Ultrasonik Destekli Safran Ekstraksiyonu

Ultrason, ekstraksiyon kapasitesiyle iyi bilinir. Ultrasonik olarak oluşturulan kavitasyon, bitki hücrelerini parçalayarak kütle transferini artırdığı ve böylece hücre içindeki materyali erişilebilir hâle getirdiği için, bitkisel materyalden aktif bileşiklerin, aromaların ve baharatların ultrasonik destekli ekstraksiyonu çok başarılı bir uygulamadır. Böylece daha verimli ekstraksiyon ve daha yüksek verimler elde edilir.

Ultrasonik Safran Ekstraksiyonu

Aşağıdaki video, prob tipi UP100H sonikatörü kullanılarak gerçekleştirilen verimli ve kolay uygulanabilir safran ekstraksiyonunu göstermektedir.
 

Bu video, 100W gücündeki Hielscher UP100H ultrasonikatörü ile safrandan aroma ve renk veren bileşiklerin hızlı ve verimli ultrasonik ekstraksiyonunu göstermektedir.

Safran, Seçkin Bir Baharat

Dünya pazarındaki en pahalı baharat olarak bilinen ve narin aroması, acı tadı ve çekici sarı rengiyle öne çıkan safran (Crocus sativus), esas olarak İran, İspanya, Yunanistan ve Hindistan’da yetiştirilir. Baharat ve renklendirici olarak kullanılmasının yanı sıra safran, tıbbi bir bitki olarak da değer görür ve yakın zamandan beri crocus sativus, gıda endüstrisi için yeni ve güvenli bir doğal antioksidan kaynağı olarak araştırılmaktadır. Gram başına 14 Euro’ya kadar çıkan yüksek fiyatının birkaç nedeni vardır: birincisi, 1 kilogram safran baharatı elde etmek için 100.000 ile 200.000 arasında safran çiçeği gerekir; ikincisi, safran sonbaharda yalnızca iki hafta boyunca çiçek açar; üçüncüsü, hasat tamamen elle yapılır. Safran baharatı, safran bitkisinin çiçeğindeki kırmızı tepecikten elde edilir. Her safran bitkisinin çiçeğinde üç kırmızı tepecik bulunur. Bu üç tepecik (karpelin polen kabul eden uç kısmı) ve bunların boyuncukları, safran maddelerini elde etmek için hasat edilir. Kurutulduktan sonra bu kısımlar mutfakta çeşni veya renklendirici olarak kullanılır.

Yüksek Kaliteli Safran Ekstraktlarının Üretimi için Sonikasyon

Ultrason destekli ekstraksiyon, hücre içi materyalin ve fonksiyonel ve biyoaktif bileşenlerin ekstraksiyonu için kanıtlanmış bir yöntemdir. Ultrasonik ışınlama, 150’den fazla uçucu aromatik maddenin yanı sıra likopen, zeaksantin ve çeşitli α- ve β-karotenler gibi karotenoidler de dâhil olmak üzere uçucu olmayan aktif bileşikler içeren safranın kırmızı tepeciklerine uygulanabilir.
Safranın yoğun ve karakteristik aroması özellikle üç bileşikten kaynaklanır: krosinler, pikrokrosin ve safranal.

