Estrazione dello zafferano assistita da ultrasuoni

Gli ultrasuoni sono ben noti per la loro capacità estrattiva. L’estrazione assistita da ultrasuoni di composti attivi, aromi e spezie dal 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. Si ottengono così un’estrazione più efficiente e rese più elevate.

Estrazione dello zafferano a ultrasuoni

Il video qui sotto illustra l’estrazione efficiente e semplice dello zafferano mediante il sonicatore a sonda UP100H.
 

Questo video mostra l’estrazione a ultrasuoni rapida ed efficiente di composti aromatici e coloranti dallo zafferano con Hielscher UP100H, un potente sonicatore da 100W.

Zafferano, una spezia pregiata

Lo zafferano (Crocus sativus), noto come la spezia più costosa sul mercato mondiale e caratterizzato da un aroma delicato, un gusto amaro e un attraente colore giallo, viene coltivato principalmente in Iran, Spagna, Grecia e India. Oltre a essere utilizzato come spezia e colorante, lo zafferano è apprezzato anche come pianta medicinale e, da poco tempo, il Crocus sativus viene studiato come nuova fonte sicura di antiossidanti naturali per l’industria alimentare. Il prezzo elevato, che può raggiungere i 14 euro al grammo, ha diverse ragioni: innanzitutto, sono necessari tra 100.000 e 200.000 fiori di croco per ottenere 1 chilogrammo di zafferano; in secondo luogo, la fioritura dello zafferano dura soltanto due settimane in autunno; infine, la raccolta viene eseguita interamente a mano. La spezia si ottiene dallo stigma rosso del fiore del croco dello zafferano. Ogni pianta di zafferano presenta tre stigmi rossi nel fiore. Questi tre stigmi (le estremità ricettive di un carpello) e i relativi stili vengono raccolti per ottenere le sostanze dello zafferano. Dopo l’essiccazione, queste parti vengono utilizzate come condimento in cucina o come colorante.

Sonicazione per la produzione di estratti di zafferano di alta qualità

L’estrazione assistita da ultrasuoni è un metodo comprovato per estrarre materiale intracellulare e componenti funzionali e bioattivi. L’irradiazione ultrasonica può essere applicata agli stigmi rossi dello zafferano, che contengono più di 150 sostanze aromatiche volatili, oltre a composti attivi non volatili, come i carotenoidi licopene, zeaxantina e vari α- e β-caroteni.
L’intenso aroma caratteristico dello zafferano deriva soprattutto da tre composti: crocine, picrocrocina e safranale.

Kadkhodaee e Hemmati-Kakhki presentano uno studio in cui hanno esaminato l’“Estrazione a ultrasuoni di composti attivi dallo zafferano”. In questo studio hanno dimostrato che la sonicazione aumentava significativamente la resa estrattiva e riduceva considerevolmente il tempo di trattamento. I risultati dell’estrazione a ultrasuoni erano infatti nettamente migliori di quelli dell’estrazione tradizionale in acqua fredda proposta dall’ISO. Per la loro ricerca, Kadkhodaee e Hemmati-Kakhki hanno utilizzato il dispositivo a ultrasuoni Hielscher UP50H. Per esaminare il vantaggio dell’irradiazione ultrasonica, è stata estratta la stessa quantità di zafferano (campione da 0,25g) in acqua fredda: un campione è stato trattato con il processore a ultrasuoni Hielscher; l’altro è stato sottoposto al processo tradizionale di estrazione in acqua fredda raccomandato dall’ISO. Come indicato sopra, il metodo di estrazione a ultrasuoni ha consentito di ottenere una resa nettamente superiore dei composti dello zafferano. All’aumentare del tempo di sonicazione è aumentata la resa, con un incremento 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 impulso erano più efficaci di un trattamento ultrasonico continuo, perché in un campo ultrasonico pulsato il tempo tra due impulsi funge da pausa durante la quale le piccole bolle e le cavità instabili generate dal collasso delle bolle, a seconda delle loro dimensioni, si dissolvono o risalgono al di fuori della zona di cavitazione, ripristinando così le condizioni iniziali del liquido. (Kadkhodaee et al., 2007) Poiché la cavitazione generata dagli ultrasuoni produce condizioni locali di elevata intensità, il trattamento ultrasonico offre risultati di estrazione migliori grazie a un’efficiente disgregazione cellulare 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 viene studiata da molto tempo ed è ben nota. I sonicatori Hielscher vengono 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 trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:

 

In questa presentazione illustriamo la produzione di estratti vegetali. Spieghiamo le difficoltà legate alla produzione di estratti vegetali di alta qualità e come un sonicatore possa aiutarvi a superarle. Questa presentazione mostra il funzionamento dell’estrazione a ultrasuoni. Scoprirete quali vantaggi potete aspettarvi dall’impiego di un sonicatore per l’estrazione e come integrare un estrattore a ultrasuoni nella vostra produzione di estratti.

 

Bibliografia/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): Ottimizzazione dei parametri di estrazione dell’epigallocatechina gallato dal tè verde mediante metodi convenzionali con acqua calda e metodi assistiti da ultrasuoni. Trasformazione degli alimenti e dei bioprodotti 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): Profilazione fitochimica 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. Foods. 8. 466; 2019