افزایش خالص‌سازی کروسین-I از زعفران از طریق ترکیب کروماتوگرافی متضاد چند ستونی (multicolumn countercurrent chromatography )و حلال‌های سبز

Crocin-I، یک ترکیب طبیعی با ارزش موجود در زعفران (Crocus sativus L.)، فراوان‌ترین ترکیب در میان ساختارهای مختلف کروسین است. توسعه یک فرآیند تصفیه مقرون‌به‌صرفه و مقیاس‌پذیر برای تولید کروسین-I با خلوص بالا، برای تحقیقات آتی در مورد خواص بیولوژیکی و کاربردهای بالقوه آن در درمان اختلالات عصبی، بسیار مورد توجه است. با این حال، خالص‌سازی کروسین-I از طریق کروماتوگرافی آماده‌ای تک ستونی (بچ) به دلیل شباهت‌های ساختاری میان کروسین‌ها، یک معاوضه با خلوص بازده ایجاد می‌کند، به این معنی که انتخاب پنجره جمع‌آوری یا بازدهی را به نفع خلوص بالاتر قربانی می‌کند یا برعکس. این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه حالت عملیات خلاف جریان پیوسته این معضل را حل می‌کند. در اینجا، یک فرآیند MCSGP دو ستونی (multicolumn countercurrent solvent gradient purification) برای خالص سازی کروسین-I استفاده شد. این مطالعه شامل استخراج اتانولی دوستدار محیط زیست از کلاله زعفران، و به دنبال آن بررسی پایداری کروسین-I در خوراک تحت شرایط مختلف ذخیره‌سازی برای اطمینان از یک ترکیب خوراک پایدار در طول تصفیه بود. سپس، فرآیند خالص‌سازی دسته‌ای در ابتدا طراحی، بهینه‌سازی شد و متعاقباً با افزایش مقیاس به فرآیند MCSGP دنبال شد. برای اطمینان از مقایسه منصفانه، هر دو فرآیند تحت شرایط مشابه (به عنوان مثال، حجم کل ستون مشابه) ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که در درجه خلوص 99.7 درصد، روش MCSGP نتایج قابل‌توجهی را نشان داد، یعنی افزایش 334-334 درصد در بازیابی افزایش بهره‌وری و کاهش 92– درصد در مصرف حلال. برای سبزبودن فرآیند تصفیه، تنها حلال آلی اتانول بدون افزودن هیچ افزودنی استفاده شد. در نتیجه، این مطالعه MCSGP را به عنوان یک تکنیک قابل اعتماد، ساده و اقتصادی برای خالص‌سازی کروسین-I از عصاره زعفران ارائه می‌کند و برای اولین بار نشان می‌دهد که می‌توان آن را به‌عنوان یک رویکرد قدرتمند از ماتریس های پیچیده برای تشدید فرآیند در تصفیه محصولات طبیعی به‌طور موثر به کار برد.

Crocin-I, a valuable natural compound found in saffron (Crocus sativus L.), is the most abundant among the various crocin structures. Developing a cost-effective and scalable purification process to produce high-purity crocin-I is of great interest for future investigations into its biological properties and its potential applications in the treatment of neurological disorders. However purifying crocin-I through single-column preparative chromatography (batch) poses a yield-purity trade-off due to structural similarities among crocins, meaning that the choice of the collection window sacrifices either yield in benefit of higher purity or vice versa. This study demonstrates how the continuous countercurrent operating mode resolves this dilemma. Herein, a twin-column MCSGP (multicolumn countercurrent solvent gradient purification) process was employed to purify crocin-I. This study involved an environmentally friendly ethanolic extraction of saffron stigma, followed by an investigation into the stability of the crocin-I within the feed under varying storage conditions to ensure a stable feed composition during the purification. Then, the batch purification process was initially designed, optimized, and subsequently followed by the scale-up to the MCSGP process. To ensure a fair comparison, both processes were evaluated under similar conditions (e.g., similar total column volume). The results showed that, at a purity grade of 99.7%, the MCSGP technique demonstrated significant results, namely + 334% increase in recovery + 307% increase in productivity, and − 92% reduction in solvent consumption. To make the purification process even greener, the only organic solvent employed was ethanol, without the addition of any additive. In conclusion, this study presents the MCSGP as a reliable, simple, and economical technique for purifying crocin-I from saffron extract, demonstrating for the first time that it can be effectively applied as a powerful approach for process intensification in the purification of natural products from complex matrices.