ارزیابی روش‌های مختلف خشک کردن با پایداری آپوکاروتنوئیدها و غلظت موسیلاژ در کلاله زعفران (Crocus sativus L.) بر اساس مدل‌سازی ریاضی

زعفران حاوی آپوکاروتنوئیدهای ارزشمندی است که به تأثیرات محیطی و ذخیره‌سازی بسیار حساس هستند. در نتیجه، روش‌های پس از برداشت در راستای مراحل تولید مهم هستند و نقش محوری در تضمین کیفیت محصول نهایی دارند. این تحقیق به بررسی پیامدهای روش‌های مختلف خشک کردن بر نسبت رطوبت (MR) و تغییرات متابولیت‌های ثانویه در کلاله زعفران پرداخت. تکنیک‌های خشک کردن مورد استفاده شامل روش‌های غیر حرارتی (NTD) مانند خشک کردن در سایه (SD) و خشک کردن با هوای سرد (CD)، روش‌های خشک کردن حرارتی (TD) شامل خشک کن کابینتی (CAD) و روش‌های خشک کردن تابشی، یعنی مادون قرمز (IR) و نور حرارتی (TL) بود. یافته‌ها تأکید کردند که دمای TL50 درجه سانتیگراد به طور قابل توجهی زمان خشک شدن را تسریع می‌کند و به ترتیب 28.97 و 26.89 برابر سریع‌تر از SD و CD است. نکته قابل توجه این است که آپوکاروتنوئیدهای برجسته، کروستین و کروسین کل، به گرما حساس هستند. جالب توجه است که گرمای ملایم در دمای TL50 درجه سانتیگراد و IR50 درجه سانتیگراد منجر به افزایش قابل توجه این دو متابولیت شد (P < 0.01).

دماهای بالا با افزایش ایزومرهای سیس و ترانس (R2=0.82) بر اجزای حیاتی کروسین (ترانس-4-GG) تأثیر منفی گذاشت. ویژگی‌های موسیلاژ کلاله‌های زعفران تحت تأثیر روش‌های مختلف خشک کردن قرار نگرفت. با این حال، همبستگی قوی بین موسیلاژ و محتوای کروسین وجود داشت (R²=0.98). بر اساس شاخص‌های ارزیابی مدل‌های خشک کردن، توابع دمیر و میدیلی به عنوان برازش‌ترین توابع در اکثر روش‌های خشک کردن با مقادیر R²adj از 97٪ تا 98٪ ظاهر شدند. در روش‌های NTD، علاوه بر دمیر و میدیلی، تابع وانگ و سینگ برازش‌های بهتری را نشان دادند و به حداقل AICc و بالاترین مقادیر R²adj از 0.985 تا 0.999 دست یافتند. این یافته‌ها بینش‌های ارزشمندی در درک اثرات دما، روش‌های خشک کردن و پایداری متابولیت‌های ثانویه در محصولات زعفران ارائه می‌دهند که هم برای تحقیقات زعفران و هم برای طراحی خشک‌کن‌های صنعتی زعفران مفید است.

Saffron harbors invaluable apocarotenoids that are highly sensitive to environmental and storage influences. Consequently, post-harvest procedures are important in aligned with production stages and assume a pivotal role in ensuring the quality of the final product. This research investigated the repercussions of diverse drying methodologies on moisture ratio (MR) and alterations in secondary metabolites within saffron stigma. The employed drying techniques encompassed non-thermal methods (NTD) such as Shade Drying (SD) and Cold Air Drying (CD), thermal drying (TD) methods including Cabinet Dryer (CAD), and radiant drying methods, namely Infrared (IR) and Thermal Light (TL). The findings underscored that TL50 °C significantly expedites drying time, being 28.97 and 26.89 times faster than SD and CD, respectively. Notably, the preeminent apocarotenoids, Crocetin, and total Crocin were found to be sensitive to heat. Interestingly, mild heat at TL50 °C and IR50 °C resulted in a substantial augmentation of these two metabolites (P < 0.01). Elevated temperatures adversely impacted the crucial components of crocin (trans-4-GG) by increasing cis and trans isomers (R2=0.82).

The mucilage characteristics of saffron stigmas remained unaffected by the diverse drying methods. However, there was a strong correlation between mucilage and crocin content (R²=0.98). According to the evaluation indices of drying models, the Demir and Midilli functions emerged as the most fitting across a majority of TD methods, boasting R²adj values ranging from 97 % to 98 %. In NTD methods, in addition to Demir and Midilli, the Wang and Singh function exhibited superior fits, attaining the minimum AICc and the highest R²adj values ranging from 0.985 to 0.999. These findings provide valuable insights into understanding the effects of temperature, drying methods, and the stability of secondary metabolites in saffron products, catering to both saffron research and the design of industrial saffron dryers.