Ultralydsintensiveret maceration til smagsekstraktion i olier

Gør traditionel maceration af spiseolier til en hurtig og højeffektiv proces. I modsætning til konventionel kold infusion, hvor det kan tage uger at ekstrahere smagsstoffer, fremskynder ultralydskavitation masseoverførslen, så potente bioaktive forbindelser og aromaprofiler ekstraheres fra plantemateriale på få minutter.

Hvem har gavn af aromatisering og maceration ved sonikering?

Ultralydsassisteret maceration forvandler ugers kold infusion til minutters ikke-termisk behandling med højt udbytte og bevarer hele aromaspektret, antioxidanterne og biotilgængeligheden uden varmenedbrydning.
Uanset om du opskalerer produktionen af gourmetolier, formulerer kosmetik med clean label eller udvikler potente planteekstrakter, leverer sonikering ensartede, skalerbare resultater, samtidig med at mikrobiel risiko og tab som følge af oxidation elimineres.

Hvem har gavn af det:

Fødevare- og drikkevareproducenter: Forædl basisolier til førsteklasses, antioxidantrige gourmetolier med intense smagsprofiler, der omfatter hele smagsspektret, på få minutter i stedet for uger.
Kosmetik- og hudplejemærker: Ekstraher sarte, varmefølsomme planteessenser til naturlige olier, serummer og balsammer, samtidig med at flygtige forbindelser og aktive fytokemikalier bevares.
Producenter af urtebaserede kosttilskud og planteekstrakter: Maksimer udbyttet af polyfenoler, æteriske olier og oleoresiner til funktionelle fødevarer og kosttilskud med opløsningsmiddelfri, ikke-termisk behandling.
Producenter af håndværksdrikke og likører: Opnå hurtig, ensartet infusion af frisk plantemateriale i spiritus, tinkturer og eddiker, samtidig med at oxidativ nedbrydning og mikrobiel fordærvelse forhindres.

Se, hvordan sonikering fremskynder din ekstraktion!

Produktion af førsteklasses infuserede olier ved ultralydsekstraktion

Som en ikke-termisk proces er sonikering den ideelle løsning til værdifulde bæreolier (såsom ekstra jomfruolivenolie, avocadoolie og frøolier). Den bevarer varmefølsomme flygtige forbindelser, polyfenoler og æteriske olier, som ofte går tabt under termisk behandling, hvilket resulterer i et gourmetprodukt med overlegen aroma, øget stabilitet under opbevaring og forbedret biotilgængelighed.

Ultralydsmaceration og aromatisering

Ultralydsinfusion fremskynder frigivelsen af fytokemikalier og smagsstoffer fra plantemateriale (urter, krydderier, frugter) direkte til spiseolier. På grund af de intense virkninger af ultralydskavitation dispergeres bioaktive forbindelser homogent i oliematricen. Dette forbedrer produktets ensartethed og øger biotilgængeligheden af sundhedsfremmende forbindelser betydeligt, da olien effektivt opløser disse lipofile stoffer.

I denne præsentation introducerer vi fremstilling af planteekstrakter. Vi forklarer udfordringerne ved at fremstille planteekstrakter af høj kvalitet, og hvordan et ultralydsapparat kan hjælpe med at overvinde disse udfordringer. Præsentationen viser, hvordan ultralydsekstraktion fungerer. Her beskrives fordelene ved at bruge et ultralydsapparat til ekstraktion, og hvordan en ultralydsekstraktor kan integreres i produktionen af ekstrakter.

Ultralydsmaceration sammenlignet med traditionelle metoder

Traditionel maceration er en passiv, “kold” infusionsproces. Plantemateriale suspenderes i et opløsningsmiddel og henstår, så sarte, flygtige essenser frigives naturligt over en periode fra flere uger til måneder. Selvom dette undgår varmeskader, er processen langsom, og kvaliteten forringes ofte af oxidation.

