Ultralydsudvinding af frugtkød – Bæredygtig udvinding af bioaktive stoffer

Biprodukter fra frugtforarbejdning, især presserester, udgør et uudnyttet reservoir af bioaktive forbindelser med potentielle anvendelser inden for nutraceuticals, fødevareberigelse og lægemidler. Alligevel er en effektiv og bæredygtig udvinding af disse stoffer stadig en teknisk udfordring. Blandt nye grønne ekstraktionsteknologier opnår ultralydsassisteret ekstraktion ved hjælp af sonde-type sonikatorer fremragende genvindingsudbytter. Ultralydbehandling muliggør en hurtig, opløsningsmiddel-effektiv udvinding af phenolforbindelser, triterpenic syrer og andre bioaktive forbindelser fra plantematricer såsom æble pomace.

Effektiv valorisering af frugtbiprodukter med ultralydsekstraktion

Ultralydsekstraktion af presserester er en effektiv måde at udnytte biproduktet fra juice-, vin- og ciderproduktion på. – det er en videnskabeligt valideret, industrielt skalerbar og vedtaget og en økonomisk løsning til valorisering af frugtaffald. Da sonikering er effektiv og alsidig, tilbyder den en grøn ekstraktionsstrategi til at udnytte potentialet i biprodukter fra landbrugsfødevarer som æblerester.
Som det fremgår af nyere forskning, giver kombinationen af korte sonikeringstider, moderate ethanolkoncentrationer og kontrolleret amplitude mulighed for selektiv og effektiv udvinding af sundhedsfremmende stoffer.
I jagten på cirkularitet er sonikering ikke bare et værktøj – Sonikering betyder procesintensivering og effektivitet.

Valorisering af frugtkød ved hjælp af ultralydsekstraktion

Frugtrester, et biprodukt fra juice- og vinproduktion, består af skræl, frugtkød, frø og stilke. Traditionelt underudnyttet eller henvist til anvendelser af lav værdi som husdyrfoder eller biomasse, er presserester nu anerkendt som en værdifuld kilde til polyfenoler (f.eks. quercetin-glykosider, phloridzin), flavonoider, dihydrochalconer og triterpensyrer (især ursolsyre). Disse molekyler er forbundet med antioxidante, anti-inflammatoriske og antimikrobielle egenskaber.
Ultralydsekstraktion tilbyder en transformativ tilgang til valorisering af pomace ved at muliggøre en effektiv frigivelse af disse bioaktive stoffer. Sammenlignet med konventionelle ekstraktionsmetoder giver ultralydsekstraktion:

• Kortere behandlingstider
• Lavere forbrug af opløsningsmidler
• Højere udbytter
• Mildere ekstraktionsforhold, der bevarer varmefølsomme stoffer

Hvad videnskaben siger om ultralydsudvinding af frugtkød

To eksemplariske undersøgelser viser videnskabeligt fordelene ved ultralydsassisteret ekstraktion (UAE) af æblepresserester.

Undersøgelse 1: Pando Bedriñana et al., 2024
Ved hjælp af et centralt sammensat design optimerede forskerne den samtidige ekstraktion af totale polyfenoler og ursolsyre fra ciderindustriens pomace ved hjælp af en Hielscher UP200Ht sonikator. Under optimerede forhold (5,1 min, 68 % ethanol, 90 % amplitude) gav hele æblepresserester:

• ~1300 µg/g af flavonoler
• ~1200 µg/g dihydrochalconer
• ~4200 µg/g ursolsyre

Især æbleskrælsfraktionen udviste endnu højere koncentrationer, hvor ursolsyre nåede op på 8500 µg/g tørstof. Ekstrakternes antioxidantaktivitet korrelerede stærkt med polyfenolindholdet, og matematisk modellering bekræftede ekstraktionseffektiviteten.

