مروری بر روش های استخراج و خالص سازی ترکیبات زیست فعال زعفران

مروری بر روش های استخراج و خالص سازی ترکیبات زیست فعال زعفران

چکیده

زعفران گران قیمت ترین ادویه دنیا و دارای خواص تغذیه ای بیشمار و ویژگی های حسی بی نظیری به واسطه ترکیبات زیست فعال خود یعنی کروسین، پیکروکروسین و سافرانال می باشد. از اینرو، استخراج و خالص سازی این ترکیبات جهت کاربرد در صنایع غذایی و داروسازی از اهمیت بسزایی برخوردار است. روش های مختلفی برای استخراج عصاره زعفران مورد ارزیابی قرار گرفته است و از این میان می توان به خیساندن، تقطیر بخار، اولتراسوند، سیال فوق بحرانی، استخراج فاز جامد و کریستالیزاسیون اشاره نمود. هرکدام از این روش ها دارای مزایا و معایب خاصی می باشد. برای خالص سازی ترکیبات زعفران، معمولا از ترکیب دو روش استخراج استفاده می شود. استخراج عصاره زعفران به روش خیساندن و متعاقبا تزریق عصاره به یک ستون حاوی فاز جامد راهی برای خالص سازی ترکیبات فعال آن می باشد. در این مطالعه، به بررسی روش های مختلف استخراج و خالص سازی زعفران پرداخته شده است.

کلمات کلیدی: زعفران، کروسین، پیکروکروسین، سافرانال، استخراج، خالص سازی

فهرست مطالب

1- مقدمه. 2

2- مشخصات گياهشناسي زعفران. 3

2-1- ترکيب شيميايي کلاله زعفران. 4

2-1-1- رنگ زعفران. 6

2-1-2- طعم زعفران. 7

2-1-3- تركيبات معطر زعفران. 8

2-2- خواص دارويي زعفران. 9

2-3- نگهداري زعفران. 10

3- اندازه گیری ترکیبات زیست فعال زعفران. 10

4- استخراج ترکیبات زعفران. 11

4-1- روش های سنتی.. 11

4-2- روش های جدید. 14

4-2-1- تقطیر بخار. 14

4-2-2-  استخراج با کمک فراصوت.. 15

4-2-3-  غشای مایع امولسیون (ELM) 17

4-2-4-  استخراج با سیال فوق بحرانی.. 18

4-2-5-  استخراج فاز جامد (SPE) 20

4-2-6-  کریستالیزاسیون. 24

4-2-7- سیستم آبی دوفازی.. 25

4-2-8-  تله سرمایی.. 26

4-3- نتیجه گیری.. 26

5- منابع. 27

زعفران يکي از قديمي­ترين گياهان ادويه­اي و دارويي است که همواره مورد توجه مردم بوده است. عده اي از پژوهشگران منشأ زعفران را ايالت قديم ماد ايران مي­دانند (Abrishami 1987)، در حالي­که عده­اي ديگر مبدأ زعفران را منطقه وسيع­تري از زمين مي­دانند و معتقدند که منشأ زعفران يونان، ترکيه، آسياي صغير و ايران مي­باشد و سپس کشت آن از مشرق تا شمالي­ترين نقاط هندوستان و چين و از غرب تا اسپانيا گسترش يافته ­است (Behnia 1991).

با توجه به شرايط اقليمي کشور ما که آب يکي از عوامل اصلي محدود کننده توسعه کشاورزي است، زعفران اين گياه کم توقع از بازده اقتصادي بالايي برخوردار است؛ زيرا زمان مصرف آب در زراعت زعفران موقعي از سال است که ساير محصولات به آب نيازي نداشته يا حداقل با مشکل کم آبي مواجه نمي­باشند. اين گياه در دوران خواب زمستاني هم نياز به آبياري ندارد و رويش گياه زعفران در فصل سرد پائيز و زمستان موجب مي­شود که اين گياه آفات و بيماري­هاي مهمي نداشته و به سمپاشي­هاي مکرر نیز نیازی نداشته باشد. سرزمين پهناور ايران قطعاً بزرگترين توليد كننده زعفران جهان است و به دليل دارا بودن تنوع آب و هوايي، بسياري ازمحصولات باغي و زراعي از جمله زعفران آن، داراي بالاترين درجه كيفيّت مي­باشد. ايران با سطح زيركشتي در حدود 62000  هكتار و توليد ساليانه 240 تن زعفران، با بيش از 95% توليد جهاني، بزرگترين توليد كننده زعفران از نظر كميّت و كيفيّت در سطح جهان مي­باشد  .(Kheirandish and Sriramappa 2010) در دهه اخير، تعداد كشورهاي خريدار زعفران ايران افزايش يافته است. تولید زعفران ایران در سال 1394 حدود 351691 کیلوگرم با میانگین تولید 8/3 کیلوگرم بر هکتار بوده است (آمارنامه کشاورزی-وزارت جهاد کشاورزی، 1394).

