یک سیستم شویه کارآمد برای غنی‌سازی و جداسازی ترکیبات اصلی زعفران با استفاده از رزین ماکروپوروس

زعفران، که با نام علمی Crocus sativus L. شناخته می‌شود، یک محصول کشاورزی با ارزش بالا و حجم کم است که به دلیل عطر، رنگ، طعم پخت و فواید سلامتی متعددش مشهور است. این ویژگی‌ها را می‌توان به دو ترکیب آن، یعنی کروسین‌ها و سافرانال نسبت داد، که سافرانال خود از پیکروکروسین مشتق می‌شود. بنابراین، جداسازی و غنی‌سازی این مواد شیمیایی برای بهره‌برداری کامل از پتانسیل درمانی زعفران از جمله کاربردهای دارویی، آرایشی و صنعتی آن حیاتی است. یک روش مؤثر برای این هدف، استفاده از رزین‌های جاذب ماکروپوروس است که رویکردی مقرون به‌صرفه با ظرفیت بالا برای جداسازی مولکول‌های مورد نظر ارائه می‌دهد.

در این مطالعه، رزین‌های مختلف بر پایه پلی‌استایرن/دی وینیل بنزن (SDVB) از جمله HP-20, LXA-10, LXA-8302 و LX-68 برای جداسازی و غنی‌سازی کروسین‌ها و پیکروکروسین از عصاره زعفران مورد مطالعه قرار گرفتند. HP-20 به عنوان بهترین سیستم جذب از نظر تفسیر داده‌های سینتیکی و ایزوترم انتخاب شد، که در آن مدل سینتیکی شبه-درجه دوم و مدل ایزوترم لانگمویر به ترتیب برای کروسین‌ها و پیکروکروسین هدف به خوبی برازش داشتند. بیشینه ظرفیت جذب و درصد جذب برای کروسین‌ها به ترتیب 262.1 میلی‌گرم بر گرم و 91.3٪ بود، در حالی که برای پیکروکروسین این مقادیر 267.7 میلی‌گرم بر گرم و 83.1٪ بود. یک سیستم شویه کارآمد با استفاده از حلال اتانول در مرحله واجذب انجام شد. واجذب بهینه پیکروکروسین با استفاده از چهار برابر حجم بستری اتانول 15٪ به دست آمد و به دنبال آن واجذب کامل کروسین‌ها با اتانول 80٪ انجام شد. کاربرد رزین HP-20 منجر به بازدهی بالای 99.3٪ برای کروسین‌ها و 92.9٪ برای پیکروکروسین، با فاکتورهای غنی‌سازی 4.7 و 5.8 به ترتیب شد. روشولوژی پیشنهادی یک راه‌حل مقرون به‌صرفه برای خالص‌سازی در مقیاس بزرگ اجزای اصلی زعفران ارائه می‌دهد و در نهایت ارزش آن را افزایش می‌دهد.

Saffron, also known as Crocus sativus L., is a high-value, low-volume agronomical crop celebrated for its unique flavor, color, cooking taste, and numerous health benefits. These properties could be attributed to its two compounds, crocins and safranal, which safranal derived from picrocrocin. Therefore, separating and enriching these chemicals are vital for unlocking the full therapeutic potential of saffron including its pharmaceutical, cosmetic, and industrial applications. One effective method for this target is using macroporous adsorption resins, which offer a cost-effective approach with a high capacity for isolating the desired molecules. In this study, various macroporous polystyrene/divinylbenzene (SDVB) based resins, including HP-20, LXA-10, LXA-8302, and LX-68, were studied to separate and enrich crocins and picrocrocin from the saffron extract.

HP-20 was selected as the best adsorption system in terms of kinetic and isotherm data interpretation, in which the pseudo-second-order kinetic model and the Langmuir isotherm model were well-fitted for the target crocins and picrocrocin, respectively. The maximum adsorption capacity and percentage for crocins were 262.1 mg. g⁻¹ and 91.3%, respectively, while for picrocrocin, they were 267.7 mg. g⁻¹ and 83.1%. An efficient elution system using ethanol solvent was conducted in the desorption step. The optimal desorption of picrocrocin was achieved using four times the bed volume of 15% ethanol, followed by the complete desorption of crocins with 80% ethanol. The application of HP-20 resulted in high yields of 99.3% for crocins and 92.9% for picrocrocin, with enrichment factors of 4.7 and 5.8, respectively. The proposed methodology offers a cost-effective solution for the large-scale purification of saffron’s major components, ultimately enhancing its value.