Экстракция шафрана с помощью ультразвука

Ультразвук широко известен своей способностью обеспечивать экстракцию. Экстракция активных соединений, ароматических веществ и пряностей из растительного материала с помощью ультразвука является весьма успешным применением этой технологии, поскольку создаваемая ультразвуком кавитация разрушает растительные клетки и усиливает массоперенос, делая внутриклеточный материал доступным. Благодаря этому достигаются более эффективная экстракция и более высокий выход.

Ультразвуковая экстракция шафрана

В видео ниже показана эффективная и простая в проведении экстракция шафрана с помощью ультразвукового аппарата зондового типа UP100H.
 

В этом видео показана быстрая и эффективная ультразвуковая экстракция вкусоароматических и красящих веществ из шафрана с помощью Hielscher UP100H – мощного ультразвукового аппарата на 100W.

Шафран – изысканная пряность

Шафран (Crocus sativus), известный как самая дорогая пряность на мировом рынке и отличающийся тонким ароматом, горьким вкусом и привлекательным жёлтым цветом, выращивают главным образом в Иране, Испании, Греции и Индии. Помимо использования в качестве пряности и красителя, шафран также ценится как лекарственное растение, а с недавнего времени crocus sativus исследуют как новый безопасный источник природных антиоксидантов для пищевой промышленности. Высокая цена, достигающая 14 евро за грамм, объясняется несколькими причинами: во-первых, для получения 1 килограмма шафрана как пряности требуется от 100 000 до 200 000 цветков крокуса; во-вторых, шафран цветёт всего две недели осенью; в-третьих, сбор урожая полностью выполняется вручную. Пряность шафран получают из красных рылец цветка шафранового крокуса. У каждого растения шафрана на цветке имеется три красных рыльца. Эти три рыльца (воспринимающие верхушки плодолистика) и их столбики собирают для получения веществ шафрана. После сушки эти части используют в кулинарии в качестве приправы или красителя.

Обработка ультразвуком для получения высококачественных экстрактов шафрана

Экстракция с помощью ультразвука – проверенный метод извлечения внутриклеточного материала, а также функциональных и биоактивных компонентов. Ультразвуковое излучение можно применять к красным рыльцам шафрана, которые содержат более 150 летучих ароматических веществ, а также нелетучие активные соединения, такие как каротиноиды ликопин, зеаксантин и различные α- и β-каротины.
Интенсивный характерный вкус и аромат шафрана обусловлены прежде всего тремя соединениями: кроцинами, пикрокроцином и сафраналем.

Kadkhodaee и Hemmati-Kakhki представили исследование, в котором изучали «Ультразвуковую экстракцию активных соединений из шафрана». В этом исследовании они показали, что обработка ультразвуком значительно увеличила выход экстракции и существенно сократила время обработки. Результаты ультразвуковой экстракции действительно были заметно лучше, чем результаты традиционной экстракции холодной водой, предложенной ISO. Для своего исследования Kadkhodaee и Hemmati-Kakhki использовали ультразвуковой аппарат Hielscher UP50H. Чтобы изучить преимущества ультразвукового облучения, одинаковое количество шафрана (образец массой 0,25g) подвергали экстракции холодной водой: один образец обрабатывали ультразвуковым процессором Hielscher; другой образец подвергали традиционной экстракции холодной водой, рекомендованной ISO. Как указано выше, метод ультразвуковой экстракции обеспечил заметно более высокий выход соединений шафрана. При увеличении продолжительности обработки ультразвуком выход возрастал, причём к концу времени экстракции увеличение для сафраналя достигало 15%. Наилучшие результаты были получены при импульсной обработке ультразвуком. Это означает, что короткие импульсные интервалы были эффективнее непрерывной ультразвуковой обработки, поскольку в импульсном ультразвуковом поле время между двумя импульсами служит паузой, во время которой мелкие пузырьки и нестабильные полости, образовавшиеся при схлопывании пузырьков, в зависимости от их размеров растворяются или всплывают за пределы зоны кавитации, так что восстанавливаются исходные условия в жидкости. (Kadkhodaee et al., 2007) Поскольку создаваемая ультразвуком кавитация приводит к возникновению локальных условий высокой интенсивности, ультразвуковая обработка обеспечивает лучшие результаты экстракции благодаря эффективному разрушению клеток и более полному массопереносу из внутренних частей клеточного матрикса. Получение фитохимических веществ и биофармацевтических препаратов из шафрана также является перспективным применением.
Эффективность экстракции с помощью ультразвука исследуется уже давно и хорошо известна. Ультразвуковые аппараты Hielscher уже весьма успешно применяются для экстракции белков, липидов, фенольных соединений и ферментов в исследованиях и промышленном производстве.

Таблица ниже даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов:

 

В этой презентации мы знакомим вас с производством растительных экстрактов. Мы объясняем, какие трудности возникают при получении высококачественных растительных экстрактов и как ультразвуковой процессор помогает их преодолеть. Презентация показывает, как работает ультразвуковая экстракция. Вы узнаете, какие преимущества даёт применение ультразвукового процессора для экстракции и как внедрить ультразвуковой экстрактор в производство экстрактов.

 

Литература и источники

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ультразвуковая экстракция активных соединений из шафрана. В: Koochecki, A. et al. (ред.): II Международный симпозиум по биологии и технологии шафрана. ISHS, Иран 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Оптимизация параметров экстракции галлата эпигаллокатехина из зелёного чая традиционным методом с использованием горячей воды и методами с применением ультразвука. Переработка пищевых продуктов и биопродуктов No 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): Фитохимическое профилирование экстрактов цветков и листьев Sambucus nigra L. и их антимикробный потенциал против патогенов миндального дерева. Международный журнал молекулярных наук, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Экстракция с помощью импульсного ультразвука как альтернативный традиционной мацерации метод извлечения полифенольной фракции из почек Ribes nigrum: новая категория пищевых добавок, предложенная проектом FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019