Ултразвуково извличане на кюспета – Устойчиво възстановяване на биоактивни съединения

Страничните продукти от преработката на плодове, особено кюспето, представляват неизползван резервоар от биоактивни съединения с потенциално приложение в хранителните добавки, обогатяването на храните и фармацевтиката. Въпреки това ефективното и устойчиво извличане на тези съединения остава техническо предизвикателство. Сред нововъзникващите екологични технологии за екстракция, екстракцията с помощта на ултразвук, използвайки сонатори тип "сонда", постига изключителни резултати при възстановяването. Ултразвуковата обработка позволява бързо и ефективно извличане на фенолни съединения, тритерпенови киселини и други биоактивни съединения от растителни матрици, като например ябълково пюре.

Ефективно оползотворяване на странични продукти от плодове с ултразвукова екстракция

Ултразвуковата екстракция на кюспета е ефективен начин за облагородяване на страничния продукт от производството на сок, вино и сайдер – това е научно обосновано, промишлено мащабируемо и приемливо, както и икономично решение за валоризация на плодови отпадъци. Тъй като сонирането е ефикасно и универсално, то предлага екологична стратегия за екстракция, за да се използва потенциалът на странични продукти от хранително-вкусовата промишленост като ябълковите джибри.
Както показват последните изследвания, съчетаването на кратко време за сониране, умерени концентрации на етанол и контролирана амплитуда позволява селективно и ефективно възстановяване на полезните за здравето съединения.
В стремежа си към кръговрат сонирането не е просто инструмент. – соникацията означава интензифициране и ефективност на процеса.

Валоризация на кюспета чрез ултразвукова екстракция

Плодовото кюспе, страничен продукт от производството на сок и вино, се състои от кори, пулпа, семена и дръжки. Традиционно недостатъчно използвани или отнесени към приложения с ниска стойност, като например фураж за добитък или биомаса, кюспетата вече са признати за ценен източник на полифеноли (напр. кверцетинови гликозиди, флоридзин), флавоноиди, дихидрохалкони и тритерпенови киселини (особено урзолова киселина). Тези молекули се свързват с антиоксидантни, противовъзпалителни и антимикробни свойства.
Ултразвуковата екстракция предлага трансформиращ подход към валоризацията на кюспето, като позволява ефективно освобождаване на тези биоактивни вещества. В сравнение с конвенционалните методи за екстракция ултразвуковата екстракция осигурява:

• По-кратко време за обработка
• По-ниска консумация на разтворители
• по-високи добиви
• По-леки условия на екстракция, запазващи чувствителните към топлина съединения

Какво казва науката за ултразвуковото извличане на кълнове

Две примерни проучвания демонстрират по научен път ползите от ултразвуковата екстракция (УЕИ) на ябълково пюре.

Проучване 1: Pando Bedriñana et al., 2024 г.
Използвайки централен съставен дизайн, изследователите оптимизират едновременната екстракция на общи полифеноли и урсолова киселина от ябълково-сортово пюре с помощта на сонатор Hielscher UP200Ht. При оптимизираните условия (5,1 мин, 68% етанол, 90% амплитуда) от цялото ябълково кюспе са получени:

• ~1300 µg/g флавоноли
• ~1200 µg/g дихидрохалкони
• ~4200 µg/g урсолова киселина

Забележително е, че във фракцията на ябълковата кора концентрациите са още по-високи, като урсоловата киселина достига 8500 µg/g сухо вещество. Антиоксидантната активност на екстрактите корелира силно със съдържанието на полифеноли, а математическото моделиране потвърждава ефективността на екстракцията.

