การสกัดหญ้าฝรั่นโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย

อัลตราซาวนด์เป็นที่รู้จักอย่างแพร่หลายในด้านความสามารถในการสกัด การสกัดสารออกฤทธิ์ สารให้กลิ่นรส และเครื่องเทศจากวัตถุดิบพืชโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเป็นการประยุกต์ใช้ที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก เนื่องจากคาวิเทชันที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ทำให้เซลล์พืชแตกและเพิ่มการถ่ายเทมวล จึงทำให้สามารถเข้าถึงสารภายในเซลล์ได้ ส่งผลให้การสกัดมีประสิทธิภาพมากขึ้นและได้ผลผลิตสูงขึ้น

การสกัดหญ้าฝรั่นด้วยอัลตราซาวนด์

วิดีโอด้านล่างแสดงการสกัดหญ้าฝรั่นที่มีประสิทธิภาพและใช้งานง่ายด้วยเครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบ UP100H
 

วิดีโอนี้แสดงการสกัดสารให้กลิ่นรสและสารให้สีจากหญ้าฝรั่นด้วยอัลตราโซนิกอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ โดยใช้ Hielscher UP100H เครื่องอัลตราโซนิกกำลังสูงขนาด 100W

หญ้าฝรั่น เครื่องเทศชั้นเลิศ

หญ้าฝรั่น (Crocus sativus) เป็นที่รู้จักว่าเป็นเครื่องเทศที่มีราคาแพงที่สุดในตลาดโลก และมีลักษณะเด่นคือกลิ่นรสอันละเอียดอ่อน รสขม และสีเหลืองที่สวยงาม โดยมีการเพาะปลูกเป็นหลักในอิหร่าน สเปน กรีซ และอินเดีย นอกจากใช้เป็นเครื่องเทศและสารให้สีแล้ว หญ้าฝรั่นยังได้รับการยกย่องให้เป็นพืชสมุนไพร และเมื่อไม่นานมานี้ได้มีการศึกษา crocus sativus ในฐานะแหล่งสารต้านอนุมูลอิสระจากธรรมชาติแหล่งใหม่ที่ปลอดภัยสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร ราคาที่สูงถึง 14 ยูโรต่อกรัมมีสาเหตุหลายประการ ได้แก่ ประการแรก ต้องใช้ดอกโครคัสระหว่าง 100,000 ถึง 200,000 ดอกเพื่อให้ได้เครื่องเทศหญ้าฝรั่น 1 กิโลกรัม ประการที่สอง ดอกหญ้าฝรั่นบานเพียงสองสัปดาห์ในฤดูใบไม้ร่วง และประการที่สาม การเก็บเกี่ยวใช้แรงงานคนทั้งหมด เครื่องเทศหญ้าฝรั่นได้จากยอดเกสรเพศเมียสีแดงของดอกโครคัสหญ้าฝรั่น ต้นหญ้าฝรั่นแต่ละต้นมียอดเกสรเพศเมียสีแดงสามยอดที่ดอก ยอดเกสรเพศเมียทั้งสามยอดนี้ (ส่วนปลายของคาร์เพลที่รับละอองเรณู) และก้านเกสรเพศเมียจะถูกเก็บเกี่ยวเพื่อให้ได้สารจากหญ้าฝรั่น หลังจากทำให้แห้งแล้ว ส่วนเหล่านี้จะใช้เป็นเครื่องปรุงรสในการประกอบอาหารหรือเป็นสารให้สี

การใช้อัลตราซาวนด์เพื่อผลิตสารสกัดหญ้าฝรั่นคุณภาพสูง

การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเป็นวิธีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับการสกัดสารภายในเซลล์ รวมทั้งองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติเชิงหน้าที่และออกฤทธิ์ทางชีวภาพ สามารถใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กับยอดเกสรเพศเมียสีแดงของหญ้าฝรั่น ซึ่งมีสารหอมระเหยมากกว่า 150 ชนิด รวมทั้งสารออกฤทธิ์ที่ไม่ระเหย เช่น สารในกลุ่มแคโรทีนอยด์ ได้แก่ lycopene, zeaxanthin และ α- และ β-carotenes ชนิดต่าง ๆ
กลิ่นรสเฉพาะตัวที่เข้มข้นของหญ้าฝรั่นเกิดจากสารสามชนิดเป็นหลัก ได้แก่ crocins, picrocrocin และ safranal

