استخراج زعفران به کمک فراصوت

فراصوت به‌دلیل قابلیت استخراج خود به‌خوبی شناخته شده است. استخراج ترکیبات فعال، مواد طعم‌دهنده و ادویه‌ها از مواد گیاهی به کمک فراصوت، کاربردی بسیار موفق است؛ زیرا کاویتاسیون ایجادشده با فراصوت، سلول‌های گیاهی را تخریب می‌کند و انتقال جرم را افزایش می‌دهد تا مواد درون‌سلولی در دسترس قرار گیرند. در نتیجه، استخراج کارآمدتر و بازده بالاتری حاصل می‌شود.

استخراج فراصوتی زعفران

ویدئوی زیر استخراج کارآمد و آسان زعفران را با استفاده از سونیکاتور پروبی UP100H نشان می‌دهد.
 

این ویدئو استخراج فراصوتی سریع و کارآمد ترکیبات طعم‌دهنده و رنگ‌دهنده از زعفران را با UP100H از Hielscher، یک سونیکاتور قدرتمند 100W، نشان می‌دهد.

زعفران، ادویه‌ای نفیس

زعفران (Crocus sativus) که به‌عنوان گران‌ترین ادویه در بازار جهانی شناخته می‌شود و با عطر و طعم لطیف، مزهٔ تلخ و رنگ زرد جذاب خود متمایز است، عمدتاً در ایران، اسپانیا، یونان و هند کشت می‌شود. زعفران علاوه بر کاربرد به‌عنوان ادویه و مادهٔ رنگ‌دهنده، به‌عنوان گیاهی دارویی نیز ارزشمند است و به‌تازگی crocus sativus به‌عنوان منبعی جدید و ایمن از آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی برای صنایع غذایی مورد بررسی قرار گرفته است. قیمت بالای آن که به 14 یورو به‌ازای هر گرم می‌رسد، چند دلیل دارد: نخست، برای دستیابی به 1 کیلوگرم ادویهٔ زعفران، بین 100٬000 تا 200٬000 گل زعفران لازم است؛ دوم، زعفران در پاییز فقط به‌مدت دو هفته گل می‌دهد؛ و سوم، برداشت آن کاملاً به‌صورت دستی انجام می‌شود. ادویهٔ زعفران از کلالهٔ قرمز گل زعفران به دست می‌آید. هر گیاه زعفران در گل خود سه کلالهٔ قرمز دارد. این سه کلاله (نوک پذیرندهٔ برچه) و خامه‌های آن‌ها برای به‌دست‌آوردن مواد زعفران برداشت می‌شوند. پس از خشک‌شدن، این بخش‌ها به‌عنوان چاشنی در آشپزی یا مادهٔ رنگ‌دهنده استفاده می‌شوند.

فراصوت‌دهی برای تولید عصاره‌های زعفران با کیفیت بالا

استخراج به کمک فراصوت روشی اثبات‌شده برای استخراج مواد درون‌سلولی و اجزای عملکردی و زیست‌فعال است. می‌توان تابش فراصوت را بر کلاله‌های قرمز زعفران اعمال کرد که حاوی بیش از 150 مادهٔ معطر فرّار و همچنین ترکیبات فعال غیرفرّار، مانند کاروتنوئیدهای لیکوپن، زآگزانتین و انواع کاروتن‌های α و β هستند.
عطر و طعم قوی و مشخصهٔ زعفران به‌ویژه از سه ترکیب ناشی می‌شود: کروسین‌ها، پیکروکروسین و سافرانال.

