Ultrazvukom asistovaná extrakcia šafranu

Ultrazvuk je dobre známy svojou extrakčnou kapacitou. Ultrazvukom asistovaná extrakcia aktívnych zlúčenín, príchutí a korenín z rastlinného materiálu je veľmi úspešná aplikácia, pretože ultrazvukom generovaná kavitácia narúša rastlinné bunky a zvyšuje prenos hmoty, aby sa stal dostupným vnútrobunkový materiál. Tým sa dosiahne efektívnejšia extrakcia a vyššie výnosy.

Ultrazvuková extrakcia šafranu

Video nižšie demonštruje efektívnu a ľahko použiteľnú extrakciu šafranu pomocou sondového sonikátora UP100H.
 

Šafran, vynikajúce korenie

Šafran (Crocus sativus), známy ako najdrahšie korenie na svetovom trhu a vyznačuje sa jemnou chuťou, horkou chuťou a atraktívnou žltou farbou, sa v zásade pestuje v Iráne, Španielsku, Grécku a Indii. Okrem použitia ako korenie a farbivo je šafran cenený aj ako liečivá rastlina a od krátkej doby sa šafran sativus skúma ako nový bezpečný zdroj prírodných antioxidantov pre potravinársky priemysel. Pre vysokú cenu až 14 eur za gram existuje niekoľko dôvodov: po prvé, na dosiahnutie 1 kilogramu šafranového korenia je potrebných 100 000 až 200 000 krokusových kvetov; po druhé, kvet šafranu kvitne na jeseň len dva týždne; a po tretie, zber sa vykonáva úplne manuálnou prácou. Šafranové korenie sa získava z červenej stigmy kvetu šafranového krokusu. Každá rastlina šafranu nesie na kvete tri červené stigmy. Tieto tri stigmy (receptívny hrot plodolistu) a ich štýly sa zbierajú na získanie šafranových látok. Po vysušení sa tieto časti používajú ako dochucovadlo v kuchyni alebo ako farbivo.

Sonikácia na výrobu vysokokvalitných šafranových extraktov

Ultrazvukom asistovaná extrakcia je osvedčenou metódou extrakcie intracelulárneho materiálu a funkčných a bioaktívnych zložiek. Ultrazvukové žiarenie je možné aplikovať na šafranovú červenú stigmu, ktorá obsahuje viac ako 150 prchavých aromatických látok, ako aj neprchavé aktívne zlúčeniny, ako sú karotenoidy lykopén, zeaxantín a rôzne α- a β-karotény.
Intenzívna charakteristická chuť šafranu vyplýva najmä z troch zlúčenín: krocínov, pikrorocínu a safranalu.

Kadkhodaee a Hemmati-Kakhki prezentujú štúdiu, v ktorej skúmali "ultrazvukovú extrakciu aktívnych zlúčenín zo šafranu". V tejto štúdii ukázali, že ultrazvuk výrazne zvýšil výťažok extrakcie a výrazne skrátil čas spracovania. V skutočnosti boli výsledky ultrazvukovej extrakcie nápadne lepšie ako tradičná extrakcia studenou vodou navrhnutá ISO. Kadkhodaee a Hemmati-Kakhki na svoj výskum použili ultrazvukové zariadenie Hielscher. UP50H. Na preskúmanie výhody ultrazvukového žiarenia bolo extrakciou studenou vodou extrahované rovnaké množstvo šafranu (vzorka 0,25 g): Jedna vzorka bola ošetrená ultrazvukovým procesorom Hielscher; druhá vzorka bola spustená tradičným procesom extrakcie studenou vodou odporúčaným ISO. Ako je uvedené vyššie, pri metóde ultrazvukovej extrakcie sa uvoľnil výrazne vyšší výťažok šafranových zlúčenín. So zvyšujúcim sa časom sonikácie sa dosiahol zvýšený výnos s až 15% zvýšením pre safranal ku koncu doby extrakcie. Najlepšie výsledky sa dosiahli pulznou sonikáciou. To znamená, že krátke intervaly impulzov boli účinnejšie ako kontinuálne ultrazvukové ošetrenie, pretože v pulznom ultrazvukovom poli čas medzi dvoma impulzmi funguje ako prestávka, počas ktorej sa malé bubliny a nestabilné dutiny vytvorené kolapsom bublín v závislosti od ich veľkosti rozpustia alebo vyplávajú z kavitačnej zóny, aby sa obnovili počiatočné podmienky kvapaliny. (Kadkhodaee a kol., 2007) Keďže ultrazvukom generovaná kavitácia vedie k vysoko intenzívnym miestnym podmienkam, ultrazvukové spracovanie poskytuje lepšie výsledky extrakcie efektívnym narušením buniek a úplnejším prenosom hmoty z vnútorných častí bunkovej matrice. Sľubnou aplikáciou je aj obnova fytochemikálií a biofarmaceutikák zo šafranu.
Účinnosť ultrazvukom asistovanej extrakcie sa skúma už dlho a je dobre známa. Hielscher sonikátory sa už veľmi úspešne používajú na extrakciu proteínov, lipidov, fenolových zlúčenín a enzýmov vo výskume a priemyselnej výrobe.

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:

 

 

Literatúra/Referencie

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrazvuková extrakcia účinných látok zo šafranu. In: Koochecki, A. et al. (úprava): II. Medzinárodné sympózium o biológii a technológii šafranu. ISHS, Irán 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; My, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimalizácia extrakčných parametrov epigalokatechín galátu pomocou konvenčných metód horúcej vody a ultrazvukom zo zeleného čaju. Spracovanie potravín a bioproduktov 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): Fytochemické profilovanie extraktov z kvetov a listov Sambucus nigra L. a ich antimikrobiálny potenciál proti patogénom mandľovníkov. Medzinárodný časopis molekulárnych vied, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulzná ultrazvukom asistovaná extrakcia ako alternatívna metóda ku konvenčnej macerácii na extrakciu polyfenolovej frakcie púčikov Ribes nigrum: Nová kategória výživových doplnkov navrhnutá projektom FINNOVER. Potraviny. 8. 466; 2019