مدل‌سازی آماری مبتنی بر روش سطح پاسخ (RSM) و بهینه‌سازی استخراج زعفران به کمک امواج فراصوت

مطالعه حاضر به منظور استخراج ترکیبات فعال زیستی از کلاله زعفران با استفاده از استخراج به کمک اولتراسوند انجام شد. پارامترهای فرآیند با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) بهینه شدند. درصد متانول (0-100%)، مدت زمان فراصوت (دقیقه)، و دماهای نگهداری متفاوت (درجه سانتی گراد) به عنوان متغیرهای مستقل برای بهینه سازی استخراج کروسین، پیکروکروسین و سافرانال، سه جزء اصلی زعفران، نگهداری شدند. از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) برای ارزیابی غلظت کروسین، پیکروکروسین و سافرانال در عصاره زعفران استفاده شد. داده های نهایی شامل چهار مدل خطی، مربع های خطی، برهمکنش های خطی و درجه دوم کامل بود. با مقادیر R2 0.90، 0.92 و 0.80 به ترتیب برای کروسین، پیکروکروسین و سافرانال، مدل کامل درجه دوم به عنوان موثرترین مدل تعیین شد. تجزیه و تحلیل سطح پاسخ نشان داد که شرایط ایده آل برای استخراج کروسین، پیکروسین و سافرانال به ترتیب غلظت متانول 52.59، زمان فراصوت 4.34 دقیقه و دمای نگهداری 68.78 درجه سانتیگراد بود.

مقادیر تجربی E1cm%1 λmax برای کروسین، پیکروکروسین و سافرانال به ترتیب 523.531، 2656.59 و 11035.61 بود. محتوای فنلی کل (0.00 ± 103.063 میلی گرم GAE / 100 گرم) و محتوای فلاونوئید کل (98.25 ± 0.01 میلی گرم QE / 100 گرم) عصاره های بهینه تحت شرایط استخراج با کمک اولتراسوند بیشتر از مقدار کل فسفر بود. (94.311 ± 0.00 mg GAE/100 g) و محتوای فلاونوئید کل (92.210± 0.02 mg QE/100 g) نمونه‌های استخراج شده معمولی (CES). فعالیت DPPH بالاتر (88.08٪) در نمونه استخراج شده با اولتراسونیک بهینه نسبت به نمونه های استخراج شده معمولی (80.00٪) مشاهده شد.

داده های ما نشان داد که استخراج به کمک اولتراسوند بازیابی این اجزای زیست فعال ارزشمند را افزایش می دهد. غلظت متوسط ​​متانول، دماهای بالا و مدت زمان کوتاه تأثیر قابل توجهی بر راندمان استخراج اجزای زیست فعال داشتند. اکتشافات ما در مورد شرایط استخراج هم برای کاربردهای صنعتی و هم برای کاربردهای تحلیلی مرتبط است.

The present study was carried out for the extraction of bioactive compounds from saffron stigma using the ultrasound-assisted extraction. Process parameters were optimized by using response surface methodology (RSM). The percentage of methanol (0–100%), duration of sonication (min), and varied holding temperatures (°C) were kept as independent variables to optimize the extraction of crocin, picrocrocin, and safranal, three main components of saffron. High-performance liquid chromatography (HPLC) was employed to assess the concentration of crocin, picrocrocin, and safranal in saffron extract. The final data included four models: linear, linear squares, linear interactions, and complete quadratic. With R2 values of 0.90, 0.92, and 0.80 for crocin, picrocrocin, and safranal, respectively, the full quadratic model was determined to be the most effective.

Response surface analysis revealed that the ideal conditions for the extraction of crocin, picrocin, and safranal were methanol concentration of 52.59, sonication time of 4.34 min, and holding temperature of 68.78 °C respectively. The empirical quantities of E1cm%1 λmax for crocin, picrocrocin, and safranal, contents were 523.531, 2656.59, and 11,035.61 respectively. The total phenolic content (103.063 ± 0.00 mg GAE/100 g) and total flavonoid content (98.25 ± 0.01 mg QE/100 g) of optimized extracts were higher under ultrasound-assisted extraction conditions than the total phenolic content (94.311 ± 0.00 mg GAE/100 g) and total flavonoid content (92.210 ± 0.02 mg QE/100 g) of conventionally extracted samples (CES). The higher DPPH activity (88.08%) was observed in the optimized ultrasonically extracted sample than in conventionally extracted samples (80.00%).

Our data revealed that ultrasound-assisted extraction increased the recovery of these valuable bioactive components; moderate methanol concentrations, high temperatures, and short durations had a remarkable influence on bioactive component extraction efficiency. Our discoveries regarding extraction conditions are relevant for both industrial and analytical applications.