Εκχύλιση σαφράν υποβοηθούμενη από υπερήχους

Οι υπέρηχοι είναι ευρέως γνωστοί για την εκχυλιστική τους ικανότητα. Η υποβοηθούμενη από υπερήχους εκχύλιση δραστικών ενώσεων, αρωματικών ουσιών και μπαχαρικών από φυτικό υλικό αποτελεί μια ιδιαίτερα επιτυχημένη εφαρμογή, καθώς η σπηλαίωση που παράγεται από τους υπερήχους διαρρηγνύει τα φυτικά κύτταρα και ενισχύει τη μεταφορά μάζας, καθιστώντας διαθέσιμο το ενδοκυτταρικό υλικό. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται αποδοτικότερη εκχύλιση και υψηλότερες αποδόσεις.

Εκχύλιση σαφράν με υπερήχους

Το παρακάτω βίντεο παρουσιάζει την αποδοτική και εύχρηστη διαδικασία εκχύλισης σαφράν με τη συσκευή υπερήχων τύπου ακίδας UP100H.
 

Αυτό το βίντεο παρουσιάζει την ταχεία και αποτελεσματική εκχύλιση γευστικών και χρωστικών ενώσεων από κρόκο με υπερήχους, με το Hielscher UP100H, μια ισχυρή συσκευή υπερήχων 100W.

Σαφράν, ένα εκλεκτό μπαχαρικό

Το σαφράν (Crocus sativus), γνωστό ως το ακριβότερο μπαχαρικό στην παγκόσμια αγορά και ξεχωριστό για το λεπτό άρωμα, την πικρή γεύση και το ελκυστικό κίτρινο χρώμα του, καλλιεργείται κυρίως στο Ιράν, την Ισπανία, την Ελλάδα και την Ινδία. Εκτός από τη χρήση του ως μπαχαρικού και χρωστικής ουσίας, το σαφράν εκτιμάται επίσης ως φαρμακευτικό φυτό, ενώ πρόσφατα το crocus sativus άρχισε να μελετάται ως νέα ασφαλής πηγή φυσικών αντιοξειδωτικών για τη βιομηχανία τροφίμων. Η υψηλή τιμή του, που φτάνει έως και τα 14 ευρώ ανά γραμμάριο, οφείλεται σε διάφορους λόγους: πρώτον, απαιτούνται από 100.000 έως 200.000 άνθη κρόκου για την παραγωγή 1 κιλού σαφράν ως μπαχαρικού· δεύτερον, ο κρόκος ανθίζει μόνο για δύο εβδομάδες το φθινόπωρο· και τρίτον, η συγκομιδή πραγματοποιείται εξ ολοκλήρου με χειρωνακτική εργασία. Το σαφράν ως μπαχαρικό λαμβάνεται από το κόκκινο στίγμα του άνθους του κρόκου. Κάθε φυτό κρόκου φέρει τρία κόκκινα στίγματα στο άνθος του. Αυτά τα τρία στίγματα (τα δεκτικά άκρα των καρπόφυλλων) και οι στύλοι τους συλλέγονται για τη λήψη των ουσιών του σαφράν. Μετά την ξήρανση, αυτά τα μέρη χρησιμοποιούνται ως καρύκευμα στη μαγειρική ή ως χρωστική ουσία.

Κατεργασία με υπερήχους για την παραγωγή εκχυλισμάτων σαφράν υψηλής ποιότητας

Η υποβοηθούμενη από υπερήχους εκχύλιση αποτελεί αποδεδειγμένη μέθοδο για την εκχύλιση ενδοκυτταρικού υλικού και λειτουργικών και βιοδραστικών συστατικών. Η υπερηχητική ακτινοβολία μπορεί να εφαρμοστεί στα κόκκινα στίγματα του σαφράν, τα οποία περιέχουν περισσότερες από 150 πτητικές αρωματικές ουσίες, καθώς και μη πτητικές δραστικές ενώσεις, όπως τα καροτενοειδή λυκοπένιο, ζεαξανθίνη και διάφορα α- και β-καροτένια.
Η έντονη χαρακτηριστική γεύση του σαφράν οφείλεται κυρίως σε τρεις ενώσεις: τις κροκίνες, την πικροκροκίνη και τη σαφρανάλη.

