Ultrazvočno podprta ekstrakcija žafrana

Ultrazvok je dobro znan po svoji ekstrakcijski zmogljivosti. Ultrazvočno podprta ekstrakcija učinkovin, arom in začimb iz rastlinskega materiala je zelo uspešna uporaba, saj ultrazvočno ustvarjena kavitacija povzroči razgradnjo rastlinskih celic in izboljša prenos snovi, tako da znotrajcelični material postane dostopen. S tem dosežemo učinkovitejšo ekstrakcijo in večje izkoristke.

Ultrazvočna ekstrakcija žafrana

Spodnji videoposnetek prikazuje učinkovito in preprosto ekstrakcijo žafrana z uporabo sonikatorja s sondo UP100H.
 

Video prikazuje hitro in učinkovito ultrazvočno ekstrakcijo aromatičnih in barvnih spojin iz žafrana z ultrazvočno napravo Hielscher UP100H z močjo 100W.

Žafran, izvrstna začimba

Žafran (Crocus sativus), znan kot najdražja začimba na svetovnem trgu, ki ga odlikujejo nežna aroma, grenak okus in privlačna rumena barva, gojijo predvsem v Iranu, Španiji, Grčiji in Indiji. Poleg uporabe kot začimba in barvilo je žafran cenjen tudi kot zdravilna rastlina, v zadnjem času pa crocus sativus raziskujejo kot nov varen vir naravnih antioksidantov za živilsko industrijo. Za visoko ceno, ki dosega do 14 evrov na gram, obstaja več razlogov: prvič, za pridobitev 1 kilograma žafrana kot začimbe je potrebnih med 100.000 in 200.000 cvetov žafrana; drugič, žafran jeseni cveti le dva tedna; in tretjič, nabiranje poteka v celoti ročno. Žafran kot začimbo pridobivajo iz rdeče brazde cveta pravega žafrana. Vsaka rastlina žafrana ima v cvetu tri rdeče brazde. Te tri brazde (sprejemne konice plodnega lista) in njihove vratove nabirajo za pridobivanje žafranovih snovi. Po sušenju te dele uporabljajo kot začimbo v kulinariki ali kot barvilo.

Sonikacija za proizvodnjo visokokakovostnih izvlečkov žafrana

Ultrazvočno podprta ekstrakcija je preizkušena metoda za ekstrakcijo znotrajceličnega materiala ter funkcionalnih in bioaktivnih sestavin. Ultrazvočno sevanje lahko uporabimo na rdečih brazdah žafrana, ki vsebujejo več kot 150 hlapnih aromatičnih snovi in nehlapne učinkovine, kot so karotenoidi likopen, zeaksantin ter različni α- in β-karoteni.
Intenzivna značilna aroma žafrana izvira predvsem iz treh spojin: krocinov, pikrokrocina in safranala.

Kadkhodaee in Hemmati-Kakhki predstavljata študijo, v kateri sta raziskovala »Ultrazvočno ekstrakcijo učinkovin iz žafrana«. V tej študiji sta pokazala, da je ultrazvočna obdelava znatno povečala izkoristek ekstrakcije in občutno skrajšala čas obdelave. Rezultati ultrazvočne ekstrakcije so bili dejansko izrazito boljši kot pri tradicionalni ekstrakciji s hladno vodo, ki jo predlaga ISO. Za svoje raziskave sta Kadkhodaee in Hemmati-Kakhki uporabila ultrazvočno napravo Hielscher UP50H. Za raziskavo prednosti ultrazvočnega obsevanja so enako količino žafrana (vzorec 0,25g) ekstrahirali s hladno vodo: en vzorec so obdelali z ultrazvočnim procesorjem Hielscher, drugi vzorec pa s tradicionalnim postopkom ekstrakcije s hladno vodo, ki ga priporoča ISO. Kot je navedeno zgoraj, so z metodo ultrazvočne ekstrakcije dosegli izrazito večji izkoristek žafranovih spojin. S podaljševanjem časa sonikacije so dosegli večji izkoristek, pri čemer se je izkoristek safranala proti koncu ekstrakcije povečal za do 15%. Najboljše rezultate so dosegli s pulzno sonikacijo. To pomeni, da so bili kratki pulzni intervali učinkovitejši od neprekinjene ultrazvočne obdelave, saj v pulznem ultrazvočnem polju čas med dvema pulzoma deluje kot premor, med katerim se majhni mehurčki in nestabilne votline, nastale zaradi sesedanja mehurčkov, odvisno od svoje velikosti raztopijo ali izplavajo iz območja kavitacije, tako da se ponovno vzpostavijo začetni pogoji v tekočini. (Kadkhodaee et al., 2007) Ker ultrazvočno ustvarjena kavitacija povzroča zelo intenzivne lokalne razmere, ultrazvočna obdelava zagotavlja boljše rezultate ekstrakcije z učinkovito razgradnjo celic in popolnejšim prenosom snovi iz notranjih delov celičnega matriksa. Obetavna je tudi uporaba za pridobivanje fitokemikalij in biofarmacevtskih snovi iz žafrana.
Učinkovitost ultrazvočno podprte ekstrakcije raziskujejo že dolgo in je dobro znana. Sonikatorje Hielscher že zelo uspešno uporabljajo za ekstrakcijo beljakovin, lipidov, fenolnih spojin in encimov v raziskavah in industrijski proizvodnji.

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:

 

V tej predstavitvi vam predstavljamo proizvodnjo rastlinskih izvlečkov. Pojasnjujemo izzive pri proizvodnji visokokakovostnih rastlinskih izvlečkov in kako vam jih lahko sonikator pomaga premagati. Predstavitev prikazuje delovanje ultrazvočne ekstrakcije. Spoznali boste prednosti uporabe sonikatorja za ekstrakcijo in načine vključitve ultrazvočnega ekstraktorja v proizvodnjo izvlečkov.

 

Literatura/viri

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrazvočna ekstrakcija učinkovin iz žafrana. V: Koochecki, A. et al. (ur.): II. mednarodni simpozij o biologiji in tehnologiji žafrana. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizacija parametrov ekstrakcije epigalokatehin galata iz zelenega čaja s konvencionalnimi metodami z vročo vodo in ultrazvočno podprtimi metodami. Predelava hrane in bioproizvodov 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): Fitokemijska karakterizacija izvlečkov cvetov in listov Sambucus nigra L. ter njihov protimikrobni potencial proti povzročiteljem bolezni mandljevca. Mednarodna revija za molekularne znanosti, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Ekstrakcija s pomočjo pulznega ultrazvoka kot alternativna metoda konvencionalni maceraciji za ekstrakcijo polifenolne frakcije brstov Ribes nigrum: nova kategorija prehranskih dopolnil, ki jo predlaga projekt FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019