بهینه‌سازی استخراج ترکیبات زیست‌فعال از گلبرگ زعفران با استفاده از فراصوت و پیش‌تیمار پلاسمای سرد

سابقه و هدف: گلبرگ زعفران یکی از محصولات جانبی اصلی فرآوری زعفران می‌باشد که در مقیاس وسیعی تولید شده و علیرغم وجود ترکیبات موثره فراوان آن، دور ریخته شده و در تولید محصولات تجاری با ارزش افزوده از آن استفاده نشده است. از آنجایی که گلبرگ زعفران در مقایسه با کلاله زعفران منبع ارزان‌تری برای استخراج ترکیبات زیست فعال با اثرات بالینی موثر است، هدف از این پژوهش بررسی اثر پیش‌تیمار پلاسمای سرد و سپس استخراج عصاره گلبرگ زعفران به کمک امواج فراصوت بر ویژگی‌های عملکردی عصاره بود. مواد و روش‌ها: در این پژوهش از روش سطح پاسخ برای طراحی آزمایش استفاده شده و ۱۱ تیمار با دو متغیر مستقل شامل نسبت گیاه به حلال (۱، ۳/۵ و ۶ درصد) و غلظت‌های مختلف اتانول در آب (۰، ۱۵ و ۳۰ درصد) جهت استخراج استفاده شد و فراسنجه‌های میزان فنول کل، میزان فلاونوئید کل، میزان آنتوسیانین کل، پتانسیل مهار رادیکال‌های آزاد، راندمان استخراج و ماده خشک عصاره گلبرگ زعفران اندازه‌گیری شد. سپس بهینه‌سازی فرآیند استخراج به کمک نرم‌افزار دیزاین اکسپرت انجام شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد نسبت گیاه به حلال و درصد اتانول حلال تاثیر معنی‌داری بر ویژگی‌های عملکردی عصاره داشته است. به شکل کلی با افزایش میزان گیاه در حلال میزان فنول کل و فلاونوئید کل عصاره کاهش پیدا کرده است. افزایش میزان اتانول موجود در حلال نیز تاثیر منفی بر میزان فنول و فلاونوئید کل عصاره داشته است. در مقابل، با افزایش میزان گیاه در حلال میزان آنتوسیانین کل عصاره افزایش پیدا کرده است. در ارتباط با تاثیر توان دوم غلظت اتانول، افزایش و به دنبال آن کاهش در مقدار آنتوسیانین کل مشاهده شد. مطالعه میزان خواص آنتی اکسیدانی از طریق فعالیت مهار رادیکال‌های آزاد نیز ابتدا کاهش و سپس روند افزایشی را با افزایش توان دوم تاثیر نسبت گیاه در حلال عصاره نشان داد. گرچه، افزایش غلظت اتانول همواره تاثیر مثبتی بر میزان خاصیت آنتی‌اکسیدانی عصاره داشت. براساس نتایج بهینه‌سازی استخراج با نرم‌افزار، بهترین نسبت گیاه به حلال و غلظت اتانول به ترتیب ۱/۰۰ درصد و ۱۸/۵۸ درصد بوده است. در شرایط بهینه، میزان فنول کل ۲۶۵/۵۲ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم، میزان فلاونوئید کل ۱۲۲/۰۴ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم، میزان آنتوسیانین کل ۳۳/۹۹ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم، میزان مهار رادیکال‌های آزاد ۶۲/۶۶ درصد، راندمان استخراج معادل ۰/۴۹ درصد و ماده خشک ۰/۶۷ درصد گزارش شد. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد گلبرگ زعفران به عنوان یک محصول جانبی فرآوری زعفران می‌تواند تحت شرایط مناسب استخراج به کمک فراصوت در مدت زمان ایده‌آلی منجر به تولید عصاره‌ای با ارزش افزوده و خواص بیولوژیک بالا شود که قابلیت استفاده در فرمولاسیون‌های مواد غذایی فراسودمند، همچنین تولید مکمل‌های دارویی و محصولات آرایشی-بهداشتی مورد استفاده قرار گیرد.

Background and Objective: Saffron petals are one of the main by-products of saffron processing that are produced on a large scale and, despite the presence of abundant active compounds, are discarded and have not been used in the production of commercial value-added products. Since saffron petals are a cheaper source for extracting bioactive compounds with effective clinical effects compared to saffron stigma, this study aimed to investigate the effect of cold plasma pretreatment and then ultrasound-assisted extraction of saffron petal extract on the functional properties of the extract. Materials and Methods: In this study, the response surface methodology was used to design the experiment and 11 treatments with two independent variable including petal to solvent ratio (1, 3.5 and 6%) and ethanol concentration (0, 15 and 30%) were investigated for extraction and the parameters of free radical scavenging rate, total phenol content, total flavonoid content, total anthocyanin content, extraction yield and dry matter of saffron petal extract were measured. Then, the extraction process was optimized using Design Expert software. Results: The results showed that the petal to solvent ratio and the ethanol concentration had a significant effect on the functional properties of the extract. In general, with increasing the petal to solvent ratio, the total phenol and total flavonoid contents in the extract decreased. Increasing the amount of ethanol in the solvent also had a negative effect on the total phenol and total flavonoid contents of the extract. In contrast, with increasing the petal to solvent ratio, the amount of total anthocyanin in the extract increased. Concerning the quadratic effect of the ethanol concentration, an increase followed by a decrease in the amount of total anthocyanin was observed. The study of the antioxidant properties through the free radical scavenging activity, also showed an initial decrease and then an increasing trend with increasing the quadratic effect of the petal to solvent ratio of the extract. However, increasing the ethanol concentration always had a positive effect on the antioxidant properties of the extract. Based on the results of software extraction optimization, the best petal to solvent ratio and ethanol concentration were 1.00% and 18.58%, respectively. Under optimal conditions, the total phenol content was 265.52 mg/100g, the total flavonoid content was 122.04 mg/100g, the total anthocyanin content was 33.99 mg/100g, the free radical scavenging was 62.66%, the extraction yield was 0.49%, and the dry matter content was 0.67%. Conclusion: The results of this study showed that saffron petals, as a by-product of saffron processing, can be extracted under appropriate ultrasound-assisted extraction conditions in an ideal time to produce an extract with added value and high biological properties that can be used in functional food formulations, as well as in the production of pharmaceutical supplements and cosmetic-health products.