Ultrahelitöötlus mahla säilitamiseks ja toitainete suurendamiseks
Kaasaegses toiduainete töötlemises on värskuse säilitamine ja toiteväärtuse suurendamine keskne väljakutse. Suure jõudlusega ultraheli - kasutades sondi tüüpi sonikaatoreid - on saavutanud tõmbejõu võimsa mittetermilise töötlemismeetodina. Selles artiklis tutvustatakse teadusliku uuringu tulemusi, milles uuritakse, kuidas Hielscheri ultraheliprotsessorid parandavad Stevia rebaudianaga magustatud maasikamahla toitumisprofiili.
Peamised teadmised: Ultrahelitöötlus suurendab fenoolisisaldust, flavonoidide taset ja antioksüdantide võimet - seda kõike skaleeritavates tingimustes, mis sobivad tööstuslikuks kasutuselevõtuks.
Miks asendada soojus ultraheliga?
Traditsiooniline pastöriseerimine võib lagundada termolabiilseid ühendeid, nagu polüfenoolid ja flavonoidid. Ultraheli seevastu on mittetermiline töötlemistehnika, mis kasutab akustilist kavitatsiooni, et suurendada rakkude katkemist ja molekulaarset difusiooni ilma soojuskahjustusteta.
Ultraheli mahla säilitamine ja toitainete ekstraheerimine
Ajakirjas avaldatud hiljutine eelretsenseeritud uuring, mille autorid on Šic Žlabur et al. (2019) “Molecules” annab kindlaid tõendeid kõrge intensiivsusega ultraheli tõhususe kohta, kasutades Hielscheri sonikaatori mudelit UP400St, Stevia rebaudianaga magustatud maasikamahla raviks. Leidudel on märkimisväärne mõju tööstuslikule mahlatöötlemisele, arvestades, et katsetingimused on kasutatavate Hielscheri ultrahelisüsteemidega lineaarselt skaleeritavad.
Ultraheli mahla töötlemise eelised:
- Bioaktiivsete ühendite tõhustatud ekstraheerimine
- Maitse ja värvi säilitamine
- Mikroobikoormuse vähendamine
- Skaleeritav ja energiasäästlik
- Puhta märgistusega lisaainetevaba protsess
Eksperimentaalne seadistus: mahla ultrahelitöötlus
Uuringus kasutati Hielscher UP400St ultraheliprotsessorit (400 W, 24 kHz) maasikamahla töötlemiseks rohelise stevia pulbri juuresolekul.
Teadlased hindasid sondi tüüpi ultrahelitöötluse mõju erinevatel amplituudidel (50%, 75%, 100%), sondi läbimõõtudel (sonotrode S24d7 7 mm ja S24d22 22 mm otsa suurusega) ja ultrahelitöötlusaegadel (15, 20 ja 25 minutit). Kõigis testitud tingimustes andis kõige intensiivsem ravi - 100% amplituud, 22 mm sond, 25 minutit - kõige tugevamad tulemused.
Tulemuste ülevaade – Ultraheli mahla töötlemine
Täiustatud fenoolide üldsisaldus (TPC)
Ultraheliga töödeldud mahlad näitasid kuni 23% kõrgemat TPC-d võrreldes kerge ultrahelitöötlusega ja 18% kõrgemat kui steviaga ultraheliga töötlemata mahlad.
| Proovi | TPC (mg GAE/L) | Flavonoidid (mg GAE/l) | Antioksüdantne võime (mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| Kontroll | 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: ultraheliga töödeldud 22 mm sondiga, 100% amplituud, 25 minutit
Tabel: ultrahelitöötluse mõju fenoolisisaldusele ja antioksüdantsele aktiivsusele
Fenooli üldsisaldus (TPC) suurenes 23% võrreldes kõige leebema ultrahelitöötlusega ja 18% võrreldes steviaga ultraheliga töötlemata proovidega.
Peamised täiustatud fenoolikumid olid luteