استخراج و خالص سازی ترکیبات موثره زعفران

زعفران، کلاله های خشک شده گل گیاه زعفران است. این گیاه اثرات فارماکولوژیک متعددی دارد و به عنوان یک داروی قوی محسوب می شود. زعفران اثرات ضد تومور، آنتی اکسیدان، تقویت کننده حافظه، ضد درد، ضدالتهاب، ضد تشنج، ضد افسردگی، پایین آورنده فشار خون، کاهنده چربی خون، گشادکننده برونش، ضد سرفه می باشد. بر همین اساس شناسایی، استخراج و خالص سازی ترکیبات موثره زعفران از اهمیت بالایی برخوردار است. (1)

در ادامه با مطالب زیر آشنا خواهید شد:

• مواد موثره زعفران
• استخراج و خالص سازی مواد موثره زعفران
• استخراج و خالص سازی ترکیبات موثره زعفران

طعم تلخ زعفران ناشی از وجود ماده ای به نام پیکروکروسین است. این ماده طی فرآوری گیاه تازه بر اثر تجزیه حرارتی یا آنزیمی به آلدییدی معطر به نام سافرال تبدیل می شود. کروسین ها که گلوکوزیدهایی متشکل از کاروتنوئیدی به نام کروسین و قندها هستند مسئول رنگ زعفران محسوب می شوند. کاروتنوئیدهای دیگری مانند بتاکاروتن، لیکوپن و زآگزانتین و ویتامین ها به خصوص ریبوفلاوین و تیامین نیز در زعفران یافت می شوند. ترکیبات فنولی،کروسین، کروستین و سافرانال از مواد موثره اصلی زعفران محسوب می گردند. (2)

بحث استخراج و خالص سازی مواد موثره گیاهان را می توان با توجه به وجود روش های مختلف استخراج به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم بندی می کنند.

• در روش سنتی مواد گیاهی عمدتا بر اساس انتخاب صحیح حلال ها و استفاده از حرارت یا همزدن می باشد و به طور معمول این روش استخراج نیاز به زمان طولانی تری دارد.
• در روش های استخراج مدرن مواد گیاهی میزان مصرف حلال کمتر و مدت زمان استخراج کوتاه تر می باشد. از روش های نوین می توان به روش های  استخراج به کمک فراصوت، استخراج به کمک ریز موج و استخراج با حلال فشرده و… اشاره کرد. این روش ها در سال های اخیر بسیار مورد توجه بوده اند و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند و برتری آنها نسبت به روش های سنتی به اثبات رسیده است. در زیر به شرح مختصری در رابطه با هر یک از روش های می پردازیم.

در این روش امواج صوتی که فرکانس های بالاتر از 20 کیلو هرتز دارند، در یک ماده جامد، مایع و گاز نوسان های مکانیکی ایجاد می کنند. امواج صوتی باید در یک ماده پخش شوند و دارای چرخه های انبساط و انقباظ در طی پخش در محیط باشند. انبساط، باعث افزایش فاصله مولکولی شده و انقباض، آنها را با هم تحت فشار قرار می دهد . در حالت انبساط، حباب های تشکیل شده، رشد می کند و در نهایت، متلاشی می شوند. دو طرح کلی استخراج کننده های همراه فراصوت، حمام های فراصوت و سیستم پروب فراصوت است. استخراج عصاره گیاهی در اثر فراصوت، از عرض دیواره های سلولی انتشار پیدا کرده و باعث پاره شدن دیواره سلولی در مدت های کوتاه تر می شود. (3)

ریزموج ها امواج الکترومغناطیسی غیر یونیزه با فرکانس ما بین 300  مگا هرتز تا 300 گیگا هرتز هستند و ما بین پرتوهای ایکس و پرتوهای مادون قرمز در طیف الکترومغناطیسی قراردارند. اصول حرارت دهی در استخراج به روش ریز موج مبنی بر تاثیر مستقیم امواج با حلال و مواد قطبی بوده و به وسیله دو پدیده انتقال یونی و چرخش دو قطبی اثر می گذارد. ویژگی های دی الکتریکی حلال در طی حرارت دهی با ریز موج نقش مهمی در استخراج به کمک ریز موج دارد. (4)

استخراج با حلال فشرده شکلی از استخراج با حلال تحت فشار است که مشابه روش استخراج با سیال فوق بحرانی می باشد. استخراج با حلال فشرده یک فرآیند استخراجی است که در دماهای بالا مابین 50 درجه سانتی گراد تا 200 درجه سانتی گراد و در فشار مابین 10 و 15 مگا پاسگال انجام می گیرد. استخراج تحت فشار به منظور نگهداری و حفظ حلال در حالت مایع در دمای بالا انجام می گیرد. افزایش دما، سرعت استخراج را افزایش می دهد و فشار بالا، حلال را در حالت مایع نگه می دارد. از این رو استخراج، سریع و با ایمنی بیشتر صورت می گیرد. همچنین فشار اجازه می دهد استخراج سلول سریعتر انجام شود. (5)

استخراج و خالص سازی مواد معصره زعفران از این رو بسیار حائز اهمیت می باشد که این گیاه، گرانقیمت ترین ادویه جهان بوده و به واسطه دارا بودن ترکیبات زیست فعال کاربردهای فراوانی دارد. دستیابی به حداکثر بازده استخراج این ترکیبات یکی از چالش های عمده در صنعت به شمار می آید و به همین دلیل طرح های پژوهشی و تحقیقات متعددی بر روی استخراج ترکیبات موثره زعفران صورت پذیرفته است.

لازم به ذکر است با توجه به نوع ترکیب مورد نظر برای استخراج، نوع حلال و میزان حلال و نوع روش مورد استفاده باید در شرایط آزمایشگاهی بهینه گردد و با توجه به این موضوع که استفاده از روش های ذکر شده در شرایط آزمایشگاه بوده و میزان خطای هر یک از روش ها در مقیاس صنعتی در حال حاضر تعیین نشده است تایید و یا رد کارآمدی هریک از روش ها در مقیاس صنعتی نیاز به تحقیقات و پژوهش های بیشتری خواهد داشت.

به منظور جداسازی هریک از ترکیبات استخراج شده می توان از انواع روش های کروماتوگرافی استفاده کرد. در این روش معمولاً مخلوط که به صورت مایع یا گاز است از یک لوله یا شبکه گذرانده می‌شود؛ سرعت حرکت اجزای تشکیل دهنده مخلوط در لوله یا شبکه مختلف است (با توجه به عناصر دیواره داخلی لوله یا شبکه) در نتیجه مخلوط به اجزای تشکیل دهنده تجزیه شده و هر جز جداگانه خارج می‌شود. در کروماتوگرافی دو فاز وجود دارد فاز ثابت و فاز متحرک، فاز ثابت در واقع اجزای درون لوله یا شبکه جداسازی را تشکیل می‌دهند و فاز متحرک مربوط به ماده‌ای است که می‌خواهد مورد تجزیه و تخلیص قرار بگیرد.

فاز ثابت می‌تواند مایع یا جامد باشد که بر اساس اینکه جامد یا مایع باشد به کروماتوگرافی جذب سطحی و کروماتوگرافی تقسیمی، تقسیم می‌شوند. اساس جداسازی در کروماتوگرافی متفاوت می‌باشد. جداسازی براساس وزن مولکولی و جداسازی بر اساس میل اتصال به فاز ثابت از اعم این اصول می‌باشد. کروماتوگرافی یک اصطلاح کلی است که در آزمایشگاه‌ها برای جداسازی ترکیبات استفاده می‌شود. این ترکیب در مایعی به نام فاز متحرک حل شده‌است و توسط ساختار دیگری به نام فاز ثابت نگه داری می‌شود. اجزای مختلف این ترکیب با سرعت‌های مختلفی حرکت می‌کنند و همین امر باعث جداسازی این ذرات می‌شود. (6)

• طرز تهیه عصاره گیاهی
• تفاوت طعم و مزه

1- Hagh Nazari S and Keifi N. Saffron and various fraud matter in its production and trade. Proceedings of 2nd International Symposium on Saffron Biology and Technology. Mashhad-Iran. Oct. 28-30, 2006, pp: 127 – 32.

2- Crocus sativus biological active constituents. Studies Nat. Prod. Chem. 2002; 26 (7): 293 – 312.

3- Vinatoru, M. 2001. An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8: 303-313

4- Mandal, V., Mohan, Y. and Hemalatha, S. Microwave Assisted Extraction ñ “An Innovative & Promising Extraction Tool for Medicinal Plant Research. Pharmacognosy Reviews”, 1: 8-14. (2007).

5- ارزيابی روشهاي مختلف استخراج برخواص آنتی اكسيدانی و ضدميكروبی عصاره زعفران- مژگان اسماعیلیان- اردیبهشت 99- نشریه زراعت و فناوری زعفران

6- Iborra, J.L., Castellar, M.R., Canovas, M. and Manjon, A., 1992. TLC preparative purification of picrocrocin, HTCC and crocin from saffron. Journal of Food Science