Проучване 2: Razola-Díaz et al., 2022 г.
Тази работа е насочена към оптимизиране на извличането на флоретин и флоридзин – два мощни антиоксидантни дихидрохалкона. С помощта на сонда тип Hielscher UP400St се получиха следните добиви на екстракция:

• ~13 µg/g флоретин
• ~67 µg/g флоридзин
• ~1878 µg/g сухо тегло на общите феноли
• Антиоксидантна активност (FRAP): до 3,58 mg TE/g

Многофункционалност - соникация за пюрета, сокове и смутита

Ултразвуковата екстракция не се ограничава само до ябълковото пюре; тя се прилага успешно при широк спектър от плодови матрици. В пулпата на плодове като портокала звуковата екстракция подобрява освобождаването на полифеноли, флавоноиди и антиоксиданти, като запазва функционалната им цялост. По подобен начин корите на цитрусовите плодове – включително грейпфрут, лимон и портокал – са богати на пектини и фенолни съединения, които могат да бъдат ефективно освободени чрез разрушаване на клетъчната стена, предизвикано от кавитация. Дори гроздовите семена, известни с плътното си съдържание на полифеноли (напр. катехини и проантоцианидини), реагират добре на ултразвукова обработка, като дават високи концентрации на антиоксиданти. Тази универсалност в растителните тъкани подчертава, че ултразвуковото третиране е надежден инструмент за зелена екстракция на биоактивни вещества от различни странични продукти от агроиндустрията.

Освен това гъвкавостта на сонаторите на Hielscher се разпростира върху различни продукти и приложения:

• Екстракция в течна фаза в сокове и пюрета
• Хомогенизиране на напитки и емулсии на растителна основа
• Микробно и ензимно инактивиране за удължаване на срока на годност без термично увреждане

При производството на сокове и смутита високоефективната соникация осигурява:

• Стабилна дисперсия на влакна и твърди вещества
• Подобрено усещане за уста
• Повишена бионаличност на фенолите
• Запазване на сензорните и хранителните свойства

Многостранното използване на Hielscher sonicators лесно преодолява разликата между преработката на кюспе и сок – което позволява екстракция, хомогенизиране и пастьоризиране с една и съща ултразвукова инсталация.

Устойчивост в центъра на вниманието

Ултразвуковата обработка допринася значително за устойчивото развитие, като позволява извличането на биоактивни съединения с висока стойност от странични продукти от преработката на плодове, които иначе биха допринесли за глобалното разхищение на храни. В контекста на сокопроизводството, където до 25 % от плодовете и зеленчуците се изхвърлят след прибиране на реколтата или по време на преработката, ултразвуковата обработка предлага целенасочено и ефективно решение. Например, доказано е, че ултразвуковото третиране на смеси от портокалова пулпа и обелки подобрява ключовите свойства на диетичните фибри, което подпомага повторното им използване като нови хранителни съставки. Този начин на валоризация не само намалява екологичната тежест на селскостопанските и хранителните отпадъци, но също така е в съответствие с цел 12 на ООН за устойчиво развитие – насърчаване на отговорно потребление и производство.
Важно е да се отбележи, че сонирането е енергийно ефективна и екологична технология. – изисква ниска консумация на енергия и намалява използването на агресивни екстракционни разтворители, тъй като работи с вода, воден етанол и NADES.
Като превръща отпадъчните потоци във функционални съставки, соникацията допринася за кръговата икономика и подобрява екологичната и икономическата устойчивост в сектора на хранително-вкусовата промишленост.

Подобрете процеса на производство на кюспета с Hielscher Sonicators

Hielscher Ultrasonics е водещ производител на високоефективни ултразвукови системи, предназначени както за лабораторни, така и за промишлени приложения. Техните промишлени сонатори – като UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT и UIP16000hdT. – оферта:

• Мащабируема производителност (от литри до тонове на час)
• Прецизен контрол на амплитудата
• 24/7 работа в трудни условия
• Ултразвукови реактори под налягане
• Съвместимост с поточна непрекъсната обработка
• Лесно интегриране в (съществуващи) производствени линии

Звуковите апарати на Hielscher вече са валидирани в публикувани изследвания за извличане на полифеноли, антиоксиданти и други биоактивни съединения, с доказана ефективност и възпроизводимост.

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.

Литература / Препратки