Se sammenligningen: Ultralydsekstraktion sammenlignet med konventionel maceration

Videoen nedenfor demonstrerer sonikeringens overlegenhed ved at sammenligne ultralydsekstraktion og konventionel ekstraktion af friske blade af lancet-vejbred i vand: Mens konventionel maceration kræver 20 dage for at opnå et potent ekstrakt (ofte med en brunlig farvetone, som indikerer oxidativ nedbrydning), producerer ultralydsekstraktion et dybgrønt ekstrakt af høj kvalitet på blot få sekunder.

I denne korte video sammenligner vi ultralydsekstraktion i koldt vand med sondeultralydsapparatet Hielscher UP200Ht med traditionel maceration over 20 dage. Mens konventionel maceration kræver uger for at ekstrahere bioaktive forbindelser fra friske blade af lancetvejbred, frigiver ultralydsekstraktion med sonde dem på blot få sekunder. En sammenligning af det traditionelt macererede ekstrakt med ultralydsekstraktet viser tydeligt, at det ultralydsbehandlede ekstrakt har en dybgrøn farve, mens det macererede ekstrakt har en brunlig nuance, hvilket tyder på oxidativ nedbrydning af de bioaktive forbindelser. Den dybgrønne farve i ultralydsekstraktet af lancetvejbred fremhæver ultralydsteknologiens overlegne effektivitet ved fremstilling af et fuldspektrumekstrakt. Ultralydsekstraktion af plantemateriale er hurtigere, giver mere potente ekstrakter og er mere effektiv. Den højeffektive ultralydsekstraktion med UP200Ht fremstiller et fuldspektrumekstrakt af lancetvejbred.

Hvordan intensiverer sonikering maceration?

Ultralydsbehandling intensiverer macerationstrinnet betydeligt ved at udsætte macerationsblandingen for intens mikroblanding og turbulens. Sonikering kan drastisk fremskynde traditionel maceration, som tager uger eller måneder – og opnå de samme resultater af smagsinfusion inden for få minutter. Som en ikke-termisk, mekanisk metode øger ultralydsmaceration masseoverførslen og bevarer de varmelabile bioaktive forbindelser såsom flygtige forbindelser, polyfenoler og andre fytokemikalier. Dette gør ultralydsmaceration til en unik teknik til hurtig, effektiv produktion af macerater af høj kvalitet.
En anden fordel ved ultralydsmaceration er brugen af frisk plantemateriale. Ved traditionel maceration kan frisk materiale bruges, men det er udsat for mikrobiel fordærvelse, da plantematerialet skal forblive i olien i meget lange perioder. Ultralydsmaceration er en hurtig proces, der tager flere minutter, hvilket betyder, at der ikke er en lang periode til mikrobiel vækst. Desuden er ultralydskavitation velkendt for at ødelægge og inaktivere mikrobielle celler og bidrager dermed til maceratets stabilitet.

Ultralydsaromatiserede olier såsom ekstra jomfruolivenolie eller solsikkeolie har vist sig at have højere stabilitet, da de tilførte antioxidanter fra urterne reducerer den primære oxidation af fedtsyrer. Oregano, timian, stærk chili, hvidløg, laurbær, basilikum, olivenblade, salvie, lancet-vejbred, lavendel, rosmarin, mynte, citron, appelsin samt andre frugter, blade, blomster, rødder, frø og bark er rige på æteriske olier, polyfenoler, flavonoider og andre bioaktive forbindelser. Ultralydsmaceration og aromatisering er en effektiv, hurtig og sikker metode til at forædle spiseolier og give dem et højere indhold af antioxidanter og polyfenoler, forbedret oxidationsstabilitet og en rig smagsprofil.

Fordele ved ultralydsaromatisering:

Fuldstændig smagsekstraktion
Hurtig proces
Ikke-termisk, skånsom proces
Opløsningsmiddelfri

Smagstilsætning og aromatisering af spiseolier ved ultralydsmaceration er en potent og hurtig proces til at forædle olier og producere såkaldte “gourmetolier”. Med et bredere udvalg af smagsvarianter tilfører ultralydsaromatisering olieprodukter yderligere værdi.

Videoen viser ekstraktion af skåret og tørret rosmarin i en vand-ethanol-blanding ved lave temperaturer med sondesonikatoren Hielscher UP400St. Hielscher UP400St er en højtydende ultralydsprocessor udviklet til forskellige anvendelser, herunder prøveforberedelse og ekstraktionsprocesser.

