Ekstrakcija šafrana potpomognuta ultrazvukom

Ultrazvuk je poznat po svojoj sposobnosti ekstrakcije. Ekstrakcija aktivnih spojeva, aroma i začina iz biljnog materijala potpomognuta ultrazvukom vrlo je uspješna primjena, jer kavitacija izazvana ultrazvukom razgrađuje biljne ćelije i poboljšava prijenos mase, tako da unutarćelijski materijal postaje dostupan. Na taj se način postiže efikasnija ekstrakcija i veći prinosi.

Ultrazvučna ekstrakcija šafrana

Video u nastavku prikazuje efikasnu i jednostavnu ekstrakciju šafrana pomoću sonikatora sa sondom UP100H.

Ovaj video prikazuje brzu i efikasnu ultrazvučnu ekstrakciju aromatičnih spojeva i bojila iz šafrana pomoću uređaja Hielscher UP100H, snažnog ultrazvučnog uređaja snage 100W.

Šafran, izuzetan začin

Šafran (Crocus sativus), poznat kao najskuplji začin na svjetskom tržištu, a odlikuje se delikatnom aromom, gorkim okusom i privlačnom žutom bojom, uglavnom se uzgaja u Iranu, Španiji, Grčkoj i Indiji. Osim što se koristi kao začin i sredstvo za bojenje, šafran se cijeni i kao ljekovita biljka, a odnedavno se crocus sativus istražuje kao novi siguran izvor prirodnih antioksidansa za prehrambenu industriju. Za visoku cijenu od do 14 eura po gramu postoji nekoliko razloga: prvo, za dobivanje 1 kilograma šafrana kao začina potrebno je između 100.000 i 200.000 cvjetova krokusa; drugo, šafran cvate samo dvije sedmice u jesen; i treće, berba se u potpunosti obavlja ručno. Šafran kao začin dobiva se iz crvenog žiga cvijeta šafranskog krokusa. Svaka biljka šafrana na cvijetu ima tri crvena žiga. Ta tri žiga (receptivni vrh tučka) i njihovi vratovi tučka beru se radi dobivanja tvari šafrana. Nakon sušenja ovi se dijelovi koriste kao začin u kuhinji ili kao sredstvo za bojenje.

Ultrazvučna obrada (sonikacija) za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata šafrana

Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom provjerena je metoda za ekstrakciju unutarćelijskog materijala te funkcionalnih i bioaktivnih komponenti. Ultrazvučno zračenje može se primijeniti na crveni žig šafrana, koji sadrži više od 150 hlapljivih aromatičnih tvari, kao i nehlapljive aktivne spojeve, poput karotenoida likopena, zeaksantina i raznih α- i β-karotena.
Intenzivna karakteristična aroma šafrana potječe posebno od tri spoja: krocina, pikrokrocina i safranala.

Kadkhodaee i Hemmati-Kakhki iznose studiju u kojoj su istražili „Ultrazvučnu ekstrakciju aktivnih spojeva iz šafrana“. U toj su studiji pokazali da je ultrazvučna obrada značajno povećala prinos ekstrakcije i znatno skratila vrijeme obrade. Zapravo, rezultati ultrazvučne ekstrakcije bili su uočljivo bolji od rezultata tradicionalne ekstrakcije hladnom vodom koju propisuje ISO. Za svoje istraživanje Kadkhodaee i Hemmati-Kakhki koristili su ultrazvučni uređaj tvrtke Hielscher UP50H. Kako bi se istražila prednost ultrazvučnog zračenja, ista količina šafrana (uzorak od 0,25g) ekstrahirana je ekstrakcijom hladnom vodom: jedan uzorak obrađen je ultrazvučnim procesorom tvrtke Hielscher, a drugi je prošao tradicionalni postupak ekstrakcije hladnom vodom koji preporučuje ISO. Kako je gore navedeno, ultrazvučnom metodom ekstrakcije oslobođen je uočljivo veći prinos spojeva šafrana. S produženjem vremena ultrazvučne obrade postignut je veći prinos, uz povećanje do 15% za safranal pred kraj vremena ekstrakcije. Najbolji rezultati postignuti su pulsirajućom ultrazvučnom obradom. To znači da su kratki pulsni intervali bili efikasniji od kontinuirane ultrazvučne obrade, jer u pulsirajućem ultrazvučnom polju vrijeme između dva pulsa djeluje kao pauza tokom koje se sitni mjehurići i nestabilne šupljine nastale kolapsom mjehurića, ovisno o svojoj veličini, otapaju ili izlaze iz zone kavitacije, tako da se vraćaju početni uvjeti tekućine. (Kadkhodaee et al., 2007) Budući da kavitacija nastala ultrazvukom rezultira vrlo intenzivnim lokalnim uvjetima, ultrazvučna obrada daje bolje rezultate ekstrakcije efikasnom razgradnjom ćelija i potpunijim prijenosom mase iz unutrašnjih dijelova matriksa ćelija. Također je izdvajanje fitokemikalija i biofarmaceutika iz šafrana obećavajuća primjena.
Efikasnost ekstrakcije potpomognute ultrazvukom istražuje se već dugo i dobro je poznata. Sonikatori Hielscher već se vrlo uspješno koriste za ekstrakciju proteina, lipida, fenolnih spojeva i enzima u istraživanju i industrijskoj proizvodnji.

Tabela u nastavku daje okvirnu informaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:

 

U ovoj prezentaciji upoznajemo vas s proizvodnjom biljnih ekstrakata. Objašnjavamo izazove proizvodnje visokokvalitetnih biljnih ekstrakata i kako vam sonikator može pomoći da ih savladate. Ova prezentacija pokazat će vam kako funkcionira ultrazvučna ekstrakcija. Saznat ćete koje prednosti možete očekivati od upotrebe sonikatora za ekstrakciju i kako možete uključiti ultrazvučni ekstraktor u svoju proizvodnju ekstrakata.

 

Literatura/reference

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrazvučna ekstrakcija aktivnih jedinjenja iz šafrana. U: Koochecki, A. et al. (uredi): II. Međunarodni simpozij o biologiji i tehnologiji šafrana. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizacija parametara ekstrakcije epigalokatehin galata korištenjem konvencionalne tople vode i ultrazvučnih metoda iz zelenog čaja. Prerada hrane i bioproizvoda 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): Fitokemijsko profiliranje Sambucus nigra L. Ekstrakti cvijeta i listova i njihov antimikrobni potencijal protiv patogena badema. Međunarodni časopis za molekularne nauke, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Ekstrakcija potpomognuta pulsnim ultrazvukom kao alternativna metoda konvencionalnoj maceraciji za ekstrakciju polifenolne frakcije pupoljaka Ribes nigrum: Nova kategorija dodataka prehrani koju je predložio projekat FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019