Výkonový ultrazvuk pro zlepšení šťáv a smoothies
Výzkumníci z Technické univerzity Berlín zjistili, že ultrazvuková sonikace je velmi účinnou metodou zpracování ke zlepšení ovocných a zeleninových šťáv i smoothies. Jako netermická technika zpracování potravin poskytuje ultrazvuk šetrné, ale účinné ošetření, které zintenzivňuje chutě a stabilizuje a konzervuje šťávy a pyré. Výsledky ultrazvukového ošetření šťáv zahrnují zlepšené chutě, stabilizaci a konzervaci.
Aplikace ultrazvuku v potravinářských výrobních procesech je oblastí rostoucího zájmu výrobců potravin. Na rozdíl od nízkointenzitního ultrazvuku (intenzity < 1 W/cm²), který lze využít pro nedestruktivní testování a zobrazování, výkonový ultrazvuk (intenzity > 5 W/cm²) způsobuje změny materiálu a lze jej využít ke zlepšení rozmanitých procesů v potravinářském průmyslu. Ultrazvukové vlny jsou kompresní vlny, které mechanicky interagují se sonikovaným produktem. Cyklické komprese a zředění mohou ovlivnit buněčnou strukturu. Při vysokých tlakových amplitudách způsobuje výkonový ultrazvuk kavitaci, tj. růst a implozi plynových bublin, která je doprovázena tlakovými a teplotními špičkami a homogenizuje a stabilizuje disperzní systémy. Hielscher Ultrasonics a výzkumníci z Katedry potravinářské biotechnologie a potravinářského procesního inženýrství Technické univerzity Berlín zkoumali pozitivní účinky ultrazvuku na zlepšení kvality, stability a chuti smoothies, tedy mixovaných a chlazených nápojů z ovocných a zeleninových šťáv a pyré.
Přestože neexistuje žádné zákonné právo omezující složení smoothies na čistě ovocné a zeleninové produkty, výrobci je zamýšlejí uvádět na trh jako zdravé a hodnotné produkty. Proto je záměrem vyrábět je bez přidání stabilizátorů, zvýrazňovačů chuti nebo barviv. Šťávy a pyré však často mají vysoký obsah dužiny. Mají proto sklon k fázové separaci, což vede k méně atraktivnímu vzhledu produktu. Z tohoto důvodu obsahuje většina v současnosti dostupných smoothies jako hlavní složku banán, který díky zvýšení viskozity omezuje fázovou separaci.
Ultrazvukový vysokosmykový homogenizátor se skleněnou průtokovou celou pro ošetření šťáv, smoothies, pyré a omáček
Ultrazvuk lze použít k rozrušení částic dužiny a k ovlivnění distribuce velikosti částic. Menší velikost částic vede k nižší rychlosti usazování, což má za následek omezení sedimentace a zlepšenou stabilitu při skladování. Kromě toho může tato dezintegrace částic vést ke zvýšenému uvolňování chuťových složek, barevných pigmentů a buněčných složek, jako je cukr nebo těkavé aromatické sloučeniny, do šťávy. Výsledkem je zlepšení intenzity barvy, sladkosti a aromatického vjemu. Snížená velikost částic navíc ovlivňuje pocit v ústech a vede k jemnějšímu celkovému dojmu.
Aby byla zajištěna určitá trvanlivost smoothies, musí být směsi pasterovány. Tepelné ošetření však vždy ovlivňuje kvalitu produktu, barvu a dojem čerstvosti. Snižování teplot zpracování je proto jedním z hlavních zaměření potravinářského průmyslu. Ultrazvuk má synergický účinek na inaktivaci mikroorganismů a enzymů, pokud je aplikován v kombinaci s teplotou, což se nazývá termosonikace, nebo se zvýšeným tlakem, což se nazývá manosonikace. Pozitivní výsledky jsou dále známy pro kombinaci všech tří parametrů pod označením manotermosonikace. Předpokládá se, že buňky ošetřené ultrazvukem se stávají citlivějšími vůči dalším stresovým faktorům, jako je tlak a teplo. Ultrazvukové vlny navíc mohou narušit mezní vrstvy a vyvolat míchání, což vede ke zlepšenému přenosu tepla. Dalším zaměřením výzkumného projektu je proto snížení pasterizačních teplot vývojem konzervačního procesu podporovaného ultrazvukem. Cílem je zlepšení kvality produktu a snížení nákladů na energii při zachování či rozšíření bezpečnosti a trvanlivosti produktu.
Komplexní účinky ultrazvuku, které by mohly umožnit současné zlepšení sedimentačních vlastností, chuti, vzhledu, pocitu v ústech a mikrobiologické i enzymatické stability smoothies jakožto vysoce hodnotných produktů, by v budoucnu mohly představovat důležitou výhodu pro potravinářský průmysl a marketing čerstvých ovocných a zeleninových nápojů. Kromě toho by bylo možné snížit podíl banánu nebo jiných vysoce viskózních složek, pokud se stabilita produktu zlepší ultrazvukovým ošetřením, což by umožnilo vytvoření nových druhů smoothies.
Kontakt na TU Berlin:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
Telefon:+49 (0)30-3147 1847
Vlevo: neošetřená pomerančová šťáva; vpravo: sonikovaná pomerančová šťáva
Ultrazvuková vysokosmyková homogenizace vytváří stabilní šťávu bez sedimentace
Literatura / Reference
- Kamal Guerrouj, Marta Sánchez-Rubio, Amaury Taboada-Rodríguez, Rita María Cava-Roda, Fulgencio Marín-Iniesta (2016): Sonication at mild temperatures enhances bioactive compounds and microbiological quality of orange juice. Food and Bioproducts Processing, Volume 99, 2016. 20-28.
- Fathima Waheeda Mohideen, Kevin Mis Solval, Juan Li, Jie Zhang, Alexander Chouljenko, Arranee Chotiko, Alfredo D. Prudente, J. David Bankston, Subramaniam Sathivel (2015): Effect of continuous ultra-sonication on microbial counts and physico-chemical properties of blueberry (Vaccinium corymbosum) juice. LWT – Food Science and Technology, Volume 60, Issue 1, 2015. 563-570.
- Etzbach, L.; Stolle, R.; Anheuser, K.; Herdegen, V.; Schieber, A.; Weber, F. (2020): Impact of Different Pasteurization Techniques and Subsequent Ultrasonication on the In Vitro Bioaccessibility of Carotenoids in Valencia Orange (Citrus sinensis (L.) Osbeck) Juice. Antioxidants 2020, 9, 534.
- Astráin-Redín, Leire; Ciudad-Hidalgo, Salomé; Raso, Javier; Condon, Santiago; Cebrián, Guillermo; Álvarez, Ignacio (2019): Application of High-Power Ultrasound in the Food Industry. InTechOpen 2019.
- Xinyu Zhai; Xu Wang;Xiaoyi Wang; Haoran Zhang;Y ucheng Ji; Difeng Ren; Jun Lu; (2021): An efficient method using ultrasound to accelerate aging in crabapple (Malus asiatica) vinegar produced from fresh fruit and its influencing mechanism investigation. Ultrasonics Sonochemistry, 2021.