استخراج آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی از زعفران مراکش (Crocus sativus L.) با استفاده از استخراج به کمک امواج فراصوت: یک رویکرد بهینه‌سازی با طراحی باکس-بنکن

شواهد فزاینده‌ای از اثرات محافظتی آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی، مانند آنهایی که در زعفران (Crocus sativus L.) وجود دارند، وجود دارد، اما استخراج پلی‌فنول‌ها که آنتی‌اکسیدان‌های ادعا شده هستند، با تکنیک‌های متعارف چالش‌برانگیز است. این مطالعه یک تکنیک استخراج به کمک امواج فراصوت را برای بهبود کارایی استخراج ترکیبات فنولی و ارزیابی فعالیت آنتی‌اکسیدانی زعفران توسعه داد. یک روشولوژی سطح پاسخ، با استفاده از طراحی باکس-بنکن، برای بهینه‌سازی سه پارامتر کلیدی استخراج: نسبت جامد به مایع، دما و زمان استخراج برای هر دو کلاله و کورم زعفران به کار گرفته شد.

محتوای فنول کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی به ترتیب با استفاده از آزمون‌های فولین-سیوکالتو و DPPH تجزیه و تحلیل شدند. شرایط بهینه استخراج برای کلاله‌ها، نسبت جامد/مایع 40 میلی‌گرم بر 30 میلی‌لیتر، با دمای استخراج 50 درجه سانتی‌گراد به مدت 15 دقیقه بود که منجر به بازده محتوای فنول کل 118.55 میلی‌گرم معادل اسید گالیک بر گرم ماده خشک و مقدار IC50 برابر با 0.023 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر شد. برای شرایط بهینه هنگام استخراج از کورم‌ها، زمان استخراج به 45 دقیقه افزایش یافت که منجر به محتوای فنول کل 21.18 میلی‌گرم معادل اسید گالیک بر گرم ماده خشک و مقدار IC50 برابر با 1.02 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر شد.

نتایج با مقادیر پیش‌بینی شده توسط مدل درجه دوم مطابقت داشت که efficacy طراحی باکس-بنکن را در بیشینه‌سازی استخراج محتوای پلی‌فنول از C. sativus تأیید کرد. اگرچه UAE در سطح آزمایشگاهی اصلاح شده است، اما تحقیقات بیشتری برای ارزیابی امکان‌سنجی و کارایی آن در مقیاس صنعتی مورد نیاز است. کاوش در سیستم‌های UAE در مقیاس بزرگ، ارزیابی مقرون به صرفه بودن و شناسایی سازگاری‌های بالقوه برای تولید تجاری بسیار سودمند خواهد بود.

There is increasing evidence of protective health effects of natural antioxidants, such as those contained in saffron (Crocus sativus L.), but it is challenging to extract polyphenols, which are the purported antioxidants with conventional techniques. This study developed an ultrasound-assisted extraction technique to improve the efficiency of phenolic compound extraction and assess the antioxidant activity of saffron. A response surface methodology, utilizing a Box-Behnken design, was employed to optimize three key extraction parameters: solid-to-liquid ratio, temperature, and extraction time for both saffron stigmas and corms.

The total phenolic content and antioxidant activity were analyzed using the Folin-Glocalteu and the 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assays, respectively. The optimal extraction conditions for stigmas were a solid/liquid ratio of 40 mg/30 mL, with an extraction temperature of 50 °C for 15 min, resulting in a total phenolic content yield of 118.55 mg GAE/g DM and an IC50 value of 0.023 mg/mL. For optimal conditions when extracting from corms, the extraction time was extended to 45 min, resulting in a total phenolic content of 21.18 mg GAE/g DM and a IC50 value of 1.02 mg/mL.

Results were consistent with predicted values provided by the quadratic model, which confirmed the efficacy of the Box-Behnken design in maximizing the extraction of polyphenol content from C. sativus. Although UAE has been refined at the laboratory level, additional research is needed to assess its feasibility and efficiency on an industrial scale. Exploring large-scale UAE systems, evaluating cost-effectiveness, and identifying potential adaptations for commercial production would be highly beneficial.