초음파 보조 사프란 추출

초음파는 추출 능력으로 잘 알려져 있습니다. 초음파로 발생한 캐비테이션이 식물 세포를 파쇄하고 물질 전달을 촉진하여 세포 내 물질을 이용할 수 있게 하므로, 식물 원료에서 활성 화합물, 향미 성분 및 향신료를 추출하는 초음파 보조 추출은 매우 성공적인 응용 분야입니다. 이를 통해 더 효율적인 추출과 더 높은 수율을 달성할 수 있습니다.

초음파 사프란 추출

아래 동영상은 프로브형 초음파 처리기 UP100H를 사용하여 사프란을 효율적이고 간편하게 추출하는 방법을 보여 줍니다.
 

이 영상에서는 출력 100W의 강력한 초음파 처리기 Hielscher UP100H로 사프란의 향미 및 색소 성분을 빠르고 효율적으로 추출하는 과정을 보여 드립니다.

고급 향신료, 사프란

세계 시장에서 가장 비싼 향신료로 알려진 사프란(Crocus sativus)은 섬세한 향미, 쓴맛, 매력적인 노란색이 특징이며, 주로 이란, 스페인, 그리스 및 인도에서 재배됩니다. 사프란은 향신료와 착색제로 사용될 뿐만 아니라 약용 식물로도 높이 평가받고 있으며, 최근에는 식품 산업을 위한 새롭고 안전한 천연 항산화제 공급원으로 연구되고 있습니다. 그램당 최대 14유로에 이르는 높은 가격에는 몇 가지 이유가 있습니다. 첫째, 사프란 향신료 1킬로그램을 얻으려면 크로커스 꽃 100,000–200,000송이가 필요합니다. 둘째, 사프란 꽃은 가을에 단 이 주 동안만 핍니다. 셋째, 수확은 전적으로 수작업으로 이루어집니다. 사프란 향신료는 사프란 크로커스 꽃의 붉은 암술머리에서 얻습니다. 각 사프란 식물의 꽃에는 붉은 암술머리가 세 개 있습니다. 사프란 성분을 얻기 위해 이 세 개의 암술머리(심피 끝의 꽃가루를 받아들이는 부분)와 암술대를 수확합니다. 건조 후 이 부분은 요리의 조미료나 착색제로 사용됩니다.

고품질 사프란 추출물 생산을 위한 초음파 처리

초음파 보조 추출은 세포 내 물질과 기능성 및 생리활성 성분을 추출하는 검증된 방법입니다. 사프란의 붉은 암술머리에는 150종 이상의 휘발성 방향 물질뿐 아니라 카로티노이드인 리코펜, 제아잔틴, 다양한 α- 및 β-카로틴과 같은 비휘발성 활성 화합물이 함유되어 있으며, 여기에 초음파를 조사할 수 있습니다.
사프란 특유의 강렬한 향미는 특히 크로신류, 피크로크로신, 사프라날이라는 세 가지 화합물에서 비롯됩니다.

Kadkhodaee와 Hemmati-Kakhki는 “사프란에서 활성 화합물의 초음파 추출”을 조사한 연구를 발표했습니다. 이 연구에서 초음파 처리가 추출 수율을 크게 높이고 처리 시간을 상당히 단축한다는 것을 보여 주었습니다. 실제로 초음파 추출 결과는 ISO가 제안한 기존 냉수 추출 결과보다 뚜렷하게 우수했습니다. Kadkhodaee와 Hemmati-Kakhki는 연구에 Hielscher의 초음파 장치 UP50H를 사용했습니다. 초음파 조사의 이점을 조사하기 위해 동일한 양의 사프란(0.25g 시료)을 냉수 추출로 추출했습니다. 한 시료는 Hielscher 초음파 처리기로 처리했고, 다른 시료는 ISO가 권장하는 기존 냉수 추출 공정으로 처리했습니다. 앞서 언급했듯이 초음파 추출법으로 사프란 화합물의 수율이 뚜렷하게 높아졌습니다. 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 수율이 높아졌으며, 추출 시간의 끝 무렵에는 사프라날 수율이 최대 15% 향상되었습니다. 펄스 초음파 처리에서 가장 좋은 결과를 얻었습니다. 이는 짧은 펄스 간격을 두는 처리가 연속 초음파 처리보다 더 효과적이었다는 뜻입니다. 펄스 초음파장에서는 두 펄스 사이의 시간이 휴지기로 작용하기 때문입니다. 이 시간 동안 작은 기포와 기포 붕괴로 생성된 불안정한 공동은 크기에 따라 용해되어 사라지거나 캐비테이션 영역 밖으로 떠올라 액체의 초기 상태가 복원됩니다. (Kadkhodaee et al., 2007) 초음파로 생성된 캐비테이션은 국소적으로 매우 강한 조건을 형성하므로, 초음파 처리는 효율적인 세포 파쇄와 세포 기질 내부에서 이루어지는 더욱 완전한 물질 전달을 통해 더 나은 추출 결과를 제공합니다. 사프란에서 식물화학물질과 바이오의약품을 회수하는 것 역시 유망한 응용 분야입니다.
초음파 보조 추출의 효과는 오랫동안 연구되어 왔으며 잘 알려져 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 이미 연구 및 산업 생산에서 단백질, 지질, 페놀 화합물 및 효소 추출에 매우 성공적으로 사용되고 있습니다.

아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다.

 

이 발표에서는 식물 추출물의 제조 과정을 소개합니다. 고품질 식물 추출물 제조 시 직면하는 과제와 초음파 처리기가 이러한 과제를 해결하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명합니다. 초음파 추출의 작동 원리도 보여드립니다. 추출에 초음파 처리기를 사용할 때 기대할 수 있는 이점과 추출물 생산 공정에 초음파 추출기를 도입하는 방법을 알아보실 수 있습니다.

 

문헌/참고문헌

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): 사프란에서 활성 화합물의 초음파 추출. 수록: Koochecki, A. et al. (편집): 제II회 사프란 생물학 및 기술 국제 심포지엄. ISHS, 이란 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): 기존 열수 추출법과 초음파 보조 추출법을 이용한 녹차의 에피갈로카테킨 갈레이트 추출 매개변수 최적화. 식품 및 바이오 제품 가공 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. 꽃 및 잎 추출물의 식물화학적 프로파일링과 아몬드나무 병원체에 대한 항균 잠재력. International Journal of Molecular Sciences, 2023년.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Ribes nigrum 눈의 폴리페놀 분획 추출을 위한 기존 침용법의 대안인 펄스 초음파 보조 추출: FINNOVER 프로젝트가 제안하는 새로운 식품 보충제 범주. Foods. 8. 466; 2019