با توجه به کاربردهاي فراوان زعفران، اگر هر نفر 25/0 گرم زعفران در سال مصرف کند، جمعيت 4/7 ميلياردي جهان متقاضي 1850 تن زعفران خواهد بود و اين تقاضا فقط براي مصرف شخصي است و مصارف دارويي و غذايي بر آمار فوق افزوده خواهد شد. زعفران به مواد غذایی عطر و رنگ مخصوص می­دهد و به همین جهت از زعفران در صنايع غذایی مانند سوسیس­سازی، شيرينی­سازی مانند تهیه پودرهای کیک، نساجی مانند رنگ­کردن پارچه­های ابریشمی، تولید نوشابه­ها به عنوان طعم­دهنده طبیعی و در صنايع لبنی و غیره استفاده می­شود. یکی از محصولات تولیدی از زعفران اسپری زعفران می باشد که در حال حاضر دو واحد تولیدی فصاحتی (زرپاش( و زرافشان کار خود را با تولید اسپری زعفران آغاز نموده اند و برای سایر برندهای مطرح در زمینه زعفران نیز بسته بندی این محصول را انجام می دهند. این محصول حاوی عصاره زعفرانِ کامل است که در ترکیب با سایر مواد افزودنی و تحت فشار داخل یک مخزنِ استوانه ای پر شده است. از مزایای این اسپری می توان به استفاده راحت از آن و قابلیت ماندگاری دردمای محیط و از معایب آن می توان به طعم نه چندان واقعی و همچنین ناپایداری رنگ آن اشاره کرد.

در زمینه فرآوری زعفران تاکنون فعالیت های نسبتا زیادی در زمینه غذایی و دارویی انجام شده است. عمده تحقیقات انجام شده در زمینه دارویی روی استخراج ترکیبات زیست فعال (مخصوصا کروسین) و بررسی تاثیر آن بر بیماری های مختلف از جمله چاقی، آلزایمر و دیابت بوده است (Xi, Qian et al. 2007, Akhondzadeh, Sabet et al. 2010, Mashmoul, Azlan et al. 2014). در زمینه غذایی، تحقیقاتی در زمینه تولید محصولات مختلف از زعفران انجام شده است. رجبی و همکاران (2015) ریزپوشانی عصاره تام زعفران با استفاده از مواد دیواره ای مختلف با خشک کن پاششی را مورد ارزیابی قرار دادند. هاشمی و همکاران (1393) تولید شربت رژیمی زعفران با استفاده از استویا را بررسی نمودند. باتوجه به اینکه بیش از 95% زعفران دنیا در ایران تولید می شود اما فروش و صادرات آن عمدتا بصورت خام انجام می شود. بررسی های انجام شده نشان داد هنوز فعالیت تحقیقاتی و متعاقبا صنعتی جامع و دقیقی روی خالص سازی ترکیبات زعفران انجام نشده است و می توان با برنامه ریزی و با استفاده از پتانسیل علمی یک گروه توانمند این کار را انجام داده و از مزایای بیشمار این ترکیبات در صنایع مختلف از جمله صنایع داروسازی و صنایع غذایی استفاده نمود.

زعفران^[1] با نام علميCrocus sativus L.  گياهي چند ساله، متعلق به خانواده زنبقيان^[2] و راسته ليليال­ها^[3] مي­باشد. اين گياه علفي، بدون ساقه و پيازدار است. گل­ زعفران معمولاً در اوايل پائيز ظاهر مي­شود. برگ­ها معمولاً بعد يا همزمان با ظهور گل ظاهر مي­شوند. گل هاي زعفران داراي 3 گلبرگ و 3 كاسبرگ تغيير شكل يافته به رنگ بنفش، 3 پرچم، (طول ميله آن دو برابر بساك زردرنگ است) و مادگي با يک تخمدان كه در مركز گل قرار گرفته، تشكيل شده­است. از قسمت تخمدان خامه باريك و بلندي به رنگ زرد روشن به طول 7 تا 10 سانتي­متر خارج مي­گردد و در انتها به سه کلاله بوقي شکل به رنگ قرمز عنابي که طول هر رشته 2 تا 3 سانتي­متر است ختم مي شود. اين سه کلاله پس از خشک شدن، زعفران تجاري را تشکيل مي­دهند که معطر و داراي بوي تند و طعمي تلخ است (Behnia 1991). در شکل 1 اندام­هاي گياه زعفران زير اندام­هاي گياه زعفران را نشان مي­دهد.