Sonicación para la conservación de zumos y la mejora de su valor nutricional
En el procesamiento moderno de alimentos, conservar la frescura y mejorar al mismo tiempo el valor nutricional constituye un reto fundamental. La ultrasonicación de alto rendimiento –mediante sonicadores de sonda– ha ganado aceptación como un potente método de procesamiento no térmico. Este artículo presenta los resultados de un estudio científico que investiga cómo los procesadores ultrasónicos de Hielscher mejoran el perfil nutricional del zumo de fresa endulzado con Stevia rebaudiana.
Resultados clave: La sonicación aumenta el contenido de compuestos fenólicos, los niveles de flavonoides y la capacidad antioxidante –todo ello en condiciones escalables aptas para su aplicación industrial.
¿Por qué sustituir el calor por ultrasonidos?
La pasteurización tradicional puede degradar compuestos termolábiles como los polifenoles y los flavonoides. La ultrasonicación, en cambio, es una técnica de procesamiento no térmico que utiliza la cavitación acústica para favorecer la ruptura celular y la difusión molecular sin causar daños térmicos.
Conservación de zumos y extracción de nutrientes mediante 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, mediante el sonicador Hielscher modelo UP400St, para tratar zumo de fresa endulzado con Stevia rebaudiana. Los resultados tienen importantes implicaciones para el procesamiento industrial de zumos, ya que las condiciones experimentales pueden escalarse linealmente con los sistemas ultrasónicos de Hielscher utilizados.
Ventajas del procesamiento ultrasónico de zumos:
- Mayor extracción de compuestos bioactivos
- Conservación del sabor y del color
- Reducción de la carga microbiana
- Escalable y energéticamente eficiente
- Proceso de etiqueta limpia y sin aditivos
Configuración experimental: sonicación de zumos
El estudio utilizó un procesador ultrasónico Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) para tratar zumo de fresa en presencia de estevia verde en polvo.
Los investigadores evaluaron los efectos de la sonicación con sonda a distintas amplitudes (50%, 75%, 100%), diámetros de sonda (sonotrodo S24d7 con una punta de 7 mm y S24d22 con una punta de 22 mm) y tiempos de sonicación (15, 20 y 25 minutos). De todas las condiciones ensayadas, el tratamiento más intenso –100% de amplitud, sonda de 22 mm y 25 minutos– produjo los resultados más pronunciados.
Resumen de resultados – Procesamiento ultrasónico de zumos
Aumento del contenido fenólico total (TPC)
Los zumos sonicados presentaron un TPC hasta un 23% superior al obtenido con una sonicación suave y un 18% superior al de los zumos con estevia sin sonicar.
| Muestra | TPC (mg GAE/L) | Flavonoides (mg GAE/L) | Capacidad antioxidante (mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| Control | 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 una sonda de 22 mm, al 100% de amplitud, durante 25 minutos
Tabla: Efecto de la sonicación sobre el contenido fenólico y la actividad antioxidante
El contenido fenólico total (TPC) aumentó un 23% respecto a la sonicación más suave y un 18% respecto a las muestras con estevia sin sonicar.
Entre los principales compuestos fenólicos cuyo contenido aumentó se encontraban la luteolina, la apigenina, la quercetina, la miricetina y el kaempferol, con incrementos de entre 3 y 7 veces.
La capacidad antioxidante (medida mediante el ensayo ABTS) también aumentó, reflejando el incremento de los compuestos bioactivos.
Ácidos fenólicos y perfil de flavonoides
Los ultrasonidos permitieron una mayor extracción de ácidos fenólicos como el pirogalol y el 4-metilcatecol; el pirogalol alcanzó casi 2 mg/g en el zumo sometido a la sonicación más intensa –más de 3,5× el nivel de los zumos equivalentes sin sonicar.
La formación de radicales hidroxilo durante la cavitación acústica probablemente contribuye a una mayor hidroxilación y liberación de compuestos fenólicos, lo que concuerda con estudios anteriores sobre los mecanismos de extracción ultrasónica.
Mayor dulzor con beneficios funcionales
Cabe destacar que el estudio investigó los glucósidos de esteviol, en particular el esteviósido y el rebaudiósido A (Reb A) –los principales edulcorantes de Stevia rebaudiana. La sonicación aumentó significativamente sus concentraciones:
- El contenido de esteviósido aumentó un 61%.
