Ultrazvukom asistovaná extrakcia šafranu

Ultrazvuk je dobre známy svojou extrakčnou schopnosťou. Ultrazvukom asistovaná extrakcia účinných látok, aromatických látok a korenín z rastlinného materiálu je veľmi úspešnou aplikáciou, pretože ultrazvukom vytvorená kavitácia narúša rastlinné bunky a zlepšuje prenos hmoty, čím sprístupňuje vnútrobunkový materiál. Tým sa dosahuje účinnejšia extrakcia a vyššie výťažky.

Ultrazvuková extrakcia šafranu

Nasledujúce video ukazuje účinnú a jednoduchú extrakciu šafranu pomocou sondového sonikátora UP100H.
 

Toto video ukazuje rýchlu a účinnú ultrazvukovú extrakciu chuťových a farbiacich látok zo šafranu pomocou výkonného ultrazvukového prístroja Hielscher UP100H s výkonom 100W.

Šafran, znamenité korenie

Šafran (Crocus sativus), známy ako najdrahšie korenie na svetovom trhu a charakteristický svojou jemnou arómou, horkou chuťou a príťažlivou žltou farbou, sa pestuje predovšetkým v Iráne, Španielsku, Grécku a Indii. Okrem použitia ako korenie a farbivo je šafran cenený aj ako liečivá rastlina a v poslednom čase sa Crocus sativus skúma ako nový bezpečný zdroj prírodných antioxidantov pre potravinársky priemysel. Vysoká cena až 14 eur za gram má niekoľko dôvodov: po prvé, na získanie 1 kilogramu šafranového korenia je potrebných 100 000 až 200 000 kvetov šafranu; po druhé, šafran kvitne na jeseň iba dva týždne; a po tretie, zber sa vykonáva výlučne ručne. Šafranové korenie sa získava z červenej blizny kvetu šafranu siateho. Každá rastlina šafranu má v kvete tri červené blizny. Tieto tri blizny (prijímajúce vrcholy plodolistu) a ich čnelky sa zbierajú na získanie šafranových látok. Po vysušení sa tieto časti používajú ako korenie v kuchyni alebo ako farbivo.

Sonikácia na výrobu vysokokvalitných šafranových extraktov

Ultrazvukom asistovaná extrakcia je osvedčenou metódou na extrakciu vnútrobunkového materiálu a funkčných a bioaktívnych zložiek. Pôsobeniu ultrazvuku možno vystaviť červené blizny šafranu, ktoré obsahujú viac ako 150 prchavých aromatických látok, ako aj neprchavé účinné látky, napríklad karotenoidy lykopén, zeaxantín a rôzne α- a β-karotény.
Intenzívna charakteristická aróma šafranu pochádza najmä z troch zlúčenín: krocínov, pikrokrocínu a safranalu.

Kadkhodaee a Hemmati-Kakhki predstavujú štúdiu, v ktorej skúmali „Ultrazvukovú extrakciu účinných látok zo šafranu“. V tejto štúdii preukázali, že pôsobenie ultrazvuku významne zvýšilo výťažok extrakcie a výrazne skrátilo čas spracovania. Výsledky ultrazvukovej extrakcie boli v skutočnosti podstatne lepšie než výsledky tradičnej extrakcie studenou vodou navrhovanej organizáciou ISO. Kadkhodaee a Hemmati-Kakhki použili pri svojom výskume ultrazvukový prístroj Hielscher UP50H. Na preskúmanie výhody pôsobenia ultrazvuku sa rovnaké množstvo šafranu (vzorka 0,25g) extrahovalo studenou vodou: jedna vzorka sa ošetrila ultrazvukovým procesorom Hielscher; druhá vzorka sa podrobila tradičnému postupu extrakcie studenou vodou odporúčanému organizáciou ISO. Ako už bolo uvedené, ultrazvukovou extrakciou sa dosiahol podstatne vyšší výťažok šafranových zlúčenín. S predlžujúcim sa časom sonikácie sa dosahoval vyšší výťažok, pričom pri safranale sa ku koncu extrakcie dosiahlo zvýšenie až o 15%. Najlepšie výsledky sa dosiahli pri pulznej sonikácii. To znamená, že krátke pulzné intervaly boli účinnejšie než nepretržité ultrazvukové ošetrenie, pretože v pulznom ultrazvukovom poli čas medzi dvoma pulzmi slúži ako prestávka, počas ktorej sa malé bubliny a nestabilné dutiny vzniknuté kolapsom bublín v závislosti od svojej veľkosti rozpúšťajú alebo vyplávajú z kavitačnej zóny, čím sa obnovia počiatočné podmienky kvapaliny. (Kadkhodaee et al., 2007) Keďže kavitácia vytvorená ultrazvukom vedie k vysoko intenzívnym lokálnym podmienkam, ultrazvukové spracovanie poskytuje lepšie výsledky extrakcie vďaka účinnému narušeniu buniek a úplnejšiemu prenosu hmoty z vnútorných častí bunkovej matrice. Sľubnou aplikáciou je aj získavanie fytochemikálií a biofarmaceutík zo šafranu.
Účinnosť ultrazvukom asistovanej extrakcie sa skúma už dlho a je dobre známa. Sonikátory Hielscher sa už veľmi úspešne používajú na extrakciu bielkovín, lipidov, fenolových zlúčenín a enzýmov vo výskume aj v priemyselnej výrobe.

Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových prístrojov:

 

V tejto prezentácii vám predstavíme výrobu rastlinných extraktov. Vysvetlíme náročné aspekty výroby vysokokvalitných rastlinných extraktov a to, ako vám ich sonikátor pomôže zvládnuť. Prezentácia vám ukáže, ako funguje ultrazvuková extrakcia. Dozviete sa, aké výhody môžete očakávať pri použití sonikátora na extrakciu a ako môžete ultrazvukový extraktor začleniť do výroby extraktov.

 

Literatúra/Referencie

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrazvuková extrakcia účinných látok zo šafranu. In: Koochecki, A. et al. (zost.): II. medzinárodné sympózium o biológii a technológii šafranu. ISHS, Irán 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimalizácia parametrov extrakcie epigalokatechíngalátu zo zeleného čaju pomocou konvenčnej extrakcie horúcou vodou a ultrazvukom asistovaných metód. 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 mandľovníka. 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 v rámci projektu FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019