استخراج آنتی‌اکسیدان‌ها با استفاده از دی‌اکسید کربن فوق‌بحرانی از گلبرگ‌های زعفران از باقیمانده‌های صنعت زعفران: بهینه‌سازی با روش سطح پاسخ

استخراج با دی‌اکسید کربن فوق بحرانی به عنوان یک فناوری سبز برای استخراج ترکیبات آنتی‌اکسیدانی از گلبرگ‌های Crocus sativus مورد بررسی قرار گرفت. یک طرح باکس-بنکن (BBD) برای بهینه‌سازی دمای استخراج (۴۰–۸۰ درجه سانتی‌گراد)، زمان استخراج (۲۰–۶۰ دقیقه) و فشار استخراج (۹۰–۱۸۰ بار) به کار گرفته شد. فرآیند بهینه‌سازی با استفاده از روش سطح پاسخ انجام و سطوح پاسخ سه‌بعدی از مدل ریاضی ترسیم شدند. شرایط بهینه استخراج به صورت دمای ۶۲ درجه سانتی‌گراد، زمان ۴۷ دقیقه و فشار ۱۶۴ بار تخمین زده شد. استخراج با استفاده از این شرایط بهینه، بهترین محتوای کل فنول (۱۴۲۳ میلی‌گرم/۱۰۰ گرم)، محتوای کل فلاونوئید (۱۸۰ میلی‌گرم/۱۰۰ گرم)، محتوای کل آنتوسیانین (۱۰۳.۴ میلی‌گرم/۱۰۰ گرم)، فعالیت جاروب‌کنندگی رادیکال آزاد ۲، ۲-دی‌فنیل-۱-پیکریل هیدرازیل (۷۴.۵٪) و مقدار ظرفیت آنتی‌اکسیدانی کاهندگی آهن (۳.۹ میلی‌مولار) را به دست آورد. مقادیر تجربی با مقادیر پیش‌بینی شده مطابقت داشتند و نشان‌دهنده برازش مدل به کار رفته و موفقیت BBD در بهینه‌سازی شرایط استخراج بود. تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) درک بهتری از تعاملات بین ویژگی‌های آنتی‌اکسیدان‌های استخراج شده ارائه داد.

Supercritical carbon dioxide extraction investigated as a green technology for the extraction of antioxidant compounds from Crocus sativus petals. A Box-Behnken design (BBD) was employed to optimize the extraction temperature (40–80 °C), extraction time (20–60 min), and extraction pressure (90–180 bar). Optimization process using response surface methodology carried out and 3D response surfaces were plotted from the mathematical model. The optimum conditions of extraction were estimated to be temperature of 62 °C, time of 47 min and pressure of 164 bar. Extraction using these optimized conditions achieved the best total phenolic content (1423 mg/100 g), total flavonoid content (180 mg/100 g), total anthocyanin content (103.4 mg/100 g), 2, 2-diphenyl- 1-picrylhydrazyl free radical-scavenging activity (74.5%) and ferric reducing/antioxidant power value (3.9 mM). The experimental values agreed with those predicted, thus representing fitness of the model employed and the success of BBD in optimizing the extraction conditions. Principal components analysis (PCA) provided a better understanding of interactions between characteristics of extracted antioxidants.