Ultrazvočno podprta ekstrakcija žafrana

Ultrazvok je znan po svoji sposobnosti ekstrakcije. Ultrazvočno podprta ekstrakcija aktivnih spojin, okusov in začimb iz rastlinskega materiala je zelo uspešna aplikacija, saj ultrazvočno generirana kavitacija moti rastlinske celice in povečuje prenos mase, tako da je znotrajcelični material na voljo. S tem se doseže učinkovitejša ekstrakcija in višji donosi.

Ultrazvočna ekstrakcija žafrana

Spodnji videoposnetek prikazuje učinkovito in enostavno ekstrakcijo žafrana z uporabo sondnega sonikatorja UP100H.
 

žafran, izvrstna začimba

Žafran (Crocus sativus), znan kot najdražja začimba na svetovnem trgu in se odlikuje po občutljivem okusu, grenkem okusu in privlačni rumeni barvi, se v osnovi goji v Iranu, Španiji, Grčiji in Indiji. Poleg uporabe kot začimba in barvilo je žafran cenjen tudi kot zdravilna rastlina, od kratkega časa pa se rak sativus raziskuje kot nov varen vir naravnih antioksidantov za živilsko industrijo. Za visoko ceno do 14 evrov na gram obstaja več razlogov: prvič, za doseganje 1 kilograma začimb žafrana je potrebnih med 100.000 in 200.000 cvetov šafrana; drugič, cvetovi žafrana cvetijo le dva tedna jeseni; in tretjič, žetev se v celoti izvaja z ročnim delom. Začimba žafrana je pridobljena iz rdeče stigme cvetja žafrana. Vsaka rastlina žafrana nosi tri rdeče stigme na cvetu. Te tri stigme (receptivna konica ploda) in njihovi slogi se nabirajo za pridobivanje žafranovih snovi. Po sušenju se ti deli uporabljajo kot začimba v kuhinji ali kot barvilo.

Sonication za proizvodnjo visokokakovostnih izvlečkov žafrana

Ekstrakcija z ultrazvokom je dokazana metoda za ekstrakcijo znotrajceličnega materiala ter funkcionalnih in bioaktivnih komponent. Ultrazvočno sevanje se lahko uporablja za rdečo stigmo žafrana, ki vsebuje več kot 150 hlapnih aromatičnih snovi in nehlapne aktivne spojine, kot so karotenoidi likopen, zeaksantin in različni α- in β-karoteni.
Intenziven značilen okus žafrana je predvsem posledica treh spojin: krocinov, pikrokrocina in safranala.

Kadkhodaee in Hemmati-Kakhki predstavljata študijo, v kateri sta raziskala "ultrazvočno ekstrakcijo aktivnih spojin iz žafrana". V tej študiji so pokazali, da je ultrazvok znatno povečal donos ekstrakcije in znatno skrajšal čas obdelave. Pravzaprav so bili rezultati ultrazvočne ekstrakcije opazno boljši kot s tradicionalno ekstrakcijo s hladno vodo, ki jo je predlagal ISO. Za svoje raziskave sta Kadkhodaee in Hemmati-Kakhki uporabila Hielscherjevo ultrazvočno napravo UP50H. Da bi raziskali prednost ultrazvočnega obsevanja, je bila enaka količina žafrana (0,25 g vzorca) ekstrahirana z ekstrakcijo hladne vode: en vzorec je bil obdelan z ultrazvočnim procesorjem Hielscher; drugi vzorec je bil izveden s tradicionalnim postopkom ekstrakcije hladne vode, ki ga priporoča ISO. Kot je navedeno zgoraj, je bil z metodo ultrazvočne ekstrakcije sproščen opazno večji donos spojin žafrana. S podaljševanjem časa ultrazvočnega razbijanja je bil dosežen večji donos, z do 15-odstotnim povečanjem za safranal proti koncu časa ekstrakcije. Najboljše rezultate smo dosegli s pulzno ultrazvočno razbijanjem. To pomeni, da so bili kratki intervali impulzov učinkovitejši od neprekinjenega ultrazvočnega zdravljenja, ker v impulznem ultrazvočnem polju čas med dvema impulzoma deluje kot prekinitev, med katero se majhni mehurčki in nestabilne votline, ki nastanejo zaradi kolapsa mehurčkov, odvisno od njihove velikosti, raztopijo ali plavajo iz kavitacijskega območja, tako da se obnovijo začetni pogoji tekočine. (Kadkhodaee et al., 2007) Ker ultrazvočno ustvarjena kavitacija povzroči zelo intenzivne lokalne pogoje, ultrazvočna obdelava zagotavlja boljše rezultate ekstrakcije z učinkovitimi motnjami celic in popolnejšim prenosom mase iz notranjih delov celične matrice. Tudi predelava fitokemikalij in biofarmacevtskih izdelkov iz žafrana je obetavna aplikacija.
Učinkovitost ekstrakcije z ultrazvokom je bila preizkušena že dolgo časa in je dobro znana. Hielscher sonicatorji se že zelo uspešno uporabljajo za ekstrakcijo beljakovin, lipidov, fenolnih spojin in encimov v raziskavah in industrijski proizvodnji.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:

 

 

Literatura/Reference

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Ultrazvočna ekstrakcija aktivnih spojin iz žafrana. V: Koochecki, A. et al. (uredi): II. Mednarodni simpozij o biologiji in tehnologiji žafrana. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Mi, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizacija parametrov ekstrakcije epigalokatehin galata z uporabo običajne vroče vode in ultrazvočnih metod iz zelenega čaja. 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): Fitokemično profiliranje izvlečkov cvetov in listov Sambucus nigra L. in njihov protimikrobni potencial proti patogenom mandljev. Mednarodna revija za molekularne znanosti, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulzna ultrazvočna ekstrakcija kot alternativna metoda konvencionalni maceraciji za ekstrakcijo polifenolne frakcije brstov Ribes nigrum: nova kategorija prehranskih dopolnil, ki jih je predlagal projekt FINNOVER. Živil. 8. 466; 2019