Extrakce výlisků ultrazvukem – Udržitelné získávání bioaktivních látek

Vedlejší produkty zpracování ovoce, zejména výlisky, představují nevyužitý rezervoár bioaktivních látek s potenciálním využitím v nutraceutikách, obohacování potravin a léčivých přípravcích. Účinné a udržitelné získávání těchto sloučenin však zůstává technickou výzvou. Mezi novými ekologickými extrakčními technologiemi dosahuje vynikajících výtěžků extrakce za pomoci ultrazvuku s použitím sondy. Ultrazvuk umožňuje rychlou a rozpouštědlově účinnou extrakci fenolových sloučenin, triterpenových kyselin a dalších bioaktivních sloučenin z rostlinných matric, jako jsou jablečné výlisky.

Účinná valorizace vedlejších produktů z ovoce pomocí extrakce ultrazvukem

Ultrazvuková extrakce výlisků je účinný způsob zhodnocení vedlejšího produktu při výrobě šťávy, vína a moštu. – je to vědecky ověřené, průmyslově rozšířitelné a přijatelné a ekonomické řešení pro zhodnocování ovocného odpadu. Jelikož je sonikace účinná a všestranná, nabízí ekologickou extrakční strategii pro využití potenciálu vedlejších zemědělsko-potravinářských produktů, jako jsou jablečné výlisky.
Jak ukázal nedávný výzkum, kombinace krátké doby sonikace, mírné koncentrace ethanolu a řízené amplitudy umožňuje selektivní a účinné získávání zdraví prospěšných látek.
V rámci snahy o cirkulaci není sonikace jen nástrojem. – sonikace znamená zintenzivnění a zefektivnění procesu.

Valorizace výlisků pomocí ultrazvukové extrakce

Ovocné výlisky, vedlejší produkt při výrobě šťávy a vína, se skládají ze slupek, dužiny, semen a stopek. Výlisky, které se tradičně nevyužívaly nebo se používaly jako málo hodnotné produkty, jako je krmivo pro hospodářská zvířata nebo biomasa, jsou nyní považovány za cenný zdroj polyfenolů (např. glykosidů kvercetinu, chloridzinu), flavonoidů, dihydrochalkonů a triterpenových kyselin (zejména kyseliny ursolové). Tyto molekuly jsou spojovány s antioxidačními, protizánětlivými a antimikrobiálními vlastnostmi.
Ultrazvuková extrakce nabízí transformační přístup k valorizaci výlisků tím, že umožňuje účinné uvolňování těchto bioaktivních látek. Ve srovnání s konvenčními extrakčními metodami poskytuje ultrazvuková extrakce:

• Kratší doba zpracování
• Nižší spotřeba rozpouštědel
• Vyšší výnosy
• Mírnější podmínky extrakce, které zachovávají sloučeniny citlivé na teplo.

Co říká věda o extrakci výlisků ultrazvukem

Dvě příkladné studie vědecky dokládají výhody ultrazvukové extrakce (UAE) jablečných výlisků.

Studie 1: Pando Bedriñana et al., 2024
Pomocí centrálního kompozitního designu výzkumníci optimalizovali simultánní extrakci celkových polyfenolů a kyseliny ursolové z moštových výlisků pomocí sonikátoru Hielscher UP200Ht. Za optimalizovaných podmínek (5,1 min, 68 % ethanol, 90 % amplituda) byly získány celé jablečné výlisky:

• ~1300 µg/g flavonolů
• ~1200 µg/g dihydrochalkonů
• ~4200 µg/g kyseliny ursolové

Zejména ve frakci jablečných slupek byly zjištěny ještě vyšší koncentrace kyseliny ursolové, které dosáhly 8500 µg/g sušiny. Antioxidační aktivita extraktů silně korelovala s obsahem polyfenolů a matematické modelování potvrdilo účinnost extrakce.

