Sonicación para la conservación de zumos y la mejora de nutrientes
En el procesado moderno de alimentos, preservar la frescura al tiempo que se mejora el valor nutritivo es un reto fundamental. La ultrasonicación de alto rendimiento -con sondas- se ha impuesto como un potente método de procesado no térmico. Este artículo presenta los resultados de un estudio científico sobre la mejora del perfil nutricional del zumo de fresa endulzado con Stevia rebaudiana mediante procesadores ultrasónicos Hielscher.
Información clave: La sonicación aumenta el contenido fenólico, los niveles de flavonoides y la capacidad antioxidante, todo ello en condiciones escalables y adecuadas para el uso industrial.
¿Por qué sustituir el calor por ultrasonidos?
La pasteurización tradicional puede degradar compuestos termolábiles como los polifenoles y los flavonoides. La ultrasonicación, por el contrario, es una técnica de procesado no térmica que utiliza la cavitación acústica para potenciar la disrupción celular y la difusión molecular sin daños térmicos.
Conservación de zumos y extracción de nutrientes por ultrasonidos
Un reciente estudio revisado por pares de Šic Žlabur et al. (2019) publicado en la revista “Molecules” aporta pruebas sólidas sobre la eficacia de los ultrasonidos de alta intensidad, utilizando el sonicador Hielscher modelo UP400St, para tratar el zumo de fresa endulzado con Stevia rebaudiana. Los resultados tienen implicaciones significativas para el procesamiento industrial de zumos, dado que las condiciones experimentales son linealmente escalables con los sistemas de ultrasonidos Hielscher utilizados.
Ventajas del procesado de zumos por ultrasonidos:
- Extracción mejorada de compuestos bioactivos
- Conservación del sabor y el color
- Reducción de la carga microbiana
- Escalabilidad y eficiencia energética
- Proceso limpio y sin aditivos
El montaje experimental: Sonicación del zumo
El estudio empleó un procesador ultrasónico Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) para tratar el zumo de fresa en presencia de stevia verde en polvo.
Los investigadores evaluaron los efectos de la sonicación del tipo de sonda con distintas amplitudes (50%, 75%, 100%), diámetros de sonda (sonotrodo S24d7 con 7 mm y S24d22 con 22 mm de tamaño de punta) y tiempos de sonicación (15, 20 y 25 minutos). En todas las condiciones probadas, el tratamiento más intenso -amplitud del 100%, sonda de 22 mm, 25 minutos- produjo los resultados más pronunciados.
Resumen de resultados – Procesado de zumos por ultrasonidos
Contenido fenólico total mejorado (TPC)
Los zumos sonorizados mostraron hasta un 23% más de TPC en comparación con la sonicación suave y un 18% más que los zumos no sonorizados con estevia.
| muestra | TPC (mg GAE/L) | Flavonoides (mg GAE/L) | Capacidad antioxidante (mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| Controlar | 927.3 ± 55.6 | 659.0 ± 39.6 | 3.77 ± 0.28 |
| JGSP | 1003.2 ± 13.6 | 685.2 ± 40.7 | 3.84 ± 0.09 |
| C18 | 1185.6 ± 0.2 | 791.5 ± 1.1 | 3.89 ± 1.15 |
C18: Sonicado con sonda de 22 mm, amplitud del 100%, 25 minutos
Tabla: Efecto de la sonicación sobre el contenido fenólico y la actividad antioxidante
El contenido fenólico total (TPC) aumentó un 23% en comparación con la sonicación más suave y un 18% en comparación con las muestras no sonicadas con estevia.
Los fenoles clave mejorados fueron la luteolina, la apigenina, la quercetina, la miricetina y el kaempferol, con aumentos que oscilaron entre 3 y 7 veces.
La capacidad antioxidante (mediante el ensayo ABTS) también aumentó, lo que demuestra el incremento de los bioactivos.
Perfil de ácidos fenólicos y flavonoides
Los ultrasonidos permitieron una extracción superior de ácidos fenólicos como el pirogalol y el 4-metilcatecol, alcanzando el pirogalol casi 2 mg/g en el zumo más intensamente sonicado, más de 3,5 veces más que en sus homólogos no sonicados.
Es probable que la formación de radicales hidroxilo durante la cavitación acústica contribuya a una mayor hidroxilación y liberación de compuestos fenólicos, lo que concuerda con estudios mecanísticos previos sobre la extracción por ultrasonidos.
Dulzor mejorado con beneficios funcionales
En particular, el estudio analizó los glucósidos de esteviol, especialmente el esteviósido y el rebaudiósido A (Reb A), los principales edulcorantes de la Stevia rebaudiana. La sonicación aumentó significativamente sus concentraciones:
- El contenido de esteviósido aumentó un 61%.
- El contenido de Reb A se duplicó (+114%).
