استخراج با کمک اولتراسوند ترکیبات زیست‌فعال زعفران؛ جداسازی کروسین‌ها، پیکروکروسین و سافرانال بهینه‌شده توسط کلونی زنبور مصنوعی

در این کار، یک طرح ترکیبی مرکزی کاملی با پنج سطح و چهار عامل (CCD) برای بهینه‌سازی استخراج با کمک اولتراسوند (UAE) اجزای اصلی زعفران، یعنی پیکروکروسین، سافرانال و کروسین استفاده شد. پارامترهای فرآیند شامل غلظت اتانول (۰–۱۰۰%)، زمان استخراج (۲–۱۰ دقیقه)، چرخه وظیفه (۰.۲–۱.۰) و دامنه اولتراسونیک (۲۰–۱۰۰%) بود. ترکیبات استخراج‌شده با تکنیک‌های طیف‌سنجی و کروماتوگرافی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که غلظت‌های متوسط اتانول و مدت زمان‌های نسبتاً طولانی فرآیند همراه با چرخه‌های وظیفه بالا و دامنه‌های اولتراسونیک تأثیر عمیق‌تری بر بازده ترکیبات زیست‌فعال استخراج‌شده داشتند. UAE با استفاده از روش‌شناسی سطح پاسخ (RSM) و کلونی زنبور مصنوعی (ABC) بهینه‌سازی شد؛ مقایسه بین این روش‌ها نشان داد که قدرت بهینه‌سازی آن‌ها تقریباً یکسان است. بر اساس تحلیل RSM، غلظت اتانول ۵۸.۵۸%، زمان استخراج ۶.۸۵ دقیقه، چرخه وظیفه ۰.۸۲ و دامنه ۹۱.۱۱% شرایط بهینه استخراج بودند، در حالی که شرایط بهینه حاصل از ABC به ترتیب ۵۳.۰۷%، ۷.۳۲ دقیقه، ۰.۹۳ و ۱۰۰% برای متغیرهای UAE بود. در نهایت، تحلیل HPLC روی عصاره بهینه UAE حاصل از RSM انجام شد. چهار استر کروستین در عصاره بهینه شناسایی شد.

In this work, a four-factor five-level full factorial central composite design (CCD) was used to optimize the ultrasound-assisted extraction (UAE) of saffron major components, namely picrocrocin, safranal and crocin. The process parameters included ethanol concentration (0–100%), extraction time (2–10 min), duty cycle (0.2–1.0) and ultrasonic amplitude (20–100%). The extracted compounds were measured both by spectrophotometry and chromatography techniques. The results revealed that the middle concentrations of ethanol and relatively long process durations along with high duty cycles and ultrasonic amplitudes had the most profound impact on the yields of the extracted bioactives. UAE was optimized using response surface methodology (RSM) and artificial bee colony (ABC); a comparison between these methods indicated their optimization power was approximately the same. According to the RSM analysis, an ethanol concentration of 58.58%, extraction time of 6.85 min, duty cycle of 0.82 and amplitude of 91.11% were the optimum extraction conditions, while the optimal conditions resulting from ABC were 53.07%, 7.32 min, 0.93 and 100% for the UAE variables respectively. Finally, HPLC analysis was carried out on the UAE optimum extract resulting from RSM. Four crocetin esters were detected in the optimal extract.