde immer noch als „Extrakt“ bezeichnet werden.

Typische flüchtige Lösungsmittel, die bei der Extraktion von Pflanzenmaterialien verwendet werden, sind n-Hexan, Aceton, Chloroform, Methanol, Ethanol usw. Das Lösungsmittel wird verdampft und zur Wiederverwendung wieder kondensiert. Der verbleibende Pflanzenextrakt wird je nach den Eigenschaften der einzelnen Pflanzen und der gewünschten Verwendung des Extrakts weiterverarbeitet.

Hexan- und Ethanolextraktion sind in der Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie noch weit verbreitet. Während die Aceton-, Chloroform- oder Methanolextraktion bei der Herstellung von Konsumgütern kaum zum Einsatz kommt, wird die Hexanextraktion sehr häufig in der konventionellen Kosmetik- und Pharmaindustrie verwendet. Es ist jedoch zu beachten, dass in der Bioformulierung nur die Ethanolextraktion als akzeptable Methode zur Extraktion von Wirkstoffen akzeptiert wird.

Wie funktioniert die CO2-Extraktion?

Wie wir alle wissen, ist CO2 (Kohlendioxid) bei Raumtemperatur ein Gas. Es ist dasselbe berüchtigte Gas, das für den Klimawandel verantwortlich ist, und jede verantwortungsbewusste und nachhaltige Industrie versucht, ihren CO2-Ausstoß zu verringern.

Wenn es unter Kontrolle gehalten wird, ist es eigentlich ein ganz netter Kerl: Es ist inert, also geruchs- und farblos; es ist ungiftig; es hat GRAS-Status (das heißt, es ist gemäß den FDA-Vorschriften allgemein als sicher anerkannt); und es ist erschwinglich und verfügbar.

CO2 hat die Fähigkeit, sich wie eine Flüssigkeit zu verhalten, wenn es unter bestimmten Bedingungen komprimiert wird. Wie eine Flüssigkeit kann es unpolare Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht in einem Prozess auflösen, der als Extraktion mit überkritischem Fluid (SCF) bekannt ist.

Die Vorteile dieser Extraktionsmethode gegenüber herkömmlichen Extraktionen und Pressungen sind:

• Niedrigere Betriebstemperatur: hitzeempfindliche Bestandteile bleiben intakt;
• Ausschluss von Sauerstoff: Oxidationsempfindliche Bestandteile bleiben erhalten;
• Höhere Selektivität und höherer Stoffaustausch, was zu einer höheren Ausbeute und einer längeren Haltbarkeit führt;
• Schonenderer Prozess sowohl in Bezug auf die Umweltbelastung als auch auf die Ausbeute;
• Längere Haltbarkeit des Produkts im Vergleich zu herkömmlichen Extraktionsmethoden; und ein
• feinerer Geschmack und Duft im Vergleich zu herkömmlichen Produkten.

Es gibt einige kleinere Nachteile der SCF-Extraktion:

• Höhere Kosten und technologische Anforderungen im Vergleich zu einer konventionellen Extraktion durch Mazeration;
• In der Regel eine sehr intensive Farbe des Extrakts; und
• CO2-Extrakte kosten im Allgemeinen mehr.

Die Bestandteile von CO2-Extrakten

Überkritisches CO2 wirkt wie ein lipophiles Lösungsmittel und kann lipophiles (ölliebendes) Pflanzenmaterial wie flüchtige Moleküle (Sesquiterpene, Monoterpene, Terpenole etc.), Triacylglyceride, Tocopherole und Tocotrienole, die meisten Phytosterole und Carotinoide sowie Squalen.

Überkritisches CO2 verhält sich wie ein lipophiles Lösungsmittel & kann ölliebendes Pflanzenmaterial transportieren Click To Tweet

So viel zu dieser langen Liste, aber sie ist nicht die ganze Geschichte darüber, was in CO2-Extrakten steckt.

Abhängig vom Pflanzenmaterial und den Extraktionsbedingungen enthalten CO2-Extrakte die gleichen Bestandteile wie feste Pflanzenöle (Trägeröle), konventionelle Extrakte oder ätherische Öle.

Das klingt wirklich verwirrend, nicht wahr?

Um die Verwirrung noch zu vergrößern, werden alle Bestandteile eines CO2-Extrakts als „Extrakt“ bezeichnet, egal welche Bestandteile sie haben. It means: cinnamon CO2″ extract (similar to cinnamon essential oil) and raspberry CO2 extract (similar to raspberry fixed oil pressed from the seeds) and calendula CO2 extract (comparable to calendula infusion in a carrier oil) all have the INCI name of „extract“. This complicates things further for the novice formulator trying to decipher the make-up of their ingredients.

Comparing CO2 Extracts with Conventional Extracts

For greater clarity, let’s compare some CO2 extracts with their counterpart conventional extracts.

Cardamon Essential Oil vs. CO2 Extract

Evening Primrose Pressed Oil vs. CO2 Extract

Note: Da CO2 flüchtige Stoffe extrahieren kann, können CO2-Extrakte die gleichen Allergene enthalten wie ätherische Öle. Diese sollten auf den Etiketten Ihrer Produkte deklariert werden, wenn ihre Konzentration einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Wenn Sie CO2-Extrakte kaufen, fragen Sie Ihren Lieferanten nach der Analyse oder der Liste der Allergene.

Wie Sie sehen, sind die Bestandteile von CO2-Extrakten denen ihrer Gegenstücke, den festen oder ätherischen Ölen, sehr ähnlich. Eine der wenigen Ausnahmen ist die Kamille, bei der die Farbe des CO2-Extrakts etwas grünlich ist, verglichen mit dem schönen blauen ätherischen Öl, von dem wir wissen, dass es bei der Destillation und der Umwandlung von Matricin in Chamazulen entsteht.

Es gibt jedoch einen bemerkenswerten Unterschied zwischen CO2-Extrakten und mazerierten Ölen, und das sollte keine Überraschung sein.

In macerated oils, the plant material is submerged under a neutral carrier oil (read our previous blog post on the 8 Best Oils for Botanical Oil Infusions) and is left, with periodic agitation, for a few hours to a few weeks before being filtered.

Sometimes a gentle heat is applied to increase the extraction yield but usually maceration is carried under 40 degrees. It is obvious that the potency and the concentration of active components is much higher in a CO2 extract compared to a macerated oil.

Look at the main component of arnica CO2 extract compared to an arnica maceration in sunflower oil.

Arnica Maceration in Sunflower Oil vs. CO2 Extract

CO2 extracts contain the same lipophilic components as carrier oils, extracts or essential oils Click To Tweet

CO2 Extracts: Summary and Conclusions

CO2 extracts can vary – depending on the plant material and extraction conditions – between macerated extracts, pressed oils or essential oils. Ihr hoher Preis wird durch die hohe Qualität, die längere Haltbarkeit und die geringere Anwendungsmenge im Vergleich zu herkömmlichen Ölen, Extrakten oder ätherischen Ölen kompensiert.

Sie alle haben die Definition „Extrakt“ in ihren INCI-Namen und wenn Sie von Ihrem Lieferanten keine Informationen über die Inhaltsstoffe erhalten, ist es schwer zu erraten, was sich in dem „Extrakt“ verbirgt. Extrakte, die flüchtige Stoffe enthalten, können ebenso wie ätherische Öle Duftallergene enthalten.

Alles in allem sind CO2-Extrakte eine großartige Ergänzung für den Vorrat eines jeden Formulierers.

Welches ist Ihr Lieblings-CO2-Extrakt? Hinterlassen Sie uns unten einen Kommentar und teilen Sie uns Ihre Meinung mit!