استخلاص الزعفران بمساعدة الموجات فوق الصوتية

تُعرف الموجات فوق الصوتية بقدرتها على الاستخلاص. ويُعد استخلاص المركبات الفعالة والنكهات والتوابل من المواد النباتية بمساعدة الموجات فوق الصوتية تطبيقًا ناجحًا للغاية، إذ يؤدي التجويف المتولد بالموجات فوق الصوتية إلى تفكيك الخلايا النباتية وتعزيز انتقال الكتلة، مما يجعل المواد الموجودة داخل الخلايا متاحة للاستخلاص. وبذلك يتحقق استخلاص أكثر كفاءة ومردود أعلى.

استخلاص الزعفران بالموجات فوق الصوتية

يوضح الفيديو أدناه استخلاص الزعفران بكفاءة وسهولة باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار UP100H.
 

يعرض هذا الفيديو الاستخلاص السريع والفعال لمركّبات النكهة واللون من الزعفران بالموجات فوق الصوتية باستخدام Hielscher UP100H، وهو جهاز قوي للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بقدرة 100W.

الزعفران، أحد التوابل الفاخرة

يُزرع الزعفران (Crocus sativus)، المعروف بأنه أغلى التوابل في السوق العالمية والمتميز بنكهته الرقيقة وطعمه المر ولونه الأصفر الجذاب، أساسًا في إيران وإسبانيا واليونان والهند. وإلى جانب استخدامه بوصفه أحد التوابل ومادة ملوِّنة، يحظى الزعفران بالتقدير أيضًا بوصفه نباتًا طبيًا، ومنذ فترة قصيرة يُدرس crocus sativus بوصفه مصدرًا جديدًا وآمنًا لمضادات الأكسدة الطبيعية المستخدمة في صناعة الأغذية. وهناك عدة أسباب لسعره المرتفع الذي يصل إلى 14 يورو لكل غرام: أولًا، يلزم ما بين 100,000 و200,000 زهرة زعفران للحصول على 1 كيلوغرام من توابل الزعفران؛ وثانيًا، لا تزهر نبتة الزعفران إلا لمدة أسبوعين في الخريف؛ وثالثًا، يُجرى الحصاد بالكامل يدويًا. وتُستخرج توابل الزعفران من الميسم الأحمر لزهرة نبات الزعفران. وتحمل كل نبتة زعفران ثلاثة مياسم حمراء في الزهرة. وتُحصد هذه المياسم الثلاثة (الأطراف المستقبِلة للكربلة) وأقلامها للحصول على مواد الزعفران. وبعد التجفيف، تُستخدم هذه الأجزاء لتتبيل الطعام أو بوصفها مادة ملوِّنة.

المعالجة بالموجات فوق الصوتية لإنتاج مستخلصات زعفران عالية الجودة

يُعد الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية طريقة مثبتة لاستخلاص المواد الموجودة داخل الخلايا والمكونات الوظيفية والنشطة حيويًا. ويمكن تطبيق الإشعاع فوق الصوتي على مياسم الزعفران الحمراء، التي تحتوي على أكثر من 150 مادة عطرية متطايرة، إضافةً إلى مركبات فعالة غير متطايرة، مثل الكاروتينات: الليكوبين والزياكسانثين وأنواع مختلفة من كاروتينات α وβ.
وتنتج نكهة الزعفران القوية والمميزة خصوصًا عن ثلاثة مركبات: الكروسينات والبيكروكروسين والسافرانال.