Esta mejora no sólo es beneficiosa desde el punto de vista del dulzor, sino también desde el punto de vista sensorial y metabólico. Unos niveles más altos de Reb A mejoran la palatabilidad al reducir el amargor que suele asociarse al esteviósido.
Procesado ultrasónico de zumos: Relevancia industrial y escalabilidad
Los sonicadores Hielscher permiten un control preciso de todos los parámetros importantes del proceso. De este modo, todos los resultados son linealmente escalables, gracias al diseño de los procesadores ultrasónicos Hielscher, que mantienen constante la intensidad energética durante el escalado. Esto hace que la transición de los sistemas de sobremesa a los sistemas industriales continuos sea técnicamente viable y económicamente atractiva.
Este estudio se suma a un creciente conjunto de pruebas que apoyan los ultrasonidos de alta intensidad como método de procesado sostenible y no térmico. Los beneficios combinados observados -mejora de los nutrientes, mejora de la capacidad antioxidante y optimización de las propiedades sensoriales- subrayan su valor en el desarrollo de bebidas funcionales.
¿Qué significa esto para la industria?
Con plataformas tecnológicas escalables como las de Hielscher, los fabricantes de zumos pueden considerar ahora la sonicación no sólo como una alternativa, sino como una mejora, tanto para la calidad del producto como para la salud del consumidor.
- elevada eficiencia
- Tecnología punta
- fiabilidad & robustez
- control de procesos preciso y ajustable
- lote & en línea
- para cualquier volumen
- software inteligente
- funciones inteligentes (por ejemplo, programable, protocolización de datos, control remoto)
- Manejo sencillo y seguro
- Bajo mantenimiento
- CIP (limpieza in situ)
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min. | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | De 3 a 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000hdT |
Diseño, fabricación y consultoría – Calidad Made in Germany
Los ultrasonidos de Hielscher son conocidos por sus elevados estándares de calidad y diseño. Su robustez y fácil manejo permiten una integración sin problemas de nuestros ultrasonidos en las instalaciones industriales. Los ultrasonidos de Hielscher soportan sin problemas las condiciones más duras y los entornos más exigentes.
Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO y pone especial énfasis en los ultrasonidos de alto rendimiento con tecnología punta y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonidos de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.
Homogeneizador ultrasónico de alimentos UIP16000 para la transformación industrial de alimentos y bebidas.
Literatura / Referencias
- Šic Žlabur, J.; Dobričević, N.; Brnčić, M.; Barba, F.J.; Lorenzo, J.M.; Franco, D.; Atanasov, A.G.; Voća, S.; Rimac Brnčić, S. (2019): Evaluation of the Behavior of Phenolic Compounds and Steviol Glycosides of Sonicated Strawberry Juice Sweetened with Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni). Molecules 2019, 24, 1202.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Mehmet Başlar, Mustafa F. Ertugay (2013): The effect of ultrasound and photosonication treatment on polyphenoloxidase (PPO) activity, total phenolic component and colour of apple juice. International Journal of Food Science and Technology, Volume 48, Issue 4, April 2013. 886–892.
- Morteza Rouhani (2019): Modeling and optimization of ultrasound-assisted green extraction and rapid HPTLC analysis of stevioside from Stevia Rebaudiana. Industrial Crops and Products, Volume 132, 2019. 226-235.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se conservan los zumos?
Normalmente, los zumos se conservan mediante pasteurización térmica, en la que el calor inactiva los microorganismos y las enzimas alterantes. Otros métodos alternativos son el procesado a alta presión (HPP), la sonicación, los campos eléctricos pulsados (PEF) y los conservantes químicos como sorbatos o benzoatos. El objetivo de estos métodos es prolongar el tiempo de conservación manteniendo la seguridad y la calidad sensorial.
Más información sobre la conservación de zumos por ultrasonidos
¿Por qué es beneficioso el procesado no térmico de los zumos?
El procesado no térmico -como HPP, PEF o ultrasonidos- minimiza la degradación térmica de nutrientes, aromas y compuestos bioactivos sensibles al calor. Permite la inactivación microbiana al tiempo que preserva la calidad nutricional y las características sensoriales, ofreciendo una alternativa más limpia a los tratamientos térmicos convencionales. Obtenga más información sobre las ventajas de la conservación de zumos HPP asistida por ultrasonidos.
¿Son saludables las bebidas con estevia?
La Stevia, un edulcorante natural no nutritivo derivado de la Stevia rebaudiana, está generalmente reconocido como seguro (GRAS) por la FDA. Tiene un contenido calórico insignificante y no eleva los niveles de glucosa o insulina en sangre, lo que la convierte en una alternativa adecuada para las personas diabéticas o las que desean reducir el consumo de azúcar. Sin embargo, los beneficios para la salud dependen de la composición general de la bebida: las bebidas endulzadas con estevia pueden contener aditivos o carecer de valor nutricional.
Más información sobre la extracción ultrasónica de stevia
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.