Kadkhodaee و Hemmati-Kakhki مطالعه‌ای ارائه کرده‌اند که در آن «استخراج فراصوتی ترکیبات فعال از زعفران» را بررسی کرده‌اند. در این مطالعه نشان داده‌اند که فراصوت‌دهی، بازده استخراج را به‌طور معناداری افزایش داده و زمان پردازش را به‌میزان قابل‌توجهی کاهش داده است. در واقع، نتایج استخراج با فراصوت به‌وضوح بهتر از استخراج سنتی با آب سرد بود که ISO پیشنهاد کرده است. Kadkhodaee و Hemmati-Kakhki برای پژوهش خود از دستگاه فراصوت Hielscher استفاده کرده‌اند: UP50H. برای بررسی مزیت تابش فراصوت، مقدار یکسانی از زعفران (نمونهٔ 0٫25g) با روش استخراج با آب سرد استخراج شد: یک نمونه با پردازشگر فراصوت Hielscher تیمار شد؛ نمونهٔ دیگر تحت فرایند سنتی استخراج با آب سرد، مطابق توصیهٔ ISO، قرار گرفت. همان‌طور که در بالا اشاره شد، روش استخراج فراصوتی به بازده به‌وضوح بالاتری در استخراج ترکیبات زعفران منجر شد. با افزایش زمان فراصوت‌دهی، بازده افزایش یافت و برای سافرانال در اواخر زمان استخراج، افزایشی تا 15% حاصل شد. بهترین نتایج با فراصوت‌دهی پالسی به دست آمد. این بدان معناست که بازه‌های کوتاه پالسی مؤثرتر از تیمار فراصوتی پیوسته بودند؛ زیرا در یک میدان فراصوتی پالسی، زمان بین دو پالس مانند وقفه‌ای عمل می‌کند که طی آن حباب‌های کوچک و حفره‌های ناپایدار ایجادشده بر اثر فروپاشی حباب‌ها، بسته به اندازه‌شان، در مایع حل می‌شوند یا با شناورشدن از ناحیهٔ کاویتاسیون خارج می‌شوند و به این ترتیب شرایط اولیهٔ مایع بازمی‌گردد. (Kadkhodaee et al., 2007) از آنجا که کاویتاسیون ایجادشده با فراصوت، شرایط موضعی بسیار شدیدی پدید می‌آورد، پردازش فراصوتی از طریق تخریب سلولی کارآمد و انتقال جرم کامل‌تر از بخش‌های درونی ماتریس سلول‌ها، نتایج بهتری در استخراج فراهم می‌کند. بازیابی مواد فیتوشیمیایی و زیست‌داروها از زعفران نیز کاربردی نویدبخش است.
اثربخشی استخراج به کمک فراصوت از مدت‌ها پیش بررسی شده و به‌خوبی شناخته شده است. سونیکاتورهای Hielscher هم‌اکنون با موفقیت بسیار برای استخراج پروتئین‌ها، لیپیدها، ترکیبات فنولی و آنزیم‌ها در پژوهش و تولید صنعتی به کار می‌روند.

جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش دستگاه‌های فراصوت ما ارائه می‌دهد:

 

در این ارائه، شما را با تولید عصاره‌های گیاهی آشنا می‌کنیم. چالش‌های تولید عصاره‌های گیاهی باکیفیت و نحوه کمک سونیکاتور به غلبه بر این چالش‌ها را توضیح می‌دهیم. این ارائه نحوه عملکرد استخراج فراصوتی را نشان می‌دهد. خواهید آموخت که استفاده از سونیکاتور برای استخراج چه مزایایی دارد و چگونه می‌توانید دستگاه استخراج فراصوتی را در فرآیند تولید عصاره خود به کار بگیرید.

 

منابع / مراجع

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): استخراج فراصوتی ترکیبات فعال از زعفران. در: Koochecki, A. و همکاران (ویراستاران): دومین همایش بین‌المللی زیست‌شناسی و فناوری زعفران. ISHS، ایران 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): بهینه سازی پارامترهای استخراج اپی گالوکاتچین گالات با استفاده از روش های متداول آب گرم و امواج فراصوت از چای سبز. فرآوری مواد غذایی و محصولات زیستی 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): پروفایل فیتوشیمیایی عصاره گل و برگ Sambucus nigra L. و پتانسیل ضد میکروبی آن ها علیه پاتوژن های درخت بادام. مجله بین المللی علوم مولکولی, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): استخراج پالسی به کمک سونوگرافی به عنوان یک روش جایگزین برای خیساندن معمولی برای استخراج کسر پلی فنولی جوانه های Ribes nigrum: دسته جدیدی از مکمل های غذایی پیشنهاد شده توسط پروژه FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019