Undersøgelse 2: Razola-Díaz et al., 2022
Dette arbejde fokuserede på at optimere udvindingen af phloretin og phloridzin – to potente antioxidante dihydrochalconer. Ved hjælp af en Hielscher UP400St sonde-type sonikator opnåede de følgende ekstraktionsudbytter:

• ~13 µg/g phloretin
• ~67 µg/g phloridzin
• ~1878 µg/g tørvægt af totale phenolics
• Antioxidantaktivitet (FRAP): op til 3,58 mg TE/g

Alsidighed - sonikering til marmelade, juice og smoothies

Ultralydsekstraktion er ikke begrænset til æblepresserester; det er blevet anvendt med succes til en bred vifte af frugtmatricer. I pulpen af frugter som appelsin forbedrer sonikering frigivelsen af polyfenoler, flavonoider og antioxidanter, hvilket bevarer deres funktionelle integritet. På samme måde kan skrællen på citrusfrugter – herunder grapefrugt, citron og appelsin – er rige på pektiner og phenolforbindelser, som effektivt kan frigøres gennem kavitationsdrevet cellevægsforstyrrelse. Selv vindruekerner, der er kendt for deres tætte polyfenolindhold (f.eks. catechiner og proanthocyanidiner), reagerer godt på ultralydsbehandling og giver høje koncentrationer af antioxidanter. Denne alsidighed på tværs af plantevæv fremhæver sonikering som et robust værktøj til grøn udvinding af bioaktive stoffer fra forskellige agroindustrielle biprodukter.

Desuden strækker Hielschers sonikatorer sig til forskellige produkter og anvendelser:

• Væskefaseekstraktion i juice og puréer
• Homogenisering af plantebaserede drikkevarer og emulsioner
• Mikrobiel og enzymatisk inaktivering til forlængelse af holdbarhed uden termisk skade

I juice- og smoothieproduktion sikrer højtydende sonikering:

• Stabil dispersion af fibre og faste stoffer
• Forbedret mundfølelse
• Forbedret biotilgængelighed af fenoler
• Bevarelse af sensoriske og ernæringsmæssige egenskaber

Den alsidige brug af Hielschers sonikatorer bygger let bro mellem forarbejdning af presserester og juice – hvilket giver mulighed for ekstraktion, homogenisering og pasteurisering med den samme ultralydsopsætning.

Fokus på bæredygtighed

Ultralydbehandling bidrager væsentligt til bæredygtighed ved at muliggøre højværdiudvinding af bioaktive forbindelser fra biprodukter fra frugtforarbejdning, som ellers ville bidrage til det globale madspild. I forbindelse med juiceindustrien, hvor op til 25% af frugt og grøntsager kasseres efter høst eller under forarbejdning, tilbyder sonikering en målrettet, effektiv løsning. For eksempel har ultralydsbehandling af blandinger af appelsinpulp og -skaller vist sig at forbedre vigtige kostfiberegenskaber, hvilket understøtter deres genanvendelse som nye fødevareingredienser. Denne valoriseringsvej reducerer ikke kun miljøbelastningen fra landbrugsfødevareaffald, men er også i overensstemmelse med FN's mål for bæredygtig udvikling 12 – fremme af ansvarligt forbrug og produktion.
Det er vigtigt, at sonikering er en energieffektiv og grøn teknologi. – kræver lavt energiforbrug og reducerer brugen af skrappe ekstraktionsmidler, da den fungerer med vand, vandig ethanol og NADES.
Ved at omdanne affaldsstrømme til funktionelle ingredienser bidrager sonikering til en cirkulær økonomi og forbedrer både den økologiske og økonomiske bæredygtighed inden for fødevareforarbejdningssektoren.

Forbedr din pomaceproces med Hielscher Sonicators

Hielscher Ultrasonics er en førende producent af højtydende ultralydssystemer, der er designet til både laboratorie- og industribrug. Deres industrielle sonikatorer – såsom UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT og UIP16000hdT. – tilbud:

• Skalerbar gennemstrømning (fra liter til ton i timen)
• Præcis amplitudekontrol
• 24/7 drift i krævende miljøer
• Trykbærende ultralydsreaktorer
• Kompatibilitet med inline kontinuerlig behandling
• Enkel integration i (eksisterende) produktionslinjer

Hielschers sonikatorer er allerede valideret i offentliggjort forskning til udvinding af polyfenoler, antioxidanter og andre bioaktive forbindelser med dokumenteret effektivitet og reproducerbarhed.

Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:

Design, produktion og rådgivning – Kvalitet fremstillet i Tyskland

Hielscher ultralydapparater er kendt for deres højeste kvalitet og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør en jævn integration af vores ultralydapparater i industrielle faciliteter. Hårde forhold og krævende miljøer håndteres let af Hielscher ultralydsapparater.

Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med avanceret teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Litteratur / Referencer