Ultrasoon ondersteunde saffraanextractie

Ultrageluid staat bekend om zijn extractievermogen. De ultrasoon ondersteunde extractie van actieve verbindingen, smaakstoffen en specerijen uit plantaardig materiaal is een zeer succesvolle toepassing, omdat ultrasoon opgewekte cavitatie plantencellen openbreekt en de massaoverdracht verbetert, zodat het intracellulaire materiaal beschikbaar komt. Hierdoor worden een efficiëntere extractie en hogere opbrengsten bereikt.

Ultrasone saffraanextractie

De onderstaande video toont de efficiënte en eenvoudig uit te voeren extractie van saffraan met de sonicator UP100H met sonde.
 

Deze video toont de snelle en efficiënte ultrasone extractie van smaak- en kleurstoffen uit saffraan met een Hielscher UP100H, een krachtig ultrasoonapparaat van 100W.

Saffraan, een voortreffelijke specerij

Saffraan (Crocus sativus), bekend als de duurste specerij op de wereldmarkt en gekenmerkt door zijn delicate aroma, bittere smaak en aantrekkelijke gele kleur, wordt voornamelijk geteeld in Iran, Spanje, Griekenland en India. Naast het gebruik als specerij en kleurstof wordt saffraan ook gewaardeerd als geneeskrachtige plant. Sinds kort wordt crocus sativus onderzocht als een nieuwe, veilige bron van natuurlijke antioxidanten voor de voedingsmiddelenindustrie. Er zijn verschillende redenen voor de hoge prijs van maximaal 14 euro per gram: ten eerste zijn tussen de 100.000 en 200.000 krokusbloemen nodig om 1 kilogram saffraan als specerij te verkrijgen; ten tweede bloeit de saffraankrokus in de herfst slechts twee weken; en ten derde wordt de oogst volledig met de hand uitgevoerd. De specerij saffraan wordt verkregen uit de rode stempel van de bloem van de saffraankrokus. Elke saffraanplant draagt drie rode stempels aan de bloem. Deze drie stempels (de ontvankelijke uiteinden van een vruchtblad) en hun stijlen worden geoogst om de saffraanbestanddelen te verkrijgen. Na het drogen worden deze delen gebruikt als smaakmaker in de keuken of als kleurstof.

Sonicatie voor de productie van hoogwaardige saffraanextracten

Ultrasoon ondersteunde extractie is een beproefde methode voor de extractie van intracellulair materiaal en functionele en bioactieve componenten. Ultrasone straling kan worden toegepast op de rode stempels van saffraan, die meer dan 150 vluchtige aromatische stoffen bevatten, evenals niet-vluchtige actieve verbindingen, zoals de carotenoïden lycopeen, zeaxanthine en verschillende α- en β-carotenen.
De intense, karakteristieke smaak van saffraan is vooral afkomstig van drie verbindingen: crocinen, picrocrocine en safranal.

Kadkhodaee en Hemmati-Kakhki presenteren een studie waarin zij de “Ultrasone extractie van actieve verbindingen uit saffraan” hebben onderzocht. In deze studie hebben zij aangetoond dat sonicatie de extractieopbrengst significant verhoogde en de verwerkingstijd aanzienlijk verkortte. De resultaten van ultrasone extractie waren zelfs duidelijk beter dan die van de traditionele extractie met koud water die door ISO wordt voorgesteld. Voor hun onderzoek gebruikten Kadkhodaee en Hemmati-Kakhki het ultrasone apparaat van Hielscher UP50H. Om het voordeel van ultrasone bestraling te onderzoeken, werd dezelfde hoeveelheid saffraan (monster van 0,25g) geëxtraheerd met koud water: één monster werd behandeld met de ultrasone processor van Hielscher; het andere monster onderging het traditionele extractieproces met koud water dat door ISO wordt aanbevolen. Zoals hierboven aangegeven, werd met de ultrasone extractiemethode een duidelijk hogere opbrengst aan saffraanverbindingen verkregen. Naarmate de sonicatietijd toenam, werd een hogere opbrengst bereikt, met een toename van maximaal 15% voor safranal tegen het einde van de extractietijd. De beste resultaten werden bereikt met gepulseerde sonicatie. Dit betekent dat korte pulsintervallen effectiever waren dan een continue ultrasone behandeling, omdat in een gepulseerd ultrasoon veld de tijd tussen twee pulsen als een pauze fungeert. Tijdens deze pauze lossen de kleine bellen en de instabiele holtes die door het imploderen van bellen ontstaan, afhankelijk van hun grootte, op of drijven ze uit de cavitatiezone, zodat de oorspronkelijke omstandigheden van de vloeistof worden hersteld. (Kadkhodaee et al., 2007) Omdat ultrasoon opgewekte cavitatie tot zeer intense lokale omstandigheden leidt, levert ultrasone verwerking betere extractieresultaten op door efficiënte celontsluiting en een volledigere massaoverdracht vanuit de binnenste delen van de celmatrix. Ook de winning van fytochemicaliën en biofarmaceutische stoffen uit saffraan is een veelbelovende toepassing.
De effectiviteit van ultrasoon ondersteunde extractie wordt al lange tijd onderzocht en is algemeen bekend. Sonicators van Hielscher worden al zeer succesvol gebruikt voor de extractie van eiwitten, lipiden, fenolische verbindingen en enzymen in onderzoek en industriële productie.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone sonicators:

 

In deze presentatie laten we u kennismaken met de productie van plantaardige extracten. We leggen uit welke uitdagingen er zijn bij het produceren van hoogwaardige plantaardige extracten en hoe een sonicator u kan helpen deze te overwinnen. Deze presentatie laat zien hoe ultrasone extractie werkt. U leert welke voordelen een sonicator bij extractie biedt en hoe u een ultrasone extractor in uw extractproductie kunt integreren.

 

Literatuur/Referenties

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrasone extractie van actieve verbindingen uit saffraan. In: Koochecki, A. et al. (red.): II. Internationaal symposium over saffraanbiologie en -technologie. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimalisatie van de extractieparameters van epigallocatechinegallaat uit groene thee met conventionele methoden met heet water en ultrasoon ondersteunde methoden. 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): Fytochemische profilering van bloem- en bladextracten van Sambucus nigra L. en hun antimicrobiële potentieel tegen ziekteverwekkers van amandelbomen. Internationaal Tijdschrift voor Moleculaire Wetenschappen, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Gepulseerde ultrasoon ondersteunde extractie als alternatieve methode voor conventionele maceratie voor de extractie van de polyfenolische fractie van Ribes nigrum-knoppen: een nieuwe categorie voedingssupplementen voorgesteld door het FINNOVER-project. Foods. 8. 466; 2019