Kadkhodaee และ Hemmati-Kakhki นำเสนอการศึกษาที่ได้วิจัยเรื่อง “การสกัดสารออกฤทธิ์จากหญ้าฝรั่นด้วยอัลตราซาวนด์” ในการศึกษานี้ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าการใช้อัลตราซาวนด์เพิ่มผลผลิตจากการสกัดอย่างมีนัยสำคัญและลดเวลาในการแปรรูปลงอย่างมาก ผลการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ดีกว่าการสกัดด้วยน้ำเย็นแบบดั้งเดิมที่ ISO เสนอไว้อย่างเห็นได้ชัด สำหรับการวิจัยนี้ Kadkhodaee และ Hemmati-Kakhki ใช้เครื่องอัลตราซาวนด์ของ Hielscher รุ่น UP50H. เพื่อศึกษาข้อได้เปรียบของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ ได้ทำการสกัดหญ้าฝรั่นในปริมาณเท่ากัน (ตัวอย่าง 0.25g) ด้วยการสกัดด้วยน้ำเย็น โดยตัวอย่างหนึ่งผ่านการใช้อัลตราซาวนด์ด้วยเครื่องประมวลผลอัลตราซาวนด์ของ Hielscher ส่วนอีกตัวอย่างหนึ่งผ่านกระบวนการสกัดด้วยน้ำเย็นแบบดั้งเดิมที่ ISO แนะนำ ดังที่ระบุไว้ข้างต้น วิธีการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ให้ผลผลิตของสารจากหญ้าฝรั่นสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เมื่อเพิ่มระยะเวลาการใช้อัลตราซาวนด์ ผลผลิตก็เพิ่มขึ้น โดย safranal เพิ่มขึ้นสูงถึง 15% ในช่วงใกล้สิ้นสุดระยะเวลาการสกัด ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดได้จากการใช้อัลตราซาวนด์แบบพัลส์ ซึ่งหมายความว่าช่วงพัลส์สั้น ๆ มีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้อัลตราซาวนด์อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากในสนามอัลตราซาวนด์แบบพัลส์ ช่วงเวลาระหว่างสองพัลส์ทำหน้าที่เป็นช่วงพัก ซึ่งฟองขนาดเล็กและโพรงที่ไม่เสถียรซึ่งเกิดจากการยุบตัวของฟองจะละลายหายไปหรือลอยออกจากบริเวณคาวิเทชัน ขึ้นอยู่กับขนาดของฟองและโพรงเหล่านั้น ทำให้ของเหลวกลับคืนสู่สภาวะเริ่มต้น (Kadkhodaee et al., 2007) เนื่องจากคาวิเทชันที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดสภาวะเฉพาะจุดที่รุนแรงมาก การแปรรูปด้วยอัลตราซาวนด์จึงให้ผลการสกัดที่ดีขึ้นผ่านการทำให้เซลล์แตกอย่างมีประสิทธิภาพและการถ่ายเทมวลจากส่วนภายในของเมทริกซ์เซลล์ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น นอกจากนี้ การแยกเก็บสารพฤกษเคมีและสารชีวเภสัชภัณฑ์จากหญ้าฝรั่นยังเป็นการประยุกต์ใช้ที่มีแนวโน้มดี
ประสิทธิผลของการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยได้รับการศึกษามาเป็นเวลานานและเป็นที่รู้จักอย่างแพร่หลาย เครื่องอัลตราซาวนด์ของ Hielscher ถูกนำมาใช้สกัดโปรตีน ลิพิด สารประกอบฟีนอลิก และเอนไซม์ในงานวิจัยและการผลิตระดับอุตสาหกรรมอย่างประสบความสำเร็จเป็นอย่างมากแล้ว

ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:

 

ในการนำเสนอนี้ เราจะแนะนำการผลิตสารสกัดจากพืช พร้อมอธิบายความท้าทายในการผลิตสารสกัดจากพืชคุณภาพสูงและวิธีที่เครื่องอัลตราโซนิกช่วยให้ท่านเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ได้ การนำเสนอนี้จะแสดงหลักการทำงานของการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก ท่านจะได้เรียนรู้ประโยชน์ที่คาดหวังได้จากการใช้เครื่องอัลตราโซนิกในการสกัด และวิธีนำเครื่องสกัดอัลตราโซนิกมาใช้ในกระบวนการผลิตสารสกัดของท่าน

 

เอกสาร/ข้อมูลอ้างอิง

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): การสกัดสารออกฤทธิ์จากหญ้าฝรั่นด้วยอัลตราซาวนด์. ใน: Koochecki, A. et al. (บรรณาธิการ): การประชุมวิชาการนานาชาติว่าด้วยชีววิทยาและเทคโนโลยีหญ้าฝรั่น ครั้งที่ II. ISHS, อิหร่าน 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): การหาค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดในการสกัด epigallocatechin gallate จากชาเขียวโดยใช้วิธีน้ำร้อนแบบดั้งเดิมและวิธีที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วย. การแปรรูปอาหารและผลิตภัณฑ์ชีวภาพ 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): การวิเคราะห์องค์ประกอบสารพฤกษเคมีของสารสกัดจากดอกและใบ Sambucus nigra L. และศักยภาพในการต้านจุลชีพก่อโรคในต้นอัลมอนด์. วารสารวิทยาศาสตร์โมเลกุลนานาชาติ, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์แบบพัลส์ช่วยเป็นวิธีทางเลือกแทนการแช่สกัดแบบดั้งเดิมสำหรับการสกัดส่วนของสารโพลีฟีนอลจากตา Ribes nigrum: ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารประเภทใหม่ที่เสนอโดยโครงการ FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019