- El contenido de Reb A se duplicó (+114%).
Este aumento resulta beneficioso tanto desde el punto de vista del dulzor como desde la perspectiva sensorial y metabólica. Unos niveles más elevados de Reb A mejoran la palatabilidad al reducir el amargor que suele asociarse al esteviósido.
Procesamiento ultrasónico de zumos: relevancia industrial y escalabilidad
Los sonicadores de Hielscher permiten controlar con precisión todos los parámetros importantes del proceso. De este modo, todos los resultados pueden escalarse linealmente gracias al diseño de los procesadores ultrasónicos de Hielscher, que mantienen una intensidad energética constante durante el aumento de escala. Esto hace que la transición de equipos de sobremesa a sistemas industriales de funcionamiento continuo sea técnicamente viable y económicamente atractiva.
Este estudio amplía el conjunto creciente de pruebas que respaldan los ultrasonidos de alta intensidad como método de procesamiento sostenible y no térmico. Los beneficios combinados observados –mejora del valor nutricional, aumento de la capacidad antioxidante y optimización de las propiedades sensoriales– subrayan su valor para 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 solo como una alternativa, sino como una mejora –tanto para la calidad del producto como para la salud del consumidor.
- alta eficiencia
- tecnología de vanguardia
- fiabilidad y robustez
- control del proceso preciso y ajustable
- por lotes y en línea
- para cualquier volumen
- software inteligente
- funciones inteligentes (p. ej., programación, registro de datos y control remoto)
- manejo fácil y seguro
- bajo mantenimiento
- CIP (limpieza in situ)
La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos 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 150 L | 3 a 15 L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | superior | conjunto de UIP16000hdT |
Diseño, fabricación y asesoramiento – Calidad fabricada en Alemania
Los ultrasonicadores de Hielscher son reconocidos por sus máximos estándares de calidad y diseño. Su robustez y facilidad de manejo permiten integrar nuestros ultrasonicadores sin dificultades en las instalaciones industriales. Los ultrasonicadores de Hielscher afrontan con facilidad condiciones adversas y entornos exigentes.
Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO que presta especial atención a los ultrasonicadores de alto rendimiento con tecnología de vanguardia y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonicadores de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.
Homogeneizador ultrasónico de alimentos UIP16000 para el procesamiento industrial de alimentos y bebidas.
Bibliografía / 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?
Los zumos suelen conservarse mediante pasteurización térmica, en la que el calor inactiva los microorganismos y las enzimas responsables del deterioro. Entre los métodos alternativos se encuentran el procesamiento por altas presiones (HPP), la sonicación, los campos eléctricos pulsados (PEF) y los conservantes químicos, como los sorbatos o los benzoatos. Estos métodos buscan prolongar la vida útil manteniendo la seguridad y la calidad sensorial.
¡Lea más sobre la conservación de zumos mediante ultrasonidos!
¿Por qué resulta beneficioso el procesamiento no térmico de zumos?
El procesamiento no térmico –como el HPP, los PEF o la ultrasonicación– minimiza la degradación térmica de los nutrientes, los compuestos aromáticos y los compuestos bioactivos sensibles al calor. Permite inactivar los microorganismos conservando la calidad nutricional y las características sensoriales, y ofrece una alternativa con un etiquetado más limpio frente a los tratamientos térmicos convencionales. ¡Conozca las ventajas de la conservación de zumos mediante HPP asistido por ultrasonidos!
¿Son saludables las bebidas con estevia?
La estevia, un edulcorante natural no nutritivo obtenido de Stevia rebaudiana, está generalmente reconocida como segura (GRAS) por la FDA. Su contenido calórico es insignificante y no eleva los niveles de glucosa en sangre ni de insulina, por lo que constituye una alternativa adecuada para las personas con diabetes o para quienes buscan reducir su consumo de azúcar. Sin embargo, los beneficios para la salud dependen de la composición global de la bebida –las bebidas endulzadas con estevia pueden seguir conteniendo aditivos o carecer de valor nutricional.
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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento desde equipos de laboratorio hasta escala industrial.