Industrielle ultralydsapparater til behandling af vegetabilske olier

Ultralydsprocessorer med høj effekt anvendes allerede i vid udstrækning i fødevareindustrien til at ekstrahere smagsstoffer og bioaktive forbindelser, emulgere olier med vandbaserede væsker eller homogenisere forskellige materialer. Til aromatiserede spiseolier muliggør ultralydsassisteret ekstraktion produktion af olier af høj kvalitet med en intens, fyldig smagsprofil. Samtidig er ultralydsmaceration og aromatisering en overbevisende hurtig, praktisk, sikker og omkostningseffektiv metode.
Til ultralydsassisteret maceration, smagsekstraktion og aromatisering kan der bruges hele krydderier (dvs. blade, blomster, frø, bark osv.), formalede krydderier (dvs. pulver), æteriske olier eller oleoresin.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydsapparater fra laboratorie- og bordmodeller til fuld industriel skala med en behandlingskapacitet på flere ton i timen.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:

Batchvolumen	Flowhastighed	Anbefalede apparater
1 til 500mL	10 til 200mL/min	UP100H
10 til 2000mL	20 til 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 til 20L	0,2 til 4L/min	UIP2000hdT
10 til 100L	2 til 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	10 til 100L/min	UIP16000
n.a.	højere	klynge af UIP16000hdT

Kontakt os! / Spørg os!

Litteratur/referencer

Manganiello R., Pagano M., Nucciarelli D., Ciccoritti R., Tomasone R., Di Serio M.G., Giansante L., Del Re P., Servili M., Veneziani G. (2021): Virkninger af ultralydsteknologi på de kvalitative egenskaber ved italiensk ekstra jomfruolivenolie. Foods. 2021 Nov 22;10(11):2884.
Maarit J. Rein, Mathieu Renouf, Cristina Cruz‐Hernandez, Lucas Actis‐Goretta, Sagar K. Thakkar, Marcia da Silva Pinto (2013): Biotilgængelighed af bioaktive fødevareforbindelser: en udfordrende rejse mod biologisk effekt. British Journal of Clinical Pharmacology 2013 Mar; 75(3): 588–602.
Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batchbaseret og kontinuerlig ultralydsassisteret ekstraktion af boldoblade (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Fytokemisk profilering af blomster- og bladekstrakter af Sambucus nigra L. og deres antimikrobielle potentiale mod mandeltræspatogener. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulseret ultralydsassisteret ekstraktion som alternativ metode til konventionel maceration til ekstraktion af den polyfenoliske fraktion af Ribes nigrum-knopper: En ny kategori af kosttilskud foreslået af FINNOVER-projektet. Foods. 8. 466; 2019
Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Vurdering af indretningen af et anlæg til olivenolieekstraktion med integration af en ultralydsmaskine med høj effekt. Ultrasonics Sonochemistry, bind 73, 2021.

Relaterede emner

Ofte stillede spørgsmål om ultralydsmaceration og aromatisering

Hvad er ultralydsmaceration, og hvordan adskiller den sig fra traditionel maceration?

Ultralydsmaceration (også kendt som ultralydsassisteret ekstraktion) er en procesintensiveringsteknik, der bruger lydbølger med høj intensitet til at fremskynde ekstraktionen af smagsstoffer, æteriske olier og bioaktive fytokemikalier fra plantemateriale til et opløsningsmiddel, såsom spiseolie. I modsætning til traditionel kold maceration, som bygger på langsom diffusion og kan tage uger eller måneder, nedbryder ultralydskavitation hurtigt plantecellevæggene. Dette frigiver forbindelser på minutter eller timer og resulterer i en betydeligt hurtigere proces, højere udbytte og et mere potent ekstrakt.

Hvad er de vigtigste fordele ved at bruge sonikering til smagstilsætning og aromatisering af spiseolier?

