Ekstrakcija šafrana potpomognuta ultrazvukom

Ultrazvuk je dobro poznat po svojoj sposobnosti ekstrakcije. Ekstrakcija aktivnih spojeva, aroma i začina iz biljnog materijala potpomognuta ultrazvukom vrlo je uspješna primjena jer ultrazvučno generirana kavitacija razara biljne stanice i poboljšava prijenos mase, čime unutarstanični materijal postaje dostupan. Time se postižu učinkovitija ekstrakcija i veći prinosi.

Ultrazvučna ekstrakcija šafrana

Videozapis u nastavku prikazuje učinkovitu i jednostavnu ekstrakciju šafrana pomoću sonikatora sa sondom UP100H.
 

Ovaj videozapis prikazuje brzu i učinkovitu ultrazvučnu ekstrakciju spojeva arome i boje iz šafrana uređajem Hielscher UP100H, snažnim ultrazvučnim uređajem od 100W.

Šafran, izuzetan začin

Šafran (Crocus sativus), poznat kao najskuplji začin na svjetskom tržištu i prepoznatljiv po svojoj nježnoj aromi, gorkom okusu i privlačnoj žutoj boji, uglavnom se uzgaja u Iranu, Španjolskoj, Grčkoj i Indiji. Osim što se upotrebljava kao začin i bojilo, šafran je cijenjen i kao ljekovita biljka, a odnedavno se crocus sativus istražuje kao nov, siguran izvor prirodnih antioksidansa za prehrambenu industriju. Postoji nekoliko razloga za visoku cijenu do 14 eura po gramu: prvo, za dobivanje 1 kilograma začina šafrana potrebno je između 100.000 i 200.000 cvjetova šafrana; drugo, šafran cvate samo dva tjedna u jesen; i treće, berba se u cijelosti obavlja ručno. Začin šafran dobiva se od crvene njuške tučka cvijeta šafrana. Svaka biljka šafrana ima tri crvene njuške tučka na cvijetu. Te tri njuške tučka (receptivni vrhovi plodnih listova) i njihovi vratovi beru se radi dobivanja tvari šafrana. Nakon sušenja ti se dijelovi upotrebljavaju kao začin u kulinarstvu ili kao bojilo.

Sonikacija za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata šafrana

Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom dokazana je metoda za ekstrakciju unutarstaničnog materijala te funkcionalnih i bioaktivnih sastojaka. Ultrazvučno zračenje može se primijeniti na crvene njuške tučka šafrana koje sadržavaju više od 150 hlapljivih aromatskih tvari, kao i nehlapljive aktivne spojeve, poput karotenoida likopena, zeaksantina te različitih α- i β-karotena.
Intenzivna karakteristična aroma šafrana potječe osobito od triju spojeva: krocina, pikrokrocina i safranala.

Kadkhodaee i Hemmati-Kakhki predstavljaju istraživanje u kojem su ispitali „Ultrazvučnu ekstrakciju aktivnih spojeva iz šafrana”. U tom su istraživanju pokazali da je ultrazvučna obrada znatno povećala prinos ekstrakcije i znatno skratila vrijeme obrade. Rezultati ultrazvučne ekstrakcije bili su zamjetno bolji od rezultata tradicionalne ekstrakcije hladnom vodom koju predlaže ISO. Za svoje su istraživanje Kadkhodaee i Hemmati-Kakhki upotrijebili ultrazvučni uređaj Hielscher UP50H. Kako bi se ispitala prednost ultrazvučnog zračenja, jednaka količina šafrana (uzorak od 0,25g) ekstrahirana je hladnom vodom: jedan je uzorak obrađen ultrazvučnim procesorom Hielscher, dok je drugi uzorak podvrgnut tradicionalnom postupku ekstrakcije hladnom vodom koji preporučuje ISO. Kao što je prethodno navedeno, metodom ultrazvučne ekstrakcije ostvaren je zamjetno veći prinos spojeva šafrana. Produljenjem vremena sonikacije postignut je veći prinos, uz povećanje za safranal do 15% prema kraju vremena ekstrakcije. Najbolji rezultati postignuti su pulsnom sonikacijom. To znači da su kratki pulsni intervali bili učinkovitiji od kontinuirane ultrazvučne obrade jer u pulsnom ultrazvučnom polju vrijeme između dvaju pulseva djeluje kao stanka tijekom koje se mali mjehurići i nestabilne šupljine nastale kolapsom mjehurića, ovisno o svojoj veličini, otapaju ili isplivavaju iz zone kavitacije, čime se ponovno uspostavljaju početni uvjeti u tekućini. (Kadkhodaee et al., 2007) Budući da kavitacija generirana ultrazvukom stvara vrlo intenzivne lokalne uvjete, ultrazvučna obrada osigurava bolje rezultate ekstrakcije učinkovitim razaranjem stanica i potpunijim prijenosom mase iz unutarnjih dijelova staničnog matriksa. Dobivanje fitokemikalija i biofarmaceutika iz šafrana također je obećavajuća primjena.
Učinkovitost ekstrakcije potpomognute ultrazvukom već se dugo istražuje i dobro je poznata. Sonikatori Hielscher već se vrlo uspješno upotrebljavaju za ekstrakciju proteina, lipida, fenolnih spojeva i enzima u istraživanju i industrijskoj proizvodnji.

Tablica u nastavku daje okvirni prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

 

U ovoj prezentaciji upoznajemo Vas s proizvodnjom biljnih ekstrakata. Objašnjavamo izazove proizvodnje visokokvalitetnih biljnih ekstrakata i kako Vam sonikator može pomoći da ih prevladate. Prezentacija prikazuje kako funkcionira ultrazvučna ekstrakcija. Saznat ćete koje prednosti možete očekivati pri uporabi sonikatora za ekstrakciju i kako ultrazvučni ekstraktor možete uključiti u proizvodnju svojih ekstrakata.

 

Literatura/Reference

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrazvučna ekstrakcija aktivnih spojeva iz šafrana. U: Koochecki, A. et al. (ur.): II. međunarodni simpozij o biologiji i tehnologiji šafrana. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizacija parametara ekstrakcije epigalokatehin galata iz zelenog čaja konvencionalnim metodama s vrućom vodom i metodama potpomognutima ultrazvukom. Prerada hrane i bioproizvoda 111 (2018). 37–44 (prikaz, stručni).
• Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Fitokemijsko profiliranje ekstrakata cvjetova i listova vrste Sambucus nigra L. i njihov antimikrobni potencijal protiv patogena badema. Međunarodni časopis za molekularne znanosti, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Ekstrakcija potpomognuta pulsnim ultrazvukom kao alternativna metoda konvencionalnoj maceraciji za ekstrakciju polifenolne frakcije pupova vrste Ribes nigrum: nova kategorija dodataka prehrani predložena u okviru projekta FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019