Ultralydsassisteret ekstraktion af safran

Ultralyd er velkendt for sin ekstraktionskapacitet. Ultralydsassisteret ekstraktion af aktive forbindelser, smagsstoffer og krydderier fra plantemateriale er en meget vellykket anvendelse, da kavitation frembragt med ultralyd nedbryder planteceller og øger masseoverførslen, så det intracellulære materiale bliver tilgængeligt. Dermed opnås en mere effektiv ekstraktion og højere udbytter.

Ekstraktion af safran med ultralyd

Videoen nedenfor demonstrerer den effektive og brugervenlige ekstraktion af safran med sonikatoren UP100H af probetypen.
 

Denne video viser hurtig og effektiv ultralydsekstraktion af smags- og farvestoffer fra safran med Hielscher UP100H, et kraftfuldt ultralydsapparat på 100W.

Safran, et udsøgt krydderi

Safran (Crocus sativus), der er kendt som det dyreste krydderi på verdensmarkedet og kendetegnes ved sin delikate aroma, bitre smag og attraktive gule farve, dyrkes hovedsageligt i Iran, Spanien, Grækenland og Indien. Ud over anvendelsen som krydderi og farvestof er safran også værdsat som lægeplante, og for nylig er man begyndt at undersøge crocus sativus som en ny, sikker kilde til naturlige antioxidanter til fødevareindustrien. Der er flere grunde til den høje pris på op til 14 euro pr. gram: For det første kræves der mellem 100.000 og 200.000 krokusblomster for at opnå 1 kilogram safrankrydderi; for det andet blomstrer safran kun i to uger om efteråret; og for det tredje udføres høsten udelukkende manuelt. Safrankrydderiet udvindes fra de røde støvfang i safrankrokussens blomst. Hver safranplante har tre røde støvfang i blomsten. Disse tre støvfang (den modtagende spids af et frugtblad) og deres grifler høstes for at udvinde safranens stoffer. Efter tørring anvendes disse dele som krydderi i madlavning eller som farvestof.

Sonikering til fremstilling af safranekstrakter af høj kvalitet

Ultralydsassisteret ekstraktion er en gennemprøvet metode til ekstraktion af intracellulært materiale samt funktionelle og bioaktive komponenter. Ultralydsbestråling kan anvendes på safranens røde støvfang, som indeholder mere end 150 flygtige aromastoffer samt ikke-flygtige aktive forbindelser såsom carotenoiderne lycopen, zeaxanthin og forskellige α- og β-carotener.
Safranens intense, karakteristiske smag skyldes især tre forbindelser: crociner, picrocrocin og safranal.

Kadkhodaee og Hemmati-Kakhki præsenterer en undersøgelse, hvor de har undersøgt »Ekstraktion af aktive forbindelser fra safran med ultralyd«. I denne undersøgelse har de vist, at sonikering øgede ekstraktionsudbyttet signifikant og reducerede behandlingstiden betydeligt. Faktisk var resultaterne af ekstraktion med ultralyd markant bedre end resultaterne af traditionel koldtvandsekstraktion foreslået af ISO. Til deres forskning har Kadkhodaee og Hemmati-Kakhki anvendt Hielschers ultralydsapparat UP50H. For at undersøge fordelen ved ultralydsbestråling er den samme mængde safran (en prøve på 0,25g) blevet ekstraheret ved koldtvandsekstraktion: Den ene prøve er blevet behandlet med ultralydsprocessoren fra Hielscher; den anden prøve har gennemgået den traditionelle koldtvandsekstraktionsproces, som ISO anbefaler. Som angivet ovenfor blev der med ultralydsekstraktionsmetoden opnået et markant højere udbytte af safranens forbindelser. Med stigende sonikeringstid blev der opnået et øget udbytte med en stigning på op til 15% for safranal mod slutningen af ekstraktionstiden. De bedste resultater blev opnået med pulseret sonikering. Det betyder, at korte pulsintervaller var mere effektive end en kontinuerlig ultralydsbehandling, fordi tiden mellem to pulser i et pulseret ultralydsfelt fungerer som en pause, hvor de små bobler og ustabile kaviteter, der dannes ved boblekollaps, afhængigt af deres størrelse opløses eller flyder ud af kavitationszonen, så væskens oprindelige betingelser genoprettes. (Kadkhodaee et al., 2007) Da kavitation frembragt med ultralyd medfører meget intense lokale forhold, giver ultralydsbehandling bedre ekstraktionsresultater gennem effektiv cellenedbrydning og en mere fuldstændig masseoverførsel fra cellematrixens indre dele. Udvinding af fytokemikalier og biofarmaceutiske stoffer fra safran er også en lovende anvendelse.
Effektiviteten af ultralydsassisteret ekstraktion er blevet undersøgt gennem lang tid og er velkendt. Sonikatorer fra Hielscher anvendes allerede med stor succes til ekstraktion af proteiner, lipider, fenoliske forbindelser og enzymer inden for forskning og industriel produktion.

Tabellen nedenfor giver en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:

 

I denne præsentation introducerer vi fremstilling af planteekstrakter. Vi forklarer udfordringerne ved at fremstille planteekstrakter af høj kvalitet, og hvordan et ultralydsapparat kan hjælpe med at overvinde disse udfordringer. Præsentationen viser, hvordan ultralydsekstraktion fungerer. Her beskrives fordelene ved at bruge et ultralydsapparat til ekstraktion, og hvordan en ultralydsekstraktor kan integreres i produktionen af ekstrakter.

 

Litteratur/referencer

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ekstraktion af aktive forbindelser fra safran med ultralyd. I: Koochecki, A. et al. (red.): II. internationale symposium om safranbiologi og -teknologi. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimering af ekstraktionsparametrene for epigallocatechingallat fra grøn te ved hjælp af konventionelle metoder med varmt vand og ultralydsassisterede metoder. Forarbejdning af fødevarer og bioprodukter 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): Fytokemisk profilering af blomster- og bladekstrakter fra Sambucus nigra L. og deres antimikrobielle potentiale mod patogener hos mandeltræer. Internationalt tidsskrift for molekylære videnskaber, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulseret ultralydsassisteret ekstraktion som alternativ metode til konventionel maceration til ekstraktion af den polyfenoliske fraktion fra knopper af Ribes nigrum: En ny kategori af kosttilskud foreslået af FINNOVER-projektet. Foods. 8. 466; 2019