Sonikering til konservering af juice og forbedring af næringsindholdet

I moderne fødevareforarbejdning er det en central udfordring at bevare friskheden og samtidig forbedre næringsværdien. Højtydende ultralydsbehandling – med sonikatorer af probetypen – har vundet indpas som en effektiv ikke-termisk forarbejdningsmetode. Denne artikel præsenterer resultater fra en videnskabelig undersøgelse af, hvordan ernæringsprofilen i jordbærjuice sødet med Stevia rebaudiana forbedres ved hjælp af ultralydsprocessorer fra Hielscher.

Vigtigste indsigter: Sonikering øger indholdet af fenolforbindelser, flavonoidniveauerne og antioxidantkapaciteten – alt sammen under skalerbare betingelser, der er egnede til industriel anvendelse.

Hvorfor erstatte varme med ultralyd?

Traditionel pasteurisering kan nedbryde termolabile forbindelser som polyfenoler og flavonoider. Ultralydsbehandling er derimod en ikke-termisk forarbejdningsteknik, som bruger akustisk kavitation til at fremme celleopbrydning og molekylær diffusion uden varmeskader.

En nyere fagfællebedømt undersøgelse af Šic Žlabur et al. (2019), offentliggjort i tidsskriftet “Molecules” , giver solid dokumentation for effektiviteten af højintensiv ultralyd ved behandling af jordbærjuice sødet med Stevia rebaudiana ved hjælp af sonikatoren UP400St fra Hielscher. Resultaterne har væsentlig betydning for industriel juiceforarbejdning, da forsøgsbetingelserne kan skaleres lineært med de anvendte ultralydssystemer fra Hielscher.

Fordele ved juiceforarbejdning med ultralyd:

• Forbedret ekstraktion af bioaktive forbindelser
• Bevarelse af smag og farve
• Reduktion af den mikrobielle belastning
• Skalerbar og energieffektiv
• Proces med enkel ingrediensdeklaration og uden tilsætningsstoffer

Forsøgsopstillingen: Sonikering af juice

Undersøgelsen anvendte en ultralydsprocessor af modellen UP400St fra Hielscher (400 W, 24 kHz) til at behandle jordbærjuice i nærvær af grønt steviapulver.
Forskerne vurderede virkningerne af sonikering med en sonikator af probetypen ved forskellige amplituder (50%, 75%, 100%), probediametre (sonotrode S24d7 med en spidsdiameter på 7 mm og S24d22 med en spidsdiameter på 22 mm) og sonikeringstider (15, 20 og 25 minutter). Blandt alle de afprøvede betingelser gav den mest intensive behandling – 100% amplitude, 22 mm probe, 25 minutter – de mest markante resultater.

Resultatoversigt – Juiceforarbejdning med ultralyd

Øget samlet indhold af fenolforbindelser (TPC)

Sonikerede juicer havde op til 23% højere TPC sammenlignet med mild sonikering og 18% højere TPC end ikke-sonikerede juicer med stevia.

C18: Sonikeret med 22 mm probe, 100% amplitude, 25 minutter
Tabel: Sonikeringens virkning på indholdet af fenolforbindelser og antioxidantaktiviteten

 
Det samlede indhold af fenolforbindelser (TPC) steg med 23% sammenlignet med den mildeste sonikering og med 18% sammenlignet med ikke-sonikerede prøver med stevia.
Blandt de vigtigste fenolforbindelser, hvis indhold steg, var luteolin, apigenin, quercetin, myricetin og kaempferol, med stigninger til mellem 3 og 7 gange det oprindelige niveau.
Antioxidantkapaciteten (målt med ABTS-assayet) steg også, hvilket afspejler stigningen i indholdet af bioaktive forbindelser.

Fenolsyrer og flavonoidprofil

Ultralyd muliggjorde en mere effektiv ekstraktion af fenolsyrer såsom pyrogallol og 4-methyl-catechol, hvor pyrogallol nåede næsten 2 mg/g i den mest intensivt sonikerede juice – over 3,5× højere end i tilsvarende ikke-sonikerede juicer.

Dannelsen af hydroxylradikaler under akustisk kavitation bidrager sandsynligvis til øget hydroxylering og frigivelse af fenolforbindelser, hvilket stemmer overens med tidligere mekanistiske undersøgelser af ultralydsekstraktion.

Forbedret sødme med funktionelle fordele

Undersøgelsen undersøgte især steviolglykosider, navnlig steviosid og rebaudiosid A (Reb A) – de primære sødestoffer i Stevia rebaudiana. Sonikering øgede deres koncentrationer betydeligt:

• Indholdet af steviosid steg med 61%.
• Indholdet af Reb A blev fordoblet (+114%).

Denne forbedring er ikke kun gavnlig med hensyn til sødme, men også ud fra et sensorisk og metabolisk perspektiv. Højere niveauer af Reb A forbedrer velsmagen ved at reducere den bitterhed, som ofte forbindes med steviosid.

Juiceforarbejdning med ultralyd: Industriel relevans og skalerbarhed

Sonikatorer fra Hielscher muliggør præcis styring af alle vigtige procesparametre. Dermed kan alle resultater skaleres lineært takket være konstruktionen af ultralydsprocessorerne fra Hielscher, som opretholder en konstant energiintensitet under opskalering. Det gør overgangen fra bordapparater til kontinuerlige industrielle systemer både teknisk gennemførlig og økonomisk attraktiv.

Denne undersøgelse bidrager til en voksende mængde dokumentation, der understøtter højintensiv ultralyd som en bæredygtig, ikke-termisk forarbejdningsmetode. De samlede observerede fordele – forbedret næringsindhold, forbedret antioxidantkapacitet og optimerede sensoriske egenskaber – understreger metodens værdi i udviklingen af funktionelle drikkevarer.

Hvad betyder det så for industrien?
Med skalerbare teknologiplatforme som dem fra Hielscher kan juiceproducenter nu betragte sonikering som mere end blot et alternativ og i stedet som en forbedring – både for produktkvaliteten og forbrugernes sundhed.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige forarbejdningskapacitet:

Design, fremstilling og rådgivning – Kvalitet fremstillet i Tyskland

Ultralydsapparater fra Hielscher er velkendte for deres højeste kvalitets- og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør problemfri integration af vores ultralydsapparater i industrielle anlæg. Ultralydsapparater fra Hielscher klarer nemt barske forhold og krævende miljøer.

Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Ultralydsapparater fra Hielscher er naturligvis CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.