Kadkhodaee ve Hemmati-Kakhki, “Safrandan Aktif Bileşiklerin Ultrasonik Ekstraksiyonu” konusunu araştırdıkları bir çalışma sunmaktadır. Bu çalışmada ultrasonikasyonun ekstraksiyon verimini önemli ölçüde artırdığını ve işlem süresini kayda değer ölçüde azalttığını göstermişlerdir. Nitekim ultrasonla ekstraksiyonun sonuçları, ISO tarafından önerilen geleneksel soğuk su ekstraksiyonunun sonuçlarından belirgin biçimde daha iyi olmuştur. Kadkhodaee ve Hemmati-Kakhki, araştırmalarında Hielscher’in UP50H ultrasonik cihazını kullanmışlardır. Ultrasonik ışınlamanın avantajını araştırmak için aynı miktarda safran (0,25g numune), soğuk su ekstraksiyonuyla ekstrakte edilmiştir: bir numune Hielscher ultrasonik işlemcisiyle işlenmiş; diğer numuneye ISO tarafından önerilen geleneksel soğuk su ekstraksiyonu işlemi uygulanmıştır. Yukarıda belirtildiği gibi, ultrasonik ekstraksiyon yöntemiyle safran bileşiklerinde belirgin biçimde daha yüksek verim elde edilmiştir. Sonikasyon süresi arttıkça verim artmış ve ekstraksiyon süresinin sonuna doğru safranal için %15’e kadar artış elde edilmiştir. En iyi sonuçlar darbeli sonikasyonla elde edilmiştir. Bu, kısa darbe aralıklarının sürekli ultrasonik işlemden daha etkili olduğu anlamına gelir; çünkü darbeli bir ultrasonik alanda iki darbe arasındaki süre bir ara işlevi görür. Bu ara sırasında küçük kabarcıklar ve kabarcıkların çökmesiyle oluşan kararsız boşluklar, boyutlarına bağlı olarak çözünerek kaybolur veya yüzerek kavitasyon bölgesinden çıkar; böylece sıvının başlangıç koşulları yeniden sağlanır. (Kadkhodaee et al., 2007) Ultrasonla oluşturulan kavitasyon, yerel olarak son derece yoğun koşullar meydana getirdiği için ultrasonik işlem, etkili hücre parçalama ve hücre matriksinin iç kısımlarından daha eksiksiz kütle transferi yoluyla daha iyi ekstraksiyon sonuçları sağlar. Safrandan fitokimyasalların ve biyofarmasötiklerin geri kazanılması da umut vadeden bir uygulamadır.
Ultrason destekli ekstraksiyonun etkinliği uzun zamandır araştırılmaktadır ve iyi bilinmektedir. Hielscher sonikatörleri, araştırmalarda ve endüstriyel üretimde proteinlerin, lipitlerin, fenolik bileşiklerin ve enzimlerin ekstraksiyonu için hâlihazırda çok başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.

Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında bilgi vermektedir:

 

Bu sunumda bitkisel ekstrakt üretimini tanıtıyoruz. Yüksek kaliteli bitkisel ekstrakt üretmenin zorluklarını ve bir sonikatörün bu zorlukları aşmanıza nasıl yardımcı olabileceğini açıklıyoruz. Bu sunum, ultrasonik ekstraksiyonun nasıl çalıştığını gösterecektir. Ekstraksiyonda sonikatör kullanmanın sağlayabileceği faydaları ve ultrasonik bir ekstraktörü ekstrakt üretiminize nasıl entegre edebileceğinizi öğreneceksiniz.

 

Literatür/Kaynaklar

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Safrandan Aktif Bileşiklerin Ultrasonik Ekstraksiyonu. İçinde: Koochecki, A. et al. (ed.): II. Uluslararası Safran Biyolojisi ve Teknolojisi Sempozyumu. ISHS, İran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Yeşil çaydan geleneksel sıcak su ve ultrason destekli yöntemlerle epigallokateşin gallat ekstraksiyonunun parametrelerinin optimize edilmesi. Gıda ve Biyoürün İşleme 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): Sambucus nigra L. Çiçek ve Yaprak Ekstraktlarının Fitokimyasal Profillerinin Belirlenmesi ve Badem Ağacı Patojenlerine Karşı Antimikrobiyal Potansiyelleri. Uluslararası Moleküler Bilimler Dergisi, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Ribes nigrum Tomurcuklarının Polifenolik Fraksiyonunun Ekstraksiyonunda Geleneksel Maserasyona Alternatif Bir Yöntem Olarak Darbeli Ultrason Destekli Ekstraksiyon: FINNOVER Projesi Tarafından Önerilen Yeni Bir Gıda Takviyesi Kategorisi. Foods. 8. 466; 2019