Ultralydsaromatisering giver olieproducenter flere væsentlige fordele:

Hurtig behandling: Reducerer infusionstider fra uger til minutter.
Ikke-termisk og opløsningsmiddelfri: Bevarer varmefølsomme flygtige forbindelser og sarte smagsstoffer uden brug af skadelige opløsningsmidler.
Højere udbytte og biotilgængelighed: Maksimerer ekstraktionen af polyfenoler, antioxidanter og æteriske olier og sikrer, at de dispergeres jævnt i oliematricen for bedre optagelse.
Forbedret stabilitet: De ekstraherede naturlige antioxidanter fra plantemateriale (såsom rosmarin eller timian) hjælper med at forhindre den primære oxidation af fedtsyrer og forlænger oliens holdbarhed.
Mikrobiel sikkerhed: Den hurtige proces minimerer risikoen for mikrobiel fordærvelse, og ultralydskavitation kan hjælpe med at inaktivere visse mikrobielle celler.

Hvilke typer spiseolier og plantematerialer fungerer bedst med ultralydsmaceration?

Ultralydsmaceration er meget alsidig og fungerer med næsten enhver spiselig bæreolie, herunder ekstra jomfruolivenolie, avocadoolie, solsikkefrøolie, rapsolie (canolaolie) og kokosolie. En lang række plantematerialer kan anvendes til infusion, såsom basilikum, rosmarin, timian, chilipebre, hvidløg, lavendel, hyldeblomst, citrusfrugter og forskellige krydderier. Både friske og tørrede plantematerialer samt pulvere og oleoresiner kan bruges effektivt.

Er ultralydsmaceration en ikke-termisk proces? Hvorfor er det vigtigt?

Ja, ultralydsmaceration betragtes som en ikke-termisk eller “kold” behandlingsmetode. Selvom selve processen kan generere en smule lokal varme på grund af akustisk energi, kontrolleres den omhyggeligt, så varmeniveauet generelt forbliver lavt, hvilket forhindrer termisk nedbrydning af sarte forbindelser. Dette er afgørende for ekstraktion af flygtige aromastoffer, æteriske olier og varmelabile bioaktive forbindelser (såsom visse vitaminer og antioxidanter), som ellers ville blive ødelagt eller fordampe ved brug af traditionelle varmebaserede ekstraktionsmetoder.

Hvordan forbedrer ultralydsmaceration stabiliteten og holdbarheden af infuserede olier?

Ud over blot at tilføre smag ekstraherer ultralydsmaceration naturlige antioxidantrige forbindelser (såsom polyfenoler og flavonoider) fra plantemateriale som rosmarin, oregano og olivenblade direkte til olien. Disse antioxidanter fungerer som naturlige konserveringsmidler ved at neutralisere frie radikaler og reducere den primære oxidation af oliens fedtsyrer betydeligt, hvilket øger oliens oxidative stabilitet og forlænger dens holdbarhed.

Kan ultralydsmaceration opskaleres fra laboratoriet til fuld industriel produktion?

Absolut. Ultralydsekstraktionsteknologi er fuldt skalerbar. Hielscher Ultrasonics tilbyder et komplet udvalg af ultralydsapparater, fra kompakte laboratorieenheder (f.eks. UP100H) til forskning og udvikling samt små batcher til pilotsystemer (f.eks. UIP2000hdT) og robuste industrielle inlineprocessorer (f.eks. UIP4000hdT, UIP16000), der kan behandle flere ton olie i timen. Dette muliggør problemfri teknologioverførsel og ensartede resultater fra laboratoriebordet til produktion i fuld skala.

Er det sikkert at bruge ultralydsmaceration til at producere gourmetolier eller “koldinfuserede” olier til konsum?

Ja, det er en sikker og udbredt metode i fødevareindustrien. Da processen er opløsningsmiddelfri og ikke-termisk, opfylder den clean label-standarder. De ekstraherede plantestoffer og de resulterende infuserede olier bevarer deres naturlige egenskaber og fødevarekvalitet. Ultralydsapparater til fødevareforarbejdning er konstrueret med hygiejniske komponenter (ofte af rustfrit stål godkendt til fødevarekontakt) og kan let rengøres og desinficeres, så strenge fødevaresikkerhedsregler overholdes.

Hvad er maceration?

