Chiết xuất nghệ tây có hỗ trợ siêu âm

Siêu âm được biết đến rộng rãi nhờ khả năng chiết xuất. Chiết xuất các hợp chất hoạt tính, chất tạo hương vị và gia vị từ nguyên liệu thực vật có hỗ trợ siêu âm là một ứng dụng rất thành công, vì hiện tượng xâm thực do siêu âm tạo ra phá vỡ tế bào thực vật và tăng cường truyền khối, nhờ đó giải phóng vật chất nội bào. Qua đó, quá trình chiết xuất đạt hiệu quả cao hơn và hiệu suất thu hồi cao hơn.

Chiết xuất nghệ tây bằng siêu âm

Video dưới đây minh họa quá trình chiết xuất nghệ tây hiệu quả và dễ thực hiện bằng máy siêu âm dạng đầu dò UP100H.
 

Video này trình diễn quá trình chiết xuất nhanh và hiệu quả các hợp chất tạo hương vị và tạo màu từ nhụy hoa nghệ tây bằng Hielscher UP100H, một thiết bị siêu âm mạnh mẽ có công suất 100W.

Nghệ tây, một loại gia vị tinh tế

Nghệ tây (Crocus sativus), được biết đến là loại gia vị đắt nhất trên thị trường thế giới và nổi bật với hương vị tinh tế, vị đắng cùng màu vàng hấp dẫn, được trồng chủ yếu ở Iran, Tây Ban Nha, Hy Lạp và Ấn Độ. Ngoài công dụng làm gia vị và chất tạo màu, nghệ tây còn được coi trọng như một cây thuốc, và gần đây, crocus sativus đang được nghiên cứu như một nguồn chất chống oxy hóa tự nhiên mới, an toàn cho ngành công nghiệp thực phẩm. Có nhiều lý do khiến giá nghệ tây cao tới 14 Euro mỗi gam: thứ nhất, cần từ 100.000 đến 200.000 bông hoa nghệ tây để thu được 1 kilôgam gia vị nghệ tây; thứ hai, hoa nghệ tây chỉ nở trong hai tuần vào mùa thu; và thứ ba, việc thu hoạch được thực hiện hoàn toàn bằng lao động thủ công. Gia vị nghệ tây được lấy từ đầu nhụy màu đỏ của hoa nghệ tây. Mỗi cây nghệ tây có ba đầu nhụy màu đỏ trên hoa. Ba đầu nhụy này (phần đỉnh tiếp nhận phấn hoa của lá noãn) cùng các vòi nhụy của chúng được thu hoạch để lấy các chất có trong nghệ tây. Sau khi sấy khô, các bộ phận này được dùng làm gia vị trong ẩm thực hoặc làm chất tạo màu.

Xử lý siêu âm để sản xuất dịch chiết nghệ tây chất lượng cao

Chiết xuất có hỗ trợ siêu âm là phương pháp đã được kiểm chứng để chiết xuất vật chất nội bào cùng các thành phần chức năng và có hoạt tính sinh học. Có thể áp dụng bức xạ siêu âm lên các đầu nhụy màu đỏ của nghệ tây, vốn chứa hơn 150 chất thơm dễ bay hơi cũng như các hợp chất hoạt tính không bay hơi, chẳng hạn như các carotenoid lycopene, zeaxanthin và nhiều loại α- và β-carotene.
Hương vị đặc trưng đậm đà của nghệ tây chủ yếu bắt nguồn từ ba hợp chất: crocin, picrocrocin và safranal.

