超音波支援によるサフラン抽出

超音波は、その抽出能力でよく知られています。植物原料から活性化合物、香味成分、香辛料を超音波支援により抽出する方法は、非常に大きな成功を収めている用途です。超音波によって発生するキャビテーションが植物細胞を破砕し、物質移動を促進することで、細胞内物質を取り出せるようになるためです。これにより、より効率的な抽出と、より高い収率が得られます。

サフランの超音波抽出

以下の動画では、プローブ型超音波処理装置UP100Hを使用した、効率的で操作が簡単なサフラン抽出を紹介します。
 

この動画では、出力100Wの強力な超音波処理装置Hielscher UP100Hを用いて、サフランから香味成分と色素成分を迅速かつ効率的に超音波抽出する様子をご紹介します。

サフラン – 極上の香辛料

サフラン（Crocus sativus）は、世界市場で最も高価な香辛料として知られ、繊細な香り、苦味、魅力的な黄色を特徴とし、主にイラン、スペイン、ギリシャ、インドで栽培されています。香辛料や着色料としての用途に加え、サフランは薬用植物としても高く評価されています。また、近年、crocus sativusは、食品産業向けの天然抗酸化物質の新たな安全な供給源として研究されています。グラム当たり最大14ユーロという高価格には、いくつかの理由があります。第一に、1キログラムのサフラン香辛料を得るには、100,000–200,000個のクロッカスの花が必要です。第二に、サフランの花が咲くのは秋のわずか二週間だけです。第三に、収穫はすべて手作業で行われます。香辛料のサフランは、サフランクロッカスの花の赤い柱頭から得られます。サフランの各株は、花に三本の赤い柱頭をつけます。これら三本の柱頭（心皮の、花粉を受容する先端部分）とその花柱を収穫し、サフランの成分を得ます。乾燥後、これらの部分は料理の調味料や着色料として使用されます。

高品質なサフラン抽出物を製造するための超音波処理

超音波支援抽出は、細胞内物質や機能性成分、生理活性成分を抽出するための実績ある方法です。超音波はサフランの赤い柱頭に照射できます。この柱頭には、150種類を超える揮発性芳香物質に加え、カロテノイドであるリコペン、ゼアキサンチン、各種のα-およびβ-カロテンなどの不揮発性活性化合物が含まれています。
サフランの強く特徴的な風味は、特にクロシン類、ピクロクロシン、サフラナールという三つの化合物に由来します。

KadkhodaeeとHemmati-Kakhkiは、「サフランからの活性化合物の超音波抽出」を調査した研究を発表しています。この研究では、超音波処理によって抽出収率が有意に向上し、処理時間が大幅に短縮されたことが示されています。実際に、超音波抽出の結果は、ISOが提案する従来の冷水抽出よりも明らかに優れていました。KadkhodaeeとHemmati-Kakhkiは、この研究にHielscherの超音波装置 UP50Hを使用しました。超音波照射の利点を調べるため、同量のサフラン（0.25gのサンプル）を冷水抽出しました。一方のサンプルはHielscherの超音波処理装置で処理し、もう一方のサンプルにはISOが推奨する従来の冷水抽出プロセスを適用しました。前述のとおり、超音波抽出法では、サフラン成分の収率が明らかに高くなりました。超音波処理時間が長くなるにつれて収率が向上し、抽出時間の終盤にはサフラナールで最大15%の増加が得られました。最良の結果は、パルス超音波処理で得られました。これは、短いパルス間隔での処理が連続的な超音波処理よりも効果的であったことを意味します。パルス超音波場では、二つのパルスの間の時間が休止期間として働き、その間に、小さな気泡や気泡の崩壊によって生じた不安定な空洞が、その大きさに応じて溶解して消失するか、キャビテーション領域の外へ浮上するため、液体の初期状態が回復するからです。（Kadkhodaee et al., 2007）超音波によって発生するキャビテーションは、局所的に極めて強い作用をもたらすため、超音波処理では、効率的な細胞破砕と、細胞マトリックス内部からのより完全な物質移動によって、より良好な抽出結果が得られます。サフランからの植物化学物質やバイオ医薬品の回収も、有望な用途です。
超音波支援抽出の有効性は長年研究されており、よく知られています。Hielscherの超音波処理装置は、研究および工業生産において、タンパク質、脂質、フェノール化合物、酵素の抽出にすでに使用され、非常に大きな成功を収めています。

以下の表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力を示しています。

 

このプレゼンテーションでは、植物抽出物の製造についてご紹介します。高品質な植物抽出物を製造する際の課題と、超音波処理装置がその解決にどのように役立つかを説明します。超音波抽出の仕組みに加え、抽出に超音波処理装置を使用することで期待できる利点や、抽出物の製造工程に超音波抽出装置を導入する方法をご紹介します。

 

文献・参考資料

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): サフランからの活性化合物の超音波抽出。収録：Koochecki, A. et al.（編）：第II回サフランの生物学と技術に関する国際シンポジウム。ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): 従来の熱水法および超音波支援法を用いた緑茶からのエピガロカテキンガレート抽出条件の最適化. 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): Sambucus nigra L.の花および葉の抽出物の植物化学成分プロファイリングと、アーモンド樹の病原体に対する抗微生物作用の可能性。 分子科学国際ジャーナル、2023年。
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Ribes nigrumの芽からポリフェノール画分を抽出するための、従来の浸漬法に代わるパルス超音波支援抽出：FINNOVERプロジェクトが提案する食品サプリメントの新たなカテゴリー。 Foods. 8. 466; 2019