מיצוי זעפרן בסיוע אולטרסאונד

אולטרסאונד מוכר היטב בזכות יכולת המיצוי שלו. מיצוי של תרכובות פעילות, חומרי טעם ותבלינים מחומר צמחי בסיוע אולטרסאונד הוא יישום מוצלח מאוד, שכן קוויטציה הנוצרת באמצעות אולטרסאונד מפרקת תאי צמח ומשפרת את מעבר המסה, כך שהחומר התוך-תאי נעשה זמין. כך מושגים מיצוי יעיל יותר ותפוקות גבוהות יותר.

מיצוי אולטרסוני של זעפרן

הסרטון שלהלן מדגים מיצוי יעיל וקל לביצוע של זעפרן באמצעות מכשיר הסוניקציה מסוג גשוש UP100H.
 

סרטון זה מציג מיצוי אולטרסוני מהיר ויעיל של תרכובות טעם וצבע מזעפרן באמצעות Hielscher UP100H, מכשיר אולטרסוני רב־עוצמה בהספק 100W.

זעפרן, תבלין משובח

זעפרן (Crocus sativus), המוכר כתבלין היקר ביותר בשוק העולמי ומתאפיין בארומה עדינה, בטעם מר ובצבע צהוב מושך, מגודל בעיקר באיראן, בספרד, ביוון ובהודו. נוסף על השימוש בו כתבלין וכחומר צבע, הזעפרן מוערך גם כצמח מרפא, ולאחרונה נחקר crocus sativus כמקור חדש ובטוח לנוגדי חמצון טבעיים לתעשיית המזון. למחיר הגבוה, המגיע עד 14 אירו לגרם, יש כמה סיבות: ראשית, נדרשים בין 100,000 ל-200,000 פרחי כרכום כדי להפיק 1 קילוגרם של תבלין זעפרן; שנית, הזעפרן פורח במשך שבועיים בלבד בסתיו; ושלישית, האיסוף מתבצע כולו בעבודה ידנית. תבלין הזעפרן מופק מהצלקת האדומה של פרח כרכום הזעפרן. כל צמח זעפרן נושא שלוש צלקות אדומות בפרח. שלוש הצלקות האלה (הקצוות הקולטים של עלה השחלה) ועמודי העלי שלהן נאספים כדי להפיק את חומרי הזעפרן. לאחר הייבוש, חלקים אלה משמשים לתיבול במטבח או כחומר צבע.

סוניקציה לייצור תמציות זעפרן באיכות גבוהה

מיצוי בסיוע אולטרסאונד הוא שיטה מוכחת למיצוי חומר תוך-תאי ורכיבים פונקציונליים וביו-אקטיביים. ניתן להפעיל קרינה אולטרסונית על הצלקות האדומות של הזעפרן, המכילות יותר מ-150 חומרים ארומטיים נדיפים וכן תרכובות פעילות שאינן נדיפות, כגון הקרוטנואידים ליקופן, זאקסנטין וסוגים שונים של α-קרוטן ו-β-קרוטן.
טעמו האופייני העז של הזעפרן נובע במיוחד משלוש תרכובות: קרוצינים, פיקרוקרוצין וספרנל.

Kadkhodaee ו-Hemmati-Kakhki מציגים מחקר שבו בחנו את ״המיצוי האולטרסוני של תרכובות פעילות מזעפרן״. במחקר זה הראו שסוניקציה הגדילה משמעותית את תפוקת המיצוי וקיצרה במידה ניכרת את זמן העיבוד. למעשה, תוצאות המיצוי באולטרסאונד היו טובות באופן בולט מתוצאות המיצוי המסורתי במים קרים שהוצע על ידי ISO. לצורך מחקרם השתמשו Kadkhodaee ו-Hemmati-Kakhki במכשיר האולטרסוני של Hielscher UP50H. כדי לבחון את יתרונה של הקרינה האולטרסונית, בוצע מיצוי במים קרים של אותה כמות זעפרן (דגימה של 0.25g): דגימה אחת טופלה במעבד האולטרסוני של Hielscher; הדגימה האחרת עברה את תהליך המיצוי המסורתי במים קרים המומלץ על ידי ISO. כפי שצוין לעיל, בשיטת המיצוי האולטרסוני התקבלה תפוקה גבוהה באופן בולט של תרכובות הזעפרן. ככל שזמן הסוניקציה התארך, הושגה תפוקה גבוהה יותר, עם עלייה של עד 15% עבור ספרנל לקראת סוף זמן המיצוי. התוצאות הטובות ביותר הושגו בסוניקציה בפולסים. משמעות הדבר היא שמרווחי פולסים קצרים היו יעילים יותר מטיפול אולטרסוני רציף, משום שבשדה אולטרסוני בפולסים הזמן שבין שני פולסים משמש כהפוגה, שבמהלכה הבועות הקטנות והחללים הלא יציבים שנוצרו מקריסת הבועות מתמוססים או צפים אל מחוץ לאזור הקוויטציה, בהתאם לגודלם, וכך משוחזרים התנאים ההתחלתיים של הנוזל. (Kadkhodaee et al., 2007) מכיוון שקוויטציה הנוצרת באמצעות אולטרסאונד יוצרת תנאים מקומיים עזים ביותר, עיבוד אולטרסוני מספק תוצאות מיצוי טובות יותר באמצעות פירוק תאים יעיל ומעבר מסה מלא יותר מתוך המטריצה התאית. גם ההפקה של פיטוכימיקלים וחומרים ביו-פרמצבטיים מזעפרן היא יישום מבטיח.
יעילותו של מיצוי בסיוע אולטרסאונד נחקרת זה זמן רב ומוכרת היטב. מכשירי הסוניקציה של Hielscher כבר משמשים בהצלחה רבה למיצוי חלבונים, ליפידים, תרכובות פנוליות ואנזימים במחקר ובייצור תעשייתי.

הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:

 

במצגת זו נציג את תהליך הייצור של תמציות צמחיות. נסביר את האתגרים בייצור תמציות צמחיות באיכות גבוהה וכיצד מכשיר סוניקציה יכול לסייע להתגבר עליהם. המצגת תראה כיצד פועל מיצוי אולטרסוני. תלמדו אילו יתרונות צפויים משימוש במכשיר סוניקציה למיצוי וכיצד ניתן לשלב מכשיר מיצוי אולטרסוני בייצור התמציות שלכם.

 

ספרות/מקורות

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): מיצוי אולטרסוני של תרכובות פעילות מזעפרן. בתוך: Koochecki, A. et al. (עורכים): הסימפוזיון הבינלאומי השני לביולוגיה ולטכנולוגיה של זעפרן. ISHS, איראן 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): מיטוב הפרמטרים למיצוי אפיגלוקטכין גלאט מתה ירוק באמצעות שיטות מסורתיות במים חמים ושיטות בסיוע אולטרסאונד. עיבוד מזון ומוצרים ביולוגיים 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): אפיון פיטוכימי של תמציות פרחים ועלים של Sambucus nigra L. והפוטנציאל האנטימיקרוביאלי שלהן נגד פתוגנים של עצי שקד. כתב העת הבינלאומי למדעים מולקולריים, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): מיצוי בסיוע אולטרסאונד בפולסים כשיטה חלופית להשריה מסורתית לצורך מיצוי המקטע הפוליפנולי מניצני Ribes nigrum: קטגוריה חדשה של תוספי מזון המוצעת במסגרת פרויקט FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019