يقدم Kadkhodaee وHemmati-Kakhki دراسة بحثا فيها «استخلاص المركبات الفعالة من الزعفران بالموجات فوق الصوتية». وقد أظهرا في هذه الدراسة أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية زادت مردود الاستخلاص بدرجة كبيرة وخفضت وقت المعالجة بدرجة ملحوظة. وفي الواقع، كانت نتائج الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية أفضل بوضوح من نتائج الاستخلاص التقليدي بالماء البارد الذي تقترحه ISO. وقد استخدم Kadkhodaee وHemmati-Kakhki في بحثهما جهاز الموجات فوق الصوتية من Hielscher UP50H. وللتحقق من ميزة الإشعاع فوق الصوتي، استُخلصت الكمية نفسها من الزعفران (عينة مقدارها 0.25g) باستخدام الاستخلاص بالماء البارد: عولجت إحدى العينتين بمعالج الموجات فوق الصوتية من Hielscher؛ وخضعت العينة الأخرى لعملية الاستخلاص التقليدي بالماء البارد التي توصي بها ISO. وكما ذُكر أعلاه، أسفرت طريقة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عن مردود أعلى بوضوح من مركبات الزعفران. ومع زيادة مدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، تحقق مردود أعلى، مع زيادة تصل إلى 15% للسافرانال قرب نهاية مدة الاستخلاص. وقد تحققت أفضل النتائج باستخدام المعالجة النبضية بالموجات فوق الصوتية. وهذا يعني أن فترات النبض القصيرة كانت أكثر فعالية من المعالجة المستمرة بالموجات فوق الصوتية، لأن الفترة بين نبضتين في مجال فوق صوتي نبضي تعمل بوصفها فترة توقف تذوب خلالها الفقاعات الصغيرة والتجاويف غير المستقرة المتولدة عن انهيار الفقاعات، أو تطفو خارج منطقة التجويف، بحسب أحجامها، بحيث تُستعاد الظروف الأولية للسائل. (Kadkhodaee et al., 2007) وبما أن التجويف المتولد بالموجات فوق الصوتية يؤدي إلى ظروف موضعية شديدة للغاية، فإن المعالجة بالموجات فوق الصوتية توفر نتائج استخلاص أفضل بفضل تفكيك الخلايا بكفاءة وانتقال أكثر اكتمالًا للكتلة من الأجزاء الداخلية لمصفوفة الخلايا. كما يُعد استرداد المركبات الكيميائية النباتية والمستحضرات الصيدلانية الحيوية من الزعفران تطبيقًا واعدًا.
وقد دُرست فعالية الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية منذ وقت طويل، وهي معروفة جيدًا. وتُستخدم أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بالفعل بنجاح كبير لاستخلاص البروتينات والدهون والمركبات الفينولية والإنزيمات في البحوث والإنتاج الصناعي.

يقدم الجدول أدناه مؤشرًا على القدرة التقريبية على المعالجة لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا:

 

نقدّم لكم في هذا العرض عملية تصنيع المستخلصات النباتية. ونشرح تحديات إنتاج مستخلصات نباتية عالية الجودة وكيف يمكن لجهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية مساعدتكم على تجاوز هذه التحديات. يوضح هذا العرض كيفية عمل الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية. وستتعرّفون على الفوائد المتوقعة من استخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية للاستخلاص، وكيفية دمج جهاز استخلاص بالموجات فوق الصوتية في عملية إنتاج المستخلصات لديكم.

 

المصادر/المراجع

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): استخلاص المركبات الفعالة من الزعفران بالموجات فوق الصوتية. في: Koochecki, A. et al. (تحرير): الندوة الدولية الثانية حول بيولوجيا الزعفران وتقنياته. ISHS، إيران 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): تحسين معلمات استخلاص غالات الإيبيغالوكاتيكين من الشاي الأخضر باستخدام الماء الساخن التقليدي والطرق المدعومة بالموجات فوق الصوتية. تجهيز الأغذية والمنتجات الحيوية 111 (2018). 37–44.
• Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): توصيف المركبات الكيميائية النباتية في مستخلصات أزهار وأوراق Sambucus nigra L. وقدرتها المضادة للميكروبات تجاه مسببات أمراض أشجار اللوز. المجلة الدولية للعلوم الجزيئية ، 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية النبضية بوصفه طريقة بديلة للنقع التقليدي لاستخلاص الجزء متعدد الفينولات من براعم Ribes nigrum: فئة جديدة من المكملات الغذائية يقترحها مشروع FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019