Safrāna ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību

Ultraskaņa ir labi pazīstama ar savām ekstrakcijas iespējām. Aktīvo savienojumu, aromātvielu un garšvielu ekstrakcija no augu materiāla ar ultraskaņas palīdzību ir ļoti veiksmīgs pielietojums, jo ultraskaņas radītā kavitācija sagrauj augu šūnas un veicina masas pārnesi, padarot pieejamu šūnu iekšējo materiālu. Tādējādi tiek panākta efektīvāka ekstrakcija un lielāks iznākums.

Safrāna ekstrakcija ar ultraskaņu

Tālāk redzamajā video demonstrēta efektīva un vienkārši veicama safrāna ekstrakcija, izmantojot zondes tipa ultraskaņas ierīci UP100H.
 

Šajā video parādīta ātra un efektīva safrāna garšas, aromāta un krāsvielu ekstrakcija ar Hielscher UP100H – jaudīgu 100W sonikatoru.

Safrāns – izsmalcināta garšviela

Safrānu (Crocus sativus), kas pazīstams kā dārgākā garšviela pasaules tirgū un izceļas ar savu smalko aromātu, rūgto garšu un pievilcīgo dzelteno krāsu, galvenokārt audzē Irānā, Spānijā, Grieķijā un Indijā. Papildus izmantošanai par garšvielu un krāsvielu safrāns tiek augstu vērtēts arī kā ārstniecības augs, un nesen Crocus sativus sāka pētīt kā jaunu, drošu dabisko antioksidantu avotu pārtikas rūpniecībai. Augstajai cenai, kas sasniedz pat 14 eiro par gramu, ir vairāki iemesli: pirmkārt, lai iegūtu 1 kilogramu safrāna garšvielas, nepieciešami no 100 000 līdz 200 000 krokusa ziedu; otrkārt, safrāna krokuss rudenī zied tikai divas nedēļas; un, treškārt, ražu pilnībā novāc ar rokām. Safrāna garšvielu iegūst no safrāna krokusa zieda sarkanajām drīksnām. Katra safrāna auga ziedam ir trīs sarkanas drīksnas. Šīs trīs drīksnas (augļlapas uztverošās galotnes) un to irbuļus novāc, lai iegūtu safrāna vielas. Pēc žāvēšanas šīs daļas izmanto kulinārijā kā garšvielu vai kā krāsvielu.

Apstrāde ar ultraskaņu augstas kvalitātes safrāna ekstraktu ražošanai

Ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību ir pārbaudīta metode šūnu iekšējā materiāla, funkcionālo un bioaktīvo komponentu ekstrakcijai. Ultraskaņas starojumu var izmantot safrāna sarkano drīksnu apstrādei; tās satur vairāk nekā 150 gaistošas aromātiskās vielas, kā arī negaistošus aktīvos savienojumus, piemēram, karotinoīdus likopēnu, zeaksantīnu un dažādus α- un β-karotīnus.
Safrāna intensīvo, raksturīgo garšu īpaši nosaka trīs savienojumi: krocīni, pikrokrocīns un safranāls.