Kadkhodaee và Hemmati-Kakhki trình bày một nghiên cứu trong đó họ đã khảo sát việc “Chiết xuất các hợp chất hoạt tính từ nghệ tây bằng siêu âm”. Trong nghiên cứu này, họ cho thấy xử lý siêu âm làm tăng đáng kể hiệu suất chiết xuất và rút ngắn đáng kể thời gian xử lý. Trên thực tế, kết quả chiết xuất bằng siêu âm tốt hơn rõ rệt so với chiết xuất bằng nước lạnh truyền thống do ISO đề xuất. Trong nghiên cứu của mình, Kadkhodaee và Hemmati-Kakhki đã sử dụng thiết bị siêu âm của Hielscher UP50H. Để khảo sát ưu điểm của việc chiếu siêu âm, cùng một lượng nghệ tây (mẫu 0,25g) đã được chiết xuất bằng nước lạnh: một mẫu được xử lý bằng thiết bị xử lý siêu âm Hielscher; mẫu còn lại được thực hiện theo quy trình chiết xuất bằng nước lạnh truyền thống do ISO khuyến nghị. Như đã nêu ở trên, phương pháp chiết xuất bằng siêu âm mang lại hiệu suất thu hồi các hợp chất nghệ tây cao hơn rõ rệt. Khi thời gian xử lý siêu âm tăng, hiệu suất thu hồi cũng tăng, với mức tăng lên tới 15% đối với safranal vào gần cuối thời gian chiết xuất. Kết quả tốt nhất đạt được khi xử lý siêu âm dạng xung. Điều này có nghĩa là các khoảng xung ngắn hiệu quả hơn so với xử lý siêu âm liên tục, vì trong trường siêu âm dạng xung, khoảng thời gian giữa hai xung đóng vai trò là một quãng nghỉ, trong đó các bọt khí nhỏ và các khoang rỗng không ổn định sinh ra do sự sụp đổ của bọt khí, tùy theo kích thước của chúng, sẽ hòa tan hoặc nổi ra khỏi vùng xâm thực, nhờ đó khôi phục các điều kiện ban đầu của chất lỏng. (Kadkhodaee et al., 2007) Vì hiện tượng xâm thực do siêu âm tạo ra gây nên các điều kiện cục bộ có cường độ rất cao, xử lý siêu âm mang lại kết quả chiết xuất tốt hơn nhờ phá vỡ tế bào hiệu quả và truyền khối hoàn toàn hơn từ các phần bên trong của nền tế bào. Việc thu hồi các hợp chất hóa thực vật và dược phẩm sinh học từ nghệ tây cũng là một ứng dụng đầy hứa hẹn.
Hiệu quả của quá trình chiết xuất có hỗ trợ siêu âm đã được nghiên cứu từ lâu và được biết đến rộng rãi. Các máy siêu âm Hielscher hiện đã được sử dụng rất thành công để chiết xuất protein, lipid, hợp chất phenolic và enzyme trong nghiên cứu và sản xuất công nghiệp.

Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các máy siêu âm của chúng tôi:

 

Trong bài trình bày này, chúng tôi giới thiệu quy trình sản xuất dịch chiết thực vật. Chúng tôi giải thích những thách thức khi sản xuất dịch chiết thực vật chất lượng cao và cách máy siêu âm có thể giúp khắc phục những thách thức đó. Bài trình bày sẽ cho thấy cách chiết xuất bằng siêu âm hoạt động. Quý vị sẽ tìm hiểu những lợi ích có thể đạt được khi sử dụng máy siêu âm để chiết xuất và cách tích hợp thiết bị chiết xuất siêu âm vào quy trình sản xuất dịch chiết.

 

Tài liệu/Tài liệu tham khảo

• Kadkhodaee, R.; Hemmati-Kakhki, A. (2007): Chiết xuất các hợp chất hoạt tính từ nghệ tây bằng siêu âm. Trong: Koochecki, A. et al. (biên tập): Hội nghị chuyên đề quốc tế lần thứ II về sinh học và công nghệ nghệ tây. ISHS, Iran 2007.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Tối ưu hóa các thông số chiết xuất epigallocatechin gallate từ trà xanh bằng phương pháp nước nóng thông thường và phương pháp có hỗ trợ siêu âm. Chế biến thực phẩm và sản phẩm sinh học 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): Phân tích thành phần hóa thực vật của dịch chiết hoa và lá Sambucus nigra L. cùng tiềm năng kháng vi sinh vật gây bệnh trên cây hạnh nhân. Tạp chí Quốc tế về Khoa học Phân tử, 2023.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Chiết xuất có hỗ trợ siêu âm dạng xung như một phương pháp thay thế cho ngâm chiết thông thường để chiết xuất phân đoạn polyphenol từ chồi Ribes nigrum: Một nhóm thực phẩm bổ sung mới do Dự án FINNOVER đề xuất. Foods. 8. 466; 2019