Studie 2: Razola-Díaz et al., 2022
Tato práce se zaměřila na optimalizaci extrakce floretinu a chloridzinu. – dva silné antioxidační dihydrochalkony. Pomocí sondy typu Hielscher UP400St byly získány následující extrakční výtěžky:

• ~13 µg/g floretinu
• ~67 µg/g chloridzinu
• ~1878 µg/g sušiny celkových fenolických látek
• Antioxidační aktivita (FRAP): až 3,58 mg TE/g

Všestrannost - sonikace pro džusy, šťávy a smoothies

Ultrazvuková extrakce se neomezuje pouze na jablečné výlisky, ale úspěšně se používá na celou řadu ovocných matric. V dužině ovoce, jako je pomeranč, sonikace zvyšuje uvolňování polyfenolů, flavonoidů a antioxidantů a zachovává jejich funkční integritu. Podobně je tomu u slupek citrusových plodů – včetně grapefruitu, citronu a pomeranče. – jsou bohaté na pektiny a fenolické sloučeniny, které lze účinně uvolnit rozrušením buněčné stěny kavitací. Dokonce i semena hroznů, známá svým hustým obsahem polyfenolických látek (např. katechinů a proanthokyanidinů), dobře reagují na ošetření ultrazvukem a poskytují vysoké koncentrace antioxidantů. Tato univerzálnost napříč rostlinnými tkáněmi zdůrazňuje, že sonikace je robustním nástrojem pro ekologickou extrakci bioaktivních látek z různých vedlejších produktů zemědělského průmyslu.

Všestrannost sonikátorů Hielscher se navíc rozšiřuje na různé produkty a aplikace:

• Extrakce v kapalné fázi u šťáv a pyré
• Homogenizace rostlinných nápojů a emulzí
• Mikrobiální a enzymatická inaktivace pro prodloužení trvanlivosti bez tepelného poškození

Při výrobě šťáv a smoothie zajišťuje vysoce výkonná sonikace:

• Stabilní disperze vláken a pevných látek
• Zlepšený pocit v ústech
• Zvýšená biologická dostupnost fenolických látek
• Zachování senzorických a nutričních vlastností

Všestranné použití sonikátorů Hielscher snadno překlenuje mezeru mezi zpracováním výlisků a šťávy. – umožňující extrakci, homogenizaci a pasterizaci pomocí stejného ultrazvukového zařízení.

Udržitelnost Spotlight

Ultrazvuk významně přispívá k udržitelnosti tím, že umožňuje vysoce hodnotné získávání bioaktivních látek z vedlejších produktů zpracování ovoce, které by jinak přispívaly k celosvětovému plýtvání potravinami. V kontextu odvětví výroby šťáv, kde se až 25 % ovoce a zeleniny po sklizni nebo během zpracování vyhodí, nabízí sonikace cílené a účinné řešení. Bylo například prokázáno, že ultrazvuková úprava směsí pomerančové dužiny a slupek zlepšuje klíčové vlastnosti vlákniny, což podporuje jejich opětovné využití jako nových potravinářských přísad. Tento způsob valorizace nejenže snižuje zátěž životního prostředí zemědělsko-potravinářským odpadem, ale je také v souladu s cílem udržitelného rozvoje OSN č. 12. – podpora odpovědné spotřeby a výroby.
Sonikace je energeticky účinná a ekologická technologie. – vyžaduje nízkou spotřebu energie a omezuje používání agresivních extrakčních rozpouštědel, protože pracuje s vodou, vodným etanolem a NADES.
Přeměnou odpadních toků na funkční složky přispívá sonikace k oběhovému hospodářství a zlepšuje ekologickou i ekonomickou udržitelnost v potravinářském odvětví.

Zlepšete svůj proces výroby výlisků s Hielscher Sonicators

Hielscher Ultrasonics je předním výrobcem vysoce výkonných ultrazvukových systémů určených pro laboratorní i průmyslové aplikace. Jejich průmyslové sonikátory – jako jsou UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT a UIP16000hdT. – nabídka:

• Škálovatelný výkon (od litrů po tuny za hodinu)
• Přesné řízení amplitudy
• nepřetržitý provoz v náročných podmínkách
• Tlakové ultrazvukové reaktory
• Kompatibilita s inline kontinuálním zpracováním
• Jednoduchá integrace do (stávajících) výrobních linek

Sonikátory Hielscher jsou již ověřeny v publikovaném výzkumu pro extrakci polyfenolů, antioxidantů a dalších bioaktivních látek s prokázanou účinností a reprodukovatelností.

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.

Literatura / Reference