Kadkhodaee un Hemmati-Kakhki iepazīstina ar pētījumu, kurā viņi pētījuši „Aktīvo savienojumu ekstrakciju no safrāna ar ultraskaņu”. Šajā pētījumā viņi parādīja, ka apstrāde ar ultraskaņu būtiski palielināja ekstrakcijas iznākumu un ievērojami saīsināja apstrādes laiku. Patiesībā ekstrakcijas ar ultraskaņu rezultāti bija ievērojami labāki nekā ar ISO ieteikto tradicionālo ekstrakciju ar aukstu ūdeni iegūtie rezultāti. Savā pētījumā Kadkhodaee un Hemmati-Kakhki izmantoja Hielscher ultraskaņas ierīci UP50H. Lai izpētītu ultraskaņas starojuma priekšrocības, vienāds safrāna daudzums (0,25g paraugs) tika ekstrahēts ar aukstu ūdeni: viens paraugs tika apstrādāts ar Hielscher ultraskaņas procesoru; otram paraugam tika veikts ISO ieteiktais tradicionālais ekstrakcijas process ar aukstu ūdeni. Kā norādīts iepriekš, ar ultraskaņas ekstrakcijas metodi tika iegūts ievērojami lielāks safrāna savienojumu iznākums. Palielinoties apstrādes ar ultraskaņu laikam, tika panākts lielāks iznākums, un ekstrakcijas laika beigās safranāla iznākuma pieaugums sasniedza pat 15%. Vislabākie rezultāti tika sasniegti, izmantojot impulsveida apstrādi ar ultraskaņu. Tas nozīmē, ka īsi impulsu intervāli bija efektīvāki par nepārtrauktu apstrādi ar ultraskaņu, jo impulsveida ultraskaņas laukā laiks starp diviem impulsiem darbojas kā pārtraukums, kura laikā mazie burbulīši un nestabilie dobumi, kas rodas burbulīšu sabrukšanas rezultātā, atkarībā no to izmēra izšķīst vai uzpeld ārpus kavitācijas zonas, tādējādi atjaunojot šķidruma sākotnējos apstākļus. (Kadkhodaee et al., 2007) Tā kā ultraskaņas radītā kavitācija rada ļoti intensīvus lokālos apstākļus, apstrāde ar ultraskaņu nodrošina labākus ekstrakcijas rezultātus, efektīvi sagraujot šūnas un panākot pilnīgāku masas pārnesi no šūnu matricas iekšējām daļām. Arī fitoķīmisko vielu un biofarmaceitisko vielu iegūšana no safrāna ir daudzsološs pielietojums.
Ekstrakcijas ar ultraskaņas palīdzību efektivitāte tiek pētīta jau ilgu laiku un ir labi zināma. Hielscher ultraskaņas ierīces jau ļoti veiksmīgi izmanto olbaltumvielu, lipīdu, fenola savienojumu un enzīmu ekstrakcijai pētniecībā un rūpnieciskajā ražošanā.

Tālāk sniegtā tabula ļauj gūt priekšstatu par mūsu ultraskaņas ierīču aptuveno apstrādes jaudu:

 

Šajā prezentācijā iepazīstinām ar augu ekstraktu ražošanu. Skaidrojam augstas kvalitātes augu ekstraktu ražošanas izaicinājumus un to, kā sonikators var palīdzēt tos pārvarēt. Prezentācijā parādīts, kā darbojas ekstrakcija ar ultraskaņu. Uzzināsiet, kādus ieguvumus sniedz sonikatora izmantošana ekstrakcijai un kā iekļaut ultraskaņas ekstraktoru savā ekstraktu ražošanas procesā.

 

Literatūra/atsauces

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Aktīvo savienojumu ekstrakcija no safrāna ar ultraskaņu. Izdevumā: Koochecki, A. et al. (red.): II. Starptautiskais simpozijs par safrāna bioloģiju un tehnoloģiju. ISHS, Irāna 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Epigallokatehīna gallāta ekstrakcijas no zaļās tējas parametru optimizācija, izmantojot tradicionālās karstā ūdens metodes un metodes ar ultraskaņas palīdzību. Pārtikas un bioproduktu pārstrāde 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. ziedu un lapu ekstraktu fitoķīmiskā profilēšana un to pretmikrobu potenciāls pret mandeļkoku patogēniem. Starptautiskais molekulāro zinātņu žurnāls, 2023. gads.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Ekstrakcija ar impulsveida ultraskaņas palīdzību kā alternatīva tradicionālajai macerācijai Ribes nigrum pumpuru polifenolu frakcijas ekstrakcijā: jauna uztura bagātinātāju kategorija, ko piedāvā FINNOVER projekts. Foods. 8. 466; 2019