استخراج با کمک حرارت مواد مغذی‌ای از زعفران (Crocus sativus) با فشار هیدرواستاتیک بالا: بهینه‌سازی فرآیند و ارزیابی سمیت سلولی علیه سلول‌های سرطانی

استخراج مواد مغذی‌ای (کروسین، پیکروکروسین و سافرانال) از زعفران با استفاده از فشار هیدرواستاتیک بالا انجام شد. محدوده فشار ۱۰۰-۶۰۰ مگاپاسکال همراه با دماهای بالا (۷۰-۳۰ درجه سلسیوس) مورد مطالعه قرار گرفت. کیفیت عصاره با روش استاندارد بین‌المللی (ISO) تعیین شد و همچنین با آنالیز HPLC مقایسه گردید. نتایج نشان داد که فشار تأثیر مثبت معنی‌داری (۰/۰۵>P) بر کیفیت عصاره دارد و با افزایش فشار، محتوای کروسین، پیکروکروسین و سافرانال به ترتیب ۶۳-۵۲٪، ۸۵-۵۴٪ و ۶۲-۵۵٪ افزایش یافت. با این حال، کاهش بسیار معنی‌داری (۳۶-۲۵٪) در محتوای کروسین با افزایش دما مشاهده شد. علاوه بر این، تأثیر فشار بر اجزای زعفران با تغییر دما متفاوت بود که از سطوح پاسخ مشاهده شد. یک مدل درجه سوم برازش خوبی (۰/۹>R²) روی این داده‌ها از جمله تأثیر فشار بر محتوای کروسین، پیکروکروسین و سافرانال نشان داد. ترکیب بهینه فشار-دما در ۵۸۰ مگاپاسکال و ۵۰ درجه سلسیوس با زمان استخراج ۵ دقیقه (زمان ماند) به دست آمد که محتوای کروسین، سافرانال و پیکروکروسین را به ترتیب ۱۰۰، ۵۰ و ۹۲ واحد پیش‌بینی می‌کند. خطای کمتر از ۵٪ بین مقادیر پیش‌بینی شده و تجربی یافت شد. فعالیت ضد سرطانی عصاره بهینه‌شده حاصل تحت فشار هیدرواستاتیک بالا با استفاده از آزمون مبتنی بر MTT ارزیابی شد که فعالیت ضد سرطانی ۲۸٪ بالاتری را در مقایسه با نمونه استخراج شده به روش متداول نشان داد.

The extraction of nutraceuticals (crocin, picrocrocin, and safranal) from saffron was conducted using high hydrostatic pressure. A pressure range of 100-600 MPa in combination with elevated temperatures (30-70 °C) was studied. Extract quality was determined by an ISO method, and also compared with HPLC analysis. The results showed a significantly (P < 0.05) positive effect of pressure on the extract quality with an increase of 52-63%, 54-85%, and 55-62% in crocin, picrocrocin, and safranal content, respectively, as the pressure increased. However, a highly significant decrease (25-36%) in crocin content was observed with the increase in temperature. Moreover, the effect of pressure on saffron components varied with the change in temperature which was observed from the response surfaces. A third-order model showed a good fit (R2 > 0.9) of these data including pressure effect on crocin, picrocrocin, and safranal content. An optimum pressure-temperature combination of 580 MPa and 50 °C with an extraction time of 5 min (dwell time) was obtained, predicting 100, 50, and 92 units of crocin, safranal, and picrocrocin content, respectively. A less than 5% error was found between the predicted and experimental values. Anti-cancer activity of the optimized extract obtained under high hydrostatic pressure was evaluated using MTT (3,(4,5-dimethylthiazol-2-yl)2,5-diphenyltetrazolium bromide) based assay, which showed a 28% higher anti-cancer activity as compared to the conventionally extracted sample.