افزایش پایداری کروسین و رهایش کنترل‌شده در امولسیون‌های مبتنی بر زعفران از طریق اولترافیلتراسیون بهینه‌شده

این مطالعه یک گردش کار یکپارچه برای افزایش پایداری کروسین و رهایش کنترل‌شده در امولسیون‌های مبتنی بر زعفران از طریق اولترافیلتراسیون بهینه‌شده و کپسوله‌سازی دو امولسیونی ارائه می‌دهد. عصاره‌های زعفران طبق استاندارد ISO 3632 استانداردسازی شده و از طریق اولترافیلتراسیون با استفاده از غشای PESU با حد آستانه وزن مولکولی 1 کیلو دالتون تغلیظ شدند. تحت شرایط بهینه (4 درجه سانتیگراد، 2 بار، نسبت تراوش به بازدارندگی 80:20)، غلظت کروسین 6.1 برابر (7568.45 میلی‌گرم در لیتر) با بازیابی کلی 97.8 ± 2.1٪ و تلفات فرآیند کمتر از 3٪ افزایش یافت. طراحی مخلوط بهینه D، فرمولاسیون بهینه W/O (67٪ روغن آفتابگردان، 6٪ PGPR، 27٪ عصاره اولترافیلتر شده) را شناسایی کرد که حداقل رشد قطرات و حفظ رنگ برتر را نشان داد (R2 = 0.96، p < 0.05). پایدارترین امولسیون W/O/W شامل بتا-سیکلودکسترین (1.7%) و ایزوله پروتئین آب پنیر (8%) بود که 85.3 ± 2.7% کروسین و پارامترهای رنگی پایدار را در طول 35 روز در دمای 5 تا 45 درجه سانتیگراد حفظ کرد. مدل‌سازی سینتیکی مرتبه اول، ثابت سرعت تخریب (k = 0.012 روز-1 در دمای 45 درجه سانتیگراد) را نشان داد که پایداری وابسته به دما را تأیید می‌کند. این فرآیند یکپارچه، بهینه‌سازی آزمایشگاهی و کاربرد صنعتی بالقوه را به هم پیوند می‌دهد و یک پلتفرم تکرارپذیر و مقیاس‌پذیر برای فرموله کردن سیستم‌های غذایی کاربردی مشتق شده از زعفران فراهم می‌کند.

This study presents an integrated workflow to enhance crocin stability and controlled release in saffron-based emulsions through optimized ultrafiltration and double-emulsion encapsulation. Saffron extracts were standardized according to ISO 3632 and concentrated via ultrafiltration using a PESU membrane with a 1 kDa molecular weight cut-off. Under optimized conditions (4 °C, 2 bar, 80:20 permeate-to-retentate ratio), the crocin concentration increased 6.1-fold (7568.45 mg/L) with a total recovery of 97.8 ± 2.1% and process losses below 3%. D-optimal mixture design identified the optimal W/O formulation (67% sunflower oil, 6% PGPR, 27% ultrafiltrated extract), which showed minimal droplet growth and superior color retention (R2 = 0.96, p < 0.05). The most stable W/O/W emulsion incorporated β-cyclodextrin (1.7%) and whey protein isolate (8%), maintaining 85.3 ± 2.7% crocin retention and stable chromatic parameters over 35 days at 5–45 °C. First-order kinetic modeling revealed a degradation rate constant (k = 0.012 day-1 at 45 °C), confirming temperature-dependent stability. This integrated process bridges laboratory optimization and potential industrial application, providing a reproducible and scalable platform for formulating saffron-derived functional food systems.