Sonikace pro konzervaci šťávy a zvýšení živin

V moderním zpracování potravin je zachování čerstvosti při současném zvýšení nutriční hodnoty ústřední výzvou. Vysoce výkonná ultrazvuku - pomocí sonikanátorů typu sondy - se prosadila jako výkonná metoda netepelného zpracování. Tento článek představuje zjištění z vědecké studie, která zkoumá, jak je nutriční profil jahodové šťávy slazené Stevia rebaudiana vylepšen ultrazvukovými procesory Hielscher.

Klíčové poznatky: Sonikace zvyšuje obsah fenolů, hladiny flavonoidů a antioxidační kapacitu - to vše za škálovatelných podmínek vhodných pro průmyslové nasazení.

Proč nahradit teplo ultrazvukem?

Tradiční pasterizace může degradovat termolabilní sloučeniny, jako jsou polyfenoly a flavonoidy. Ultrazvuku je naproti tomu technika netepelného zpracování, která využívá akustickou kavitaci ke zvýšení narušení buněk a molekulární difúze bez tepelného poškození.

Nedávná recenzovaná studie Šic Žlabur et al. (2019) publikovaná v časopise “Molecules” poskytuje robustní důkazy o účinnosti vysoce intenzivního ultrazvuku pomocí Hielscherova sonikátoru model UP400St pro léčbu jahodové šťávy slazené Stevia rebaudiana. Zjištění mají významné důsledky pro průmyslové zpracování šťávy, vzhledem k tomu, že experimentální podmínky jsou lineárně škálovatelné s použitými ultrazvukovými systémy Hielscher.

Výhody ultrazvukového zpracování šťávy:

• Zvýšená extrakce bioaktivních sloučenin
• Zachování chuti a barvy
• Snížení mikrobiální zátěže
• Škálovatelné a energeticky úsporné
• Proces s čistým štítkem a aditivy

Experimentální nastavení: Sonikace šťávy

Studie využila ultrazvukový procesor Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) k ošetření jahodové šťávy v přítomnosti prášku zelené stévie.
Vědci hodnotili účinky sonikace typu sondy při různých amplitudách (50%, 75%, 100%), průměrech sondy (sonotroda S24d7 s 7 mm a S24d22 s velikostí hrotu 22 mm) a časy sonikace (15, 20 a 25 minut). Napříč všemi testovanými podmínkami přineslo nejvýraznější výsledky nejintenzivnější ošetření – 100% amplituda, 22 mm sonda, 25 minut.

Přehled výsledků – Ultrazvukové zpracování šťávy

Zvýšený celkový obsah fenolů (TPC)

Sonikované šťávy vykazovaly až o 23% vyšší TPC ve srovnání s mírnou sonikací a o 18% vyšší než nesonikované šťávy se stévií.

C18: Sonikováno s 22 mm sondou, 100% amplituda, 25 minut
Tabulka: Vliv sonikace na obsah fenolů a antioxidační aktivitu

 
Celkový obsah fenolů (TPC) se zvýšil o 23% ve srovnání s nejmírnější sonikací a 18% ve srovnání s nesonikovanými vzorky se stévií.
Mezi klíčové fenoly patřily luteolin, apigenin, kvercetin, myricetin a kaempferol, přičemž nárůst se pohyboval od 3 do 7násobku.
Antioxidační kapacita (prostřednictvím testu ABTS) se také zvýšila, což ukazuje na nárůst bioaktivních látek.

Fenolové kyseliny a flavonoidní profil

Ultrazvuk umožnil vynikající extrakci fenolových kyselin, jako je pyrogallol a 4-methyl-katechol, přičemž pyrogallol dosáhl téměř 2 mg / g v nejintenzivněji sonikované šťávě - o více než 3,5 × vyšší než u nesonikovaných protějšků.

Tvorba hydroxylových radikálů během akustické kavitace pravděpodobně přispívá ke zvýšené hydroxylaci a uvolňování fenolických sloučenin, což je v souladu s předchozími mechanistickými studiemi ultrazvukové extrakce.

Vylepšená sladkost s funkčními výhodami

Studie zkoumala zejména steviol-glykosidy, zejména steviosid a rebaudiosid A (Reb A) – primární sladidla ve Stevia rebaudiana. Sonikace významně zvýšila jejich koncentrace:

• Obsah steviosidů se zvýšil o 61 %.
• Obsah Reb A se zdvojnásobil (+114 %).

Toto vylepšení je prospěšné nejen z hlediska sladkosti, ale také ze senzorického a metabolického hlediska. Vyšší hladiny Reb A zlepšují chutnost snížením hořkosti často spojené se steviosidem.

Ultrazvukové zpracování šťávy: Průmyslová relevance a škálovatelnost

Hielscher sonikátory umožňují přesnou kontrolu nad všemi důležitými parametry procesu. Díky tomu jsou všechny výsledky lineárně škálovatelné díky konstrukci ultrazvukových procesorů Hielscher, které udržují konstantní energetickou intenzitu během škálování. Díky tomu je přechod od stolních k kontinuálním průmyslovým systémům technicky proveditelný a ekonomicky atraktivní.

Tato studie přispívá k rostoucímu množství důkazů podporujících ultrazvuk s vysokou intenzitou jako udržitelnou metodu netepelného zpracování. Kombinované pozorované přínosy – zvýšení živin, zlepšená antioxidační kapacita a optimalizované senzorické vlastnosti – podtrhují jeho hodnotu při vývoji funkčních nápojů.

Co to tedy znamená pro průmysl?
Se škálovatelnými technologickými platformami, jako jsou ty od Hielscher, mohou výrobci šťáv nyní považovat sonikaci nejen za alternativu, ale za upgrade – jak pro kvalitu produktu, tak pro zdraví spotřebitelů.

Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:

Projekce, výroba a poradenství – Kvalita Made in Germany

Hielscher ultrasonicators jsou dobře známí pro své nejvyšší standardy kvality a designu. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových zařízení do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonikators.

Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.