Ultrasoon ondersteunde saffraanextractie

Ultrasoon geluid staat bekend om zijn extractievermogen. De ultrasoon geassisteerde extractie van actieve stoffen, smaakstoffen en specerijen uit plantaardig materiaal is een zeer succesvolle toepassing, omdat de ultrasoon gegenereerde cavitatie de plantencellen verstoort en de massaoverdracht verbetert, zodat het intracellulaire materiaal beschikbaar komt. Hierdoor wordt een efficiëntere extractie en een hogere opbrengst bereikt.

Ultrasone saffraanextractie

De onderstaande video demonstreert de efficiënte en gebruiksvriendelijke extractie van saffraan met de sonicator UP100H.
 

Saffraan, een uitgelezen specerij

Saffraan (Crocus sativus), bekend als duurste specerij op de wereldmarkt en gekenmerkt door zijn delicate smaak, 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 medische plant en sinds kort wordt de crocus sativus onderzocht als een nieuwe veilige bron van natuurlijke antioxidanten voor de voedingsindustrie. Voor de hoge prijs van wel 14 euro per gram zijn verschillende redenen: ten eerste zijn er tussen de 100.000 en 200.000 krokusbloemen nodig om 1 kilo saffraankruid te maken; ten tweede bloeit de saffraanbloesem slechts twee weken in de herfst; en ten derde wordt de oogst volledig met de hand gedaan. Het saffraankruid wordt verkregen uit de rode stempel van de bloem van de saffraankrokus. Elke saffraanplant draagt drie rode stempels aan de bloem. Deze drie stempels (het ontvangende topje van een carpel) en hun stijlen worden geoogst om de saffraanstoffen te verkrijgen. Na het drogen worden deze delen gebruikt als smaakmaker in de keuken of als kleurstof.

Sonificatie voor de productie van hoogwaardige saffraanextracten

Ultrasone extractie is een beproefde methode voor de extractie van intracellulair materiaal en functionele en bioactieve componenten. Ultrasone straling kan worden toegepast op de rode stigma's 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 intensieve karakteristieke smaak van saffraan is vooral te danken aan drie verbindingen: crocines, picrocrocine en safranal.

Kadkhodaee en Hemmati-Kakhki presenteren een onderzoek waarin ze de "Ultrasone extractie van actieve bestanddelen uit saffraan" hebben onderzocht. In dit onderzoek toonden ze aan dat ultrasoon extractie het extractierendement aanzienlijk verhoogde en de verwerkingstijd aanzienlijk verkortte. In feite waren de resultaten van ultrasone extractie aanzienlijk beter dan die van de traditionele koudwaterextractie zoals voorgesteld door ISO. Voor hun onderzoek gebruikten Kadkhodaee en Hemmati-Kakhki Hielscher's ultrasone apparaat UP50H. Om het voordeel van ultrasone bestraling te onderzoeken, is dezelfde hoeveelheid saffraan (0,25 g monster) geëxtraheerd door middel van koudwaterextractie: Eén monster is behandeld met de Hielscher ultrasone processor; het andere monster is uitgevoerd volgens het traditionele koudwaterextractieproces dat wordt aanbevolen door ISO. Zoals hierboven aangegeven, is met de ultrasone extractiemethode een opvallend hogere opbrengst van de saffraanverbindingen vrijgekomen. Met een toenemende sonificatietijd werd een hogere opbrengst bereikt, met een toename tot 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 fungeert als een pauze waarin de kleine belletjes en de onstabiele holtes die ontstaan door het instorten van belletjes, afhankelijk van hun grootte, oplossen of uit de cavitatiezone drijven, zodat de oorspronkelijke omstandigheden van de vloeistof worden hersteld. (Kadkhodaee et al., 2007) Aangezien door ultrageluid gegenereerde cavitatie resulteert in zeer intense lokale omstandigheden, levert ultrasone verwerking betere extractieresultaten op door efficiënte celdisruptie en een completere massaoverdracht uit de binnenste delen van de celmatrix. Ook het terugwinnen van fytochemicaliën en biofarmaceutica uit saffraan is een veelbelovende toepassing.
De effectiviteit van ultrasone extractie wordt al lange tijd onderzocht en is algemeen bekend. Hielscher sonicators worden al zeer succesvol gebruikt voor de extractie van eiwitten, lipiden, fenolverbindingen en enzymen in onderzoek en industriële productie.

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:

 

 

Literatuur/referenties

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrasone extractie van actieve bestanddelen uit saffraan. In: Koochecki, A. et al. (red.): II. Internationaal Symposium over biologie en technologie van saffraan. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimalisatie van de extractieparameters van epigallocatechine gallaat met behulp van conventionele heetwater- en ultrasoongestuurde methoden uit groene thee. 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 in amandelbomen. Internationaal Tijdschrift voor Moleculaire Wetenschappen, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Gepulseerde Ultrasone 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. Voedingsmiddelen. 8. 466; 2019