Ultrasonically Assisted Saffron Extraction

Gli ultrasuoni sono noti per la loro capacità di estrazione. L'estrazione assistita da ultrasuoni di composti attivi, aromi e spezie da materiale vegetale è un'applicazione di grande successo, poiché la cavitazione generata dagli ultrasuoni disgrega le cellule vegetali e migliora il trasferimento di massa, rendendo disponibile il materiale intracellulare. In questo modo si ottiene un'estrazione più efficiente e rese più elevate.

Estrazione dello zafferano a ultrasuoni

Il video seguente mostra l'estrazione efficiente e facile da usare dello zafferano utilizzando il sonicatore a sonda UP100H.
 

Lo zafferano, una spezia squisita

Lo zafferano (Crocus sativus), noto come la spezia più costosa sul mercato mondiale e contraddistinto da un sapore delicato, un gusto amaro e un attraente colore giallo, è coltivato principalmente in Iran, Spagna, Grecia e India. Oltre all'uso come spezia e come agente colorante, lo zafferano è anche apprezzato come pianta medicinale e da poco tempo il crocus sativus è studiato come nuova fonte sicura di antiossidanti naturali per l'industria alimentare. Il prezzo elevato, che può raggiungere i 14 euro al grammo, è dovuto a diversi motivi: innanzitutto, per ottenere un chilogrammo di spezia di zafferano sono necessari tra i 100.000 e i 200.000 fiori di croco; in secondo luogo, i fiori di zafferano fioriscono solo per due settimane in autunno; in terzo luogo, la raccolta viene effettuata completamente con lavoro manuale. La spezia di zafferano si ottiene dallo stigma rosso del fiore del croco di zafferano. Ogni pianta di zafferano porta tre stigmi rossi sul fiore. Questi tre stigmi (la punta ricettiva di un carpello) e i loro stili vengono raccolti per ottenere le sostanze dello zafferano. Dopo l'essiccazione, queste parti vengono utilizzate come condimento in cucina o come colorante.

La sonicazione per la produzione di estratti di zafferano di alta qualità

L'estrazione assistita da ultrasuoni è un metodo collaudato per l'estrazione di materiale intracellulare e di componenti funzionali e bioattivi. Gli ultrasuoni possono essere applicati allo stigma rosso dello zafferano, che contiene più di 150 sostanze aromatiche volatili e composti attivi non volatili, come i carotenoidi licopene, zeaxantina e vari α- e β-caroteni.
L'intenso sapore caratteristico dello zafferano deriva soprattutto da tre composti: crocina, picrocrocina e safranale.

Kadkhodaee e Hemmati-Kakhki presentano uno studio in cui hanno analizzato l'"Estrazione a ultrasuoni di composti attivi dallo zafferano". In questo studio hanno dimostrato che gli ultrasuoni aumentano significativamente la resa di estrazione e riducono notevolmente il tempo di lavorazione. Infatti, i risultati ottenuti con l'estrazione a ultrasuoni sono stati nettamente migliori rispetto alla tradizionale estrazione con acqua fredda proposta dall'ISO. Per la loro ricerca, Kadkhodaee e Hemmati-Kakhki hanno utilizzato il dispositivo a ultrasuoni Hielscher UP50H. Per studiare i vantaggi dell'irradiazione a ultrasuoni, la stessa quantità di zafferano (0,25 g di campione) è stata estratta con acqua fredda: Un campione è stato trattato con il processore a ultrasuoni Hielscher; l'altro campione è stato sottoposto al tradizionale processo di estrazione con acqua fredda raccomandato dall'ISO. Come indicato in precedenza, con il metodo di estrazione a ultrasuoni è stata rilasciata una resa notevolmente superiore dei composti dello zafferano. Con l'aumento del tempo di sonicazione si è ottenuta una resa maggiore, con un aumento fino al 15% per il safranale verso la fine del tempo di estrazione. I risultati migliori sono stati ottenuti con la sonicazione pulsata. Ciò significa che brevi intervalli di impulsi sono stati più efficaci di un trattamento ultrasonico continuo, perché in un campo ultrasonico pulsato il tempo tra due impulsi agisce come un intervallo durante il quale le piccole bolle e le cavità instabili generate dal collasso delle bolle, a seconda delle loro dimensioni, si dissolvono o galleggiano fuori dalla zona di cavitazione in modo da ripristinare le condizioni iniziali del liquido. (Kadkhodaee et al., 2007) Poiché la cavitazione generata dagli ultrasuoni determina condizioni locali molto intense, il trattamento a ultrasuoni fornisce migliori risultati di estrazione grazie a un'efficiente disgregazione delle cellule e a un trasferimento di massa più completo dalle parti interne della matrice cellulare. Anche il recupero di sostanze fitochimiche e biofarmaceutiche dallo zafferano è un'applicazione promettente.
L'efficacia dell'estrazione assistita da ultrasuoni è stata studiata da tempo ed è ben nota. I sonicatori Hielscher sono già utilizzati con grande successo per l'estrazione di proteine, lipidi, composti fenolici ed enzimi nella ricerca e nella produzione industriale.

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:

 

 

Letteratura/riferimenti

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Estrazione a ultrasuoni di composti attivi dallo zafferano. In: Koochecki, A. et al. (a cura di): II. Simposio internazionale sulla biologia e la tecnologia dello zafferano. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 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): Profilo fitochimico degli estratti di fiori e foglie di Sambucus nigra L. e loro potenziale antimicrobico contro i patogeni del mandorlo. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Estrazione assistita da ultrasuoni pulsati come metodo alternativo alla macerazione convenzionale per l'estrazione della frazione polifenolica delle gemme di Ribes nigrum: Una nuova categoria di integratori alimentari proposta dal Progetto FINNOVER. Alimenti. 8. 466; 2019