Ultraschall ist eine bekannte und zuverlässige Extraktionstechnologie. Die ultraschallgestützte Gewinnung von Wirkstoffen, Aromen und Geschmackstoffen aus Pflanzenmaterial ist eine sehr erfolgreiche Anwendung, da ultraschall-generierte Kavitation Pflanzenzellen aufschließt und den Stoffaustausch zwischen Zellinnerem und dem umgebenden Medium verbessert, so dass das Intrazelluläre Material verfügbar wird. Dadurch lassen sich eine effizientere Extraktion und höhere Erträge erzielen.

Extraktion von Safran mit Ultraschall

Das folgende Video demonstriert die effiziente und einfach zu handhabende Extraktion von Safran mit dem Sondensonicator UP100H.
 

Safran, ein exquisites Gewürz

Safran (Crocus sativus), das teuerste Gewürz auf dem Weltmarkt, zeichnet sich durch sein delikates Aroma, seinen bitteren Geschmack und seine attraktive gelbe Farbe aus und wird hauptsächlich in Iran, Spanien, Griechenland und Indien angebaut. Neben seiner Verwendung als Gewürz und Farbstoff wird Safran auch als Heilpflanze geschätzt, und seit kurzem wird der Crocus sativus als neue sichere Quelle natürlicher Antioxidantien für die Lebensmittelindustrie untersucht. Für den hohen Preis von bis zu 14 Euro pro Gramm gibt es mehrere Gründe: Erstens werden zwischen 100.000 und 200.000 Krokusblüten benötigt, um ein Kilogramm Safrangewürz zu erhalten; zweitens blüht die Safranblüte nur zwei Wochen lang im Herbst; und drittens wird die Ernte vollständig in Handarbeit durchgeführt. Das Safrangewürz wird aus der roten Narbe der Blüte des Safrankrokus gewonnen. Jede Safranpflanze trägt drei rote Narben an der Blüte. Diese drei Narben (die rezeptive Spitze eines Fruchtblatts) und ihre Griffel werden geerntet, um die Safranstoffe zu gewinnen. Nach dem Trocknen werden diese Teile als Gewürz in der Küche oder als Färbemittel verwendet.

Sonikation für die Herstellung von hochwertigen Safranextrakten

Die ultraschallunterstützte Extraktion ist eine bewährte Methode zur Gewinnung von intrazellulärem Material und funktionellen und bioaktiven Komponenten. Ultraschall kann auf die roten Narben des Safrans angewendet werden, die mehr als 150 flüchtige Aromastoffe sowie nichtflüchtige Wirkstoffe wie die Carotinoide Lycopin, Zeaxanthin und verschiedene α- und β-Carotine enthalten.
Die intensive charakteristische Geschmack von Safran wird vor allem durch drei Verbindungen verursacht: Crocin, Pikrocrocin und Safranal.

Kadkhodaee und Hemmati-Kakhki präsentieren eine Studie, in der sie die "Ultraschall-Extraktion von aktiven Wirkstoffen aus Safran" untersucht haben. In dieser Studie haben sie gezeigt, dass Ultraschall den Extraktionertrag deutlich steigert und die Bearbeitungszeit erheblich reduziert. In der Tat waren die Ergebnisse der Ultraschall-Extraktion deutlich besser als die Ergebnisse, welche mittels traditioneller (ISO-empfohlener) Kaltwasser-Extraktion erzielt wurden. Für ihre Forschung haben Kadkhodaee und Hemmati-Kakhki das Hielscher Ultraschallgerät UP50H. Um den Vorteil der Ultraschallbestrahlung zu untersuchen, wurde die gleiche Menge Safran (0,25 g Probe) durch Kaltwasserextraktion gewonnen: Eine Probe wurde mit dem Hielscher-Ultraschallprozessor behandelt, die andere Probe wurde mit dem traditionellen, von der ISO empfohlenen Kaltwasserextraktionsverfahren durchgeführt. Wie oben angedeutet, wurde mit der Ultraschallextraktionsmethode eine auffallend höhere Ausbeute der Safranverbindungen freigesetzt. Mit zunehmender Beschallungsdauer wurde eine höhere Ausbeute erzielt, wobei die Ausbeute an Safranal gegen Ende der Extraktionsdauer um bis zu 15 % stieg. Die besten Ergebnisse wurden mit gepulster Beschallung erzielt. Das bedeutet, dass kurze Impulsintervalle effektiver waren als eine kontinuierliche Ultraschallbehandlung, da in einem gepulsten Ultraschallfeld die Zeit zwischen zwei Impulsen als Pause wirkt, in der sich die kleinen Blasen und die durch den Blasenkollaps entstandenen instabilen Hohlräume je nach ihrer Größe auflösen oder aus der Kavitationszone herausschwimmen, so dass die Ausgangsbedingungen der Flüssigkeit wiederhergestellt werden. (Kadkhodaee et al., 2007) Da die durch Ultraschall erzeugte Kavitation zu hochintensiven lokalen Bedingungen führt, liefert die Ultraschallverarbeitung bessere Extraktionsergebnisse durch einen effizienten Zellaufschluss und einen vollständigeren Stofftransfer aus den inneren Teilen der Zellmatrix. Auch die Gewinnung von Phytochemikalien und Biopharmazeutika aus Safran ist eine vielversprechende Anwendung.
Die Wirksamkeit der ultraschallgestützten Extraktion wird seit langem untersucht und ist gut bekannt. Hielscher Sonikatoren werden bereits sehr erfolgreich für die Extraktion von Proteinen, Lipiden, phenolischen Verbindungen und Enzymen in der Forschung und der industriellen Produktion eingesetzt.

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:

 

 

Literatur

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrasonic Extraction of Active Compounds from Saffron. In: Koochecki, A. et al. (edit): II. International Symposium on Saffron Biology and Technology. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bülent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimierung der Extraktionsparameter von Epigallocatechingallat unter Verwendung konventioneller Heißwasser- und ultraschallunterstützter Methoden aus grünem Tee. Verarbeitung von Lebensmitteln und Bioprodukten 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): Phytochemisches Profiling von Blüten- und Blattextrakten aus Sambucus nigra L. und ihr antimikrobielles Potenzial gegen Krankheitserreger im Mandelbaum. Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Gepulste ultraschallunterstützte Extraktion als alternative Methode zur konventionellen Mazeration für die Extraktion der polyphenolischen Fraktion von Ribes nigrum-Knospen: Eine neue Kategorie von Nahrungsergänzungsmitteln, vorgeschlagen vom FINNOVER-Projekt. Lebensmittel. 8. 466; 2019