Οι Kadkhodaee και Hemmati-Kakhki παρουσιάζουν μια μελέτη στην οποία διερεύνησαν την «Εκχύλιση δραστικών ενώσεων από σαφράν με υπερήχους». Σε αυτή τη μελέτη έδειξαν ότι η κατεργασία με υπερήχους αύξησε σημαντικά την απόδοση της εκχύλισης και μείωσε αισθητά τον χρόνο επεξεργασίας. Πράγματι, τα αποτελέσματα της εκχύλισης με υπερήχους ήταν σαφώς καλύτερα από εκείνα της παραδοσιακής εκχύλισης με κρύο νερό που προτείνει ο ISO. Για την έρευνά τους, οι Kadkhodaee και Hemmati-Kakhki χρησιμοποίησαν τη συσκευή υπερήχων της Hielscher UP50H. Για τη διερεύνηση του πλεονεκτήματος της υπερηχητικής ακτινοβόλησης, η ίδια ποσότητα σαφράν (δείγμα 0,25g) εκχυλίστηκε με κρύο νερό: το ένα δείγμα υποβλήθηκε σε επεξεργασία με τον επεξεργαστή υπερήχων της Hielscher· το άλλο δείγμα υποβλήθηκε στην παραδοσιακή διαδικασία εκχύλισης με κρύο νερό που συνιστά ο ISO. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, με τη μέθοδο εκχύλισης με υπερήχους επιτεύχθηκε σαφώς υψηλότερη απόδοση των ενώσεων του σαφράν. Με την αύξηση του χρόνου κατεργασίας με υπερήχους επιτεύχθηκε αυξημένη απόδοση, με αύξηση έως και 15% για τη σαφρανάλη προς το τέλος του χρόνου εκχύλισης. Τα καλύτερα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν με παλμική κατεργασία με υπερήχους. Αυτό σημαίνει ότι τα σύντομα διαστήματα παλμών ήταν αποτελεσματικότερα από τη συνεχή κατεργασία με υπερήχους, επειδή σε ένα παλμικό υπερηχητικό πεδίο ο χρόνος μεταξύ δύο παλμών λειτουργεί ως παύση, κατά την οποία οι μικρές φυσαλίδες και οι ασταθείς κοιλότητες που δημιουργούνται από την κατάρρευση των φυσαλίδων, ανάλογα με το μέγεθός τους, διαλύονται ή απομακρύνονται επιπλέοντας από τη ζώνη σπηλαίωσης, ώστε να αποκαθίστανται οι αρχικές συνθήκες του υγρού. (Kadkhodaee et al., 2007) Καθώς η σπηλαίωση που παράγεται από τους υπερήχους δημιουργεί ιδιαίτερα έντονες τοπικές συνθήκες, η επεξεργασία με υπερήχους παρέχει καλύτερα αποτελέσματα εκχύλισης μέσω της αποτελεσματικής κυτταρικής διάρρηξης και της πληρέστερης μεταφοράς μάζας από τα εσωτερικά τμήματα της κυτταρικής μήτρας. Η ανάκτηση φυτοχημικών και βιοφαρμακευτικών ουσιών από το σαφράν αποτελεί επίσης μια πολλά υποσχόμενη εφαρμογή.
Η αποτελεσματικότητα της υποβοηθούμενης από υπερήχους εκχύλισης έχει διερευνηθεί εδώ και πολύ καιρό και είναι ευρέως γνωστή. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher χρησιμοποιούνται ήδη με μεγάλη επιτυχία για την εκχύλιση πρωτεϊνών, λιπιδίων, φαινολικών ενώσεων και ενζύμων στην έρευνα και τη βιομηχανική παραγωγή.

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:

 

Σε αυτή την παρουσίαση σας εισάγουμε στην παραγωγή φυτικών εκχυλισμάτων. Εξηγούμε τις προκλήσεις της παραγωγής φυτικών εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας και πώς μια συσκευή υπερήχων μπορεί να σας βοηθήσει να τις ξεπεράσετε. Η παρουσίαση δείχνει πώς λειτουργεί η εκχύλιση με υπερήχους. Θα μάθετε ποια οφέλη μπορείτε να αναμένετε από τη χρήση μιας συσκευής υπερήχων για εκχύλιση και πώς μπορείτε να ενσωματώσετε έναν εκχυλιστή υπερήχων στην παραγωγή εκχυλισμάτων σας.

 

Βιβλιογραφία/Αναφορές

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Εκχύλιση δραστικών ενώσεων από σαφράν με υπερήχους. Στο: Koochecki, A. et al. (επιμ.): II. Διεθνές Συμπόσιο για τη Βιολογία και την Τεχνολογία του Σαφράν. ISHS, Ιράν 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Βελτιστοποίηση των παραμέτρων εκχύλισης της γαλλικής επιγαλλοκατεχίνης από πράσινο τσάι με συμβατικές μεθόδους ζεστού νερού και μεθόδους υποβοηθούμενες από υπερήχους. Επεξεργασία τροφίμων και βιοπροϊόντων 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): Φυτοχημικός χαρακτηρισμός εκχυλισμάτων ανθέων και φύλλων του Sambucus nigra L. και το αντιμικροβιακό δυναμικό τους έναντι παθογόνων της αμυγδαλιάς. Διεθνές περιοδικό μοριακών επιστημών, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Εκχύλιση υποβοηθούμενη από παλμικούς υπερήχους ως εναλλακτική μέθοδος της συμβατικής διαβροχής για την εκχύλιση του πολυφαινολικού κλάσματος των οφθαλμών του Ribes nigrum: Μια νέα κατηγορία συμπληρωμάτων διατροφής που προτείνεται από το έργο FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019