Extracția șofranului asistată cu ultrasunete

Ultrasunetele sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor de extracție. Extracția asistată cu ultrasunete a compușilor activi, a aromelor și a condimentelor din materialul vegetal este o aplicație de mare succes, deoarece cavitația generată cu ultrasunete dezintegrează celulele vegetale și intensifică transferul de masă, astfel încât materialul intracelular devine disponibil. Astfel, se obțin o extracție mai eficientă și randamente mai mari.

Extracția cu ultrasunete a șofranului

Videoclipul de mai jos demonstrează extracția eficientă și ușor de realizat a șofranului cu ajutorul sonicatorului cu sondă UP100H.

Acest videoclip prezintă extracția ultrasonică rapidă și eficientă a compușilor aromatizanți și coloranți din șofran cu Hielscher UP100H, un puternic sonicator de 100W.

Șofranul, un condiment rafinat

Șofranul (Crocus sativus), cunoscut drept cel mai scump condiment de pe piața mondială și remarcat prin aroma sa delicată, gustul amar și culoarea galbenă atractivă, este cultivat în principal în Iran, Spania, Grecia și India. Pe lângă utilizarea sa ca condiment și colorant, șofranul este apreciat și ca plantă medicinală, iar de puțin timp crocus sativus este studiat ca o nouă sursă sigură de antioxidanți naturali pentru industria alimentară. Prețul ridicat, de până la 14 euro pe gram, are mai multe motive: în primul rând, sunt necesare între 100.000 și 200.000 de flori de crocus pentru a obține 1 kilogram de condiment de șofran; în al doilea rând, floarea de șofran înflorește doar două săptămâni toamna; și în al treilea rând, recoltarea se realizează în întregime manual. Condimentul de șofran se obține din stigmatul roșu al florii de crocus de șofran. Fiecare plantă de șofran are trei stigmate roșii la floare. Aceste trei stigmate (vârful receptiv al unui carpel) și stilurile lor sunt recoltate pentru a obține substanțele de șofran. După uscare, aceste părți sunt folosite drept condiment în bucătărie sau ca agent de colorare.

Sonicarea pentru producerea extractelor de șofran de înaltă calitate

Extracția asistată cu ultrasunete este o metodă dovedită pentru extracția materialului intracelular și a componentelor funcționale și bioactive. Radiația ultrasonică poate fi aplicată stigmatelor roșii ale șofranului, care conțin mai mult de 150 de substanțe aromatice volatile, precum și compuși activi nevolatili, cum ar fi carotenoidele licopen, zeaxantină și diverși α- și β-caroteni.
Aroma intensă și caracteristică a șofranului provine în special din trei compuși: crocine, picrocrocină și safranal.

Kadkhodaee și Hemmati-Kakhki prezintă un studiu în care au investigat „Ultrasonic Extraction of Active Compounds from Saffron” (Extracția cu ultrasunete a compușilor activi din șofran). În acest studiu, au arătat că ultrasonicarea a crescut semnificativ randamentul extracției și a redus considerabil timpul de procesare. De fapt, rezultatele extracției cu ultrasunete au fost vizibil mai bune decât cele ale extracției tradiționale cu apă rece propuse de ISO. Pentru cercetarea lor, Kadkhodaee și Hemmati-Kakhki au utilizat dispozitivul cu ultrasunete Hielscher UP50H. Pentru a investiga avantajul iradierii cu ultrasunete, aceeași cantitate de șofran (probă de 0,25g) a fost extrasă prin extracție cu apă rece: o probă a fost tratată cu procesorul cu ultrasunete Hielscher; cealaltă probă a fost supusă procesului tradițional de extracție cu apă rece recomandat de ISO. După cum s-a indicat mai sus, prin metoda de extracție cu ultrasunete s-a eliberat un randament vizibil mai mare al compușilor din șofran. Odată cu creșterea timpului de sonicare s-a obținut un randament crescut, cu o îmbunătățire de până la 15% pentru safranal spre sfârșitul timpului de extracție. Cele mai bune rezultate au fost obținute cu sonicare pulsată. Aceasta înseamnă că intervalele scurte de puls au fost mai eficiente decât un tratament continuu cu ultrasunete, deoarece într-un câmp ultrasonic pulsat timpul dintre două pulsuri acționează ca o pauză în care bulele mici și cavitățile instabile generate de colapsul bulelor, în funcție de dimensiunile lor, se dizolvă sau ies prin plutire din zona de cavitație, astfel încât condițiile inițiale ale lichidului sunt restabilite. (Kadkhodaee et al., 2007) Deoarece cavitația generată de ultrasunete are ca rezultat condiții locale extrem de intense, procesarea cu ultrasunete oferă rezultate de extracție mai bune prin dezintegrarea eficientă a celulelor și printr-un transfer de masă mai complet din părțile interioare ale matricei celulare. De asemenea, recuperarea compușilor fitochimici și a produselor biofarmaceutice din șofran este o aplicație promițătoare.
Eficacitatea extracției asistate cu ultrasunete a fost investigată de mult timp și este bine cunoscută. Sonicatoarele Hielscher sunt deja utilizate cu mare succes pentru extracția proteinelor, lipidelor, compușilor fenolici și enzimelor în cercetare și în producția industrială.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:

 

În această prezentare vă introducem în producția de extracte vegetale. Explicăm provocările obținerii unor extracte vegetale de înaltă calitate și modul în care un sonicator vă poate ajuta să le depășiți. Această prezentare vă arată cum funcționează extracția cu ultrasunete. Veți afla ce beneficii puteți obține utilizând un sonicator pentru extracție și cum puteți integra un extractor cu ultrasunete în procesul de producție a extractelor.

 

Literatură/Referințe

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrasonic Extraction of Active Compounds from Saffron. În: Koochecki, A. et al. (ed.): II. International Symposium on Saffron Biology and Technology. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizarea parametrilor de extracție a galatului epigallocatechin folosind apă caldă convențională și metode asistate cu ultrasunete din ceaiul verde. Prelucrarea alimentelor și a bioproduselor 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): Profilarea fitochimică a Sambucus nigra L. Extracte de flori și frunze și potențialul lor antimicrobian împotriva agenților patogeni de migdal. Jurnalul Internațional de Științe Moleculare, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Extracția asistată cu ultrasunete pulsate ca metodă alternativă la macerarea convențională pentru extracția fracțiunii polifenolice a mugurilor Ribes nigrum: o nouă categorie de suplimente alimentare propusă de Proiectul FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019