Den traditionelle macerationsproces, hvor olier såsom oliven- eller solsikkeolie tilføres aromatiske forbindelser og æteriske olier fra plantemateriale (f.eks. krydderier, urter, frugter osv.), er en infusionsproces, som fungerer ved at lægge plantematerialet i blød i olien. Dette er en meget langsom proces, som tager fra flere uger op til nogle få måneder, da masseoverførslen mellem det faste plantemateriale og olien er langsom. En anden faktor, som er ansvarlig for den traditionelle macerations langsomme forløb, er temperaturen under macerationen. Ved kold infusion holdes suspensionen af plantemateriale og olie ved stuetemperatur for at forhindre termisk nedbrydning af følsomme flygtige forbindelser, oleoresiner og æteriske olier. Disse faktorer gør processen langsommere og meget tidskrævende.
Macerationsprocessen kan bruges til at infusere spiseolier samt olier og tinkturer til hudpleje, medicinske tinkturer og alkoholiske drikke. Almindelige urter og krydderier til maceration af olier og tinkturer omfatter mynte, basilikum, chili, rosmarin, timian, vanilje, kanel, lavendel, hyldeblomst, morgenfrue, perikon, havtorn og mange andre.
Almindelige olier til maceration er olivenolie, solsikkefrøolie, kokosolie, jojobaolie, rapsolie, hørfrøolie eller hampolie. Til fremstilling af tinkturer eller alkoholiske drikke bruges alkohol som væske.

Hvad er æteriske olier?

En æterisk olie er en koncentreret hydrofob væske, der indeholder flygtige kemiske forbindelser fra plantemateriale. Æteriske olier er også kendt som flygtige olier, eteriske olier og aetherolea. Æteriske olier omtales ofte som olien fra den plante, de ekstraheres fra, såsom rosenolie, tetræolier eller bergamotolie. Æteriske olier kaldes på engelsk “essential”, fordi de indeholder “essensen af” plantens duft. Når betegnelsen “essential” bruges om æteriske olier, betyder den ikke, at olien er en uundværlig forbindelse, som i betegnelserne essentiel aminosyre eller essentiel fedtsyre, der kaldes sådan, fordi en given levende organisme har et ernæringsmæssigt behov for dem. Æteriske olier fremstilles ved destillation, hydrodestillation, opløsningsmiddelekstraktion eller presning. Ultralydsbehandling bruges ofte til at intensivere og øge ekstraktionshastigheden og øge udbyttet af æterisk olie.
Læs mere om ultralydshydrodestillation af æteriske olier!

Hvad er oleoresiner?

Oleoresiner er en naturlig kombination af olie og harpiks i planter. Som et stærkt koncentreret stof er oleoresiner halvfaste ekstrakter, der består af en harpiks opløst i en æterisk olie og/eller fed olie (triglycerider).
I modsætning til æteriske olier er oleoresiner rige på tungere, mindre flygtige og lipofile forbindelser såsom harpikser, vokser, fedtstoffer og fede olier.
Oleoresiner kan fremstilles af krydderier såsom basilikum, capsicum, kardemomme, sellerifrø, kanelbark, nellikeblomsterknopper, bukkehorn, granbalsam, ingefær, jambu, labdanum, muskatblomme, merian, muskatnød, persille, peber (sort/hvid), pimenta (allehånde), rosmarin, salvie, sar, timian, gurkemeje, vanilje og vestindiske laurbærblade. De anvendte opløsningsmidler er ikke-vandige og kan være enten polære (dvs. alkoholer) eller upolære (dvs. kulbrinter, kuldioxid). Ultralydsekstraktionsmetoden er kompatibel med disse opløsningsmidler og øger ekstraktionshastigheden og udbyttet.
Både æteriske olier og oleoresiner er fremragende naturlige stoffer, som kan tilsættes forskellige fødevarer og drikkevarer som koncentrerede smagsingredienser. Æteriske olier og oleoresiner isoleres fra planter ved ekstraktion (f.eks. ultralydsassisteret ekstraktion) og efterfølgende destillation. Urter, krydderier og andet plantemateriale bruges som råmaterialer til produktion af æteriske olier og oleoresiner.