Соникация за консервиране на сок и подобряване на хранителните вещества

В съвременната хранително-вкусова промишленост запазването на свежестта и повишаването на хранителната стойност е основно предизвикателство. Високоефективният ултразвук - с помощта на сондови ултразвукораздвижни апарати - придоби популярност като мощен метод за нетермична обработка. Тази статия представя констатации от научно проучване, изследващо как хранителният профил на ягодовия сок, подсладен със Stevia rebaudiana, се подобрява от ултразвуковите процесори на Hielscher.

Ключови прозрения: Сонирането повишава фенолното съдържание, нивата на флавоноиди и антиоксидантния капацитет - всичко това при мащабируеми условия, подходящи за промишлено внедряване.

Защо да замените топлината с ултразвук?

Традиционната пастьоризация може да разгради термолабилни съединения като полифеноли и флавоноиди. Ултразвукът, за разлика от тях, е техника без термична обработка, която използва акустична кавитация за подобряване на клетъчното разрушаване и молекулярната дифузия без топлинно увреждане.

Скорошно рецензирано проучване на Šic Žlabur et al. (2019), публикувано в списанието “Molecules” предоставя солидни доказателства за ефикасността на ултразвука с висока интензивност, използвайки ултразвука на Hielscher модел UP400St, за третиране на ягодов сок, подсладен със Stevia rebaudiana. Констатациите носят значителни последици за промишлената обработка на сокове, като се има предвид, че експерименталните условия са линейно мащабируеми с използваните ултразвукови системи на Hielscher.

Предимства на ултразвуковата обработка на сокове:

• Подобрена екстракция на биоактивни съединения
• Запазване на вкуса и цвета
• Намаляване на микробния товар
• Мащабируеми и енергийно ефективни
• Процес без добавки с чист етикет

Експерименталната настройка: Сокове

Проучването използва ултразвуков процесор Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) за третиране на ягодов сок в присъствието на зелена стевия на прах.
Изследователите оценяват ефектите от ултразвука на сондата при различни амплитуди (50%, 75%, 100%), диаметри на сондата (сонотроде S24d7 със 7 mm и S24d22 с размер на върха 22 mm) и времена на ултразвук (15, 20 и 25 минути). При всички тествани състояния най-интензивното лечение - 100% амплитуда, 22 мм сонда, 25 минути - дава най-изразени резултати.

Преглед на резултатите – Ултразвукова обработка на сок

Подобрено общо фенолно съдържание (TPC)

Sonicated соковете демонстрират до 23% по-висок TPC в сравнение с леката ултразвук и 18% по-висок от соковете без ултразвук със стевия.

C18: Сонирана с 22 мм сонда, 100% амплитуда, 25 минути
Таблица: Ефект на соникацията върху фенолното съдържание и антиоксидантната активност

 
Общото фенолно съдържание (TPC) се е увеличило с 23% в сравнение с най-леката ултразвук и с 18% в сравнение с неултразвукови проби със стевия.
Ключовите феноли включват лутеолин, апигенин, кверцетин, мирицетин и кемпферол, като увеличението варира от 3 до 7 пъти.
Антиоксидантният капацитет (чрез ABTS анализ) също се увеличава, показвайки нарастването на биоактивните вещества.

Фенолни киселини и флавоноиден профил

Ултразвукът позволява превъзходна екстракция на фенолни киселини като пирогалол и 4-метил-катехол, като пирогалолът достига почти 2 mg/g в най-интензивния сок - над 3,5× по-висок, отколкото при неултразвуковите аналози.

Образуването на хидроксилни радикали по време на акустична кавитация вероятно допринася за засилено хидроксилиране и освобождаване на фенолни съединения, което е в съответствие с предишни механистични изследвания на ултразвукова екстракция.

Подобрена сладост с функционални ползи

По-специално, проучването изследва стевиол гликозиди, особено стевиозид и ребаудиозид А (Reb A) - основните подсладители в Stevia rebaudiana. Сондирането значително повишава концентрацията им:

• Съдържанието на стевиозид се увеличава с 61%.
• Съдържанието на Reb A се е удвоило (+114%).

Това подобрение е полезно не само от гледна точка на сладостта, но и от сензорна и метаболитна гледна точка. По-високите нива на Reb A подобряват вкусовите качества чрез намаляване на горчивината, често свързана със стевиозида.

Ултразвукова обработка на сокове: индустриално значение и мащабируемост

Ултразвуковите уреди на Hielscher позволяват прецизен контрол върху всички важни параметри на процеса. По този начин всички резултати са линейно мащабируеми, благодарение на дизайна на ултразвуковите процесори на Hielscher, които поддържат постоянна енергийна интензивност по време на мащабирането. Това прави прехода от настолни към непрекъснати промишлени системи както технически осъществим, така и икономически привлекателен.

Това проучване добавя към нарастващия брой доказателства в подкрепа на високоинтензивния ултразвук като устойчив, нетермичен метод за обработка. Наблюдаваните комбинирани ползи - подобряване на хранителните вещества, подобрен антиоксидантен капацитет и оптимизирани сензорни свойства - подчертават стойността му във функционалното развитие на напитките.

И така, какво означава това за индустрията?
С мащабируеми технологични платформи като тези на Hielscher, производителите на сокове вече могат да разглеждат ултразвука не само като алтернатива, но и като надграждане - както за качеството на продукта, така и за здравето на потребителите.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:

Проектиране, производство и консултиране – Качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Тежките условия и взискателните условия се справят лесно с ултразвуковите апарати на Hielscher.

Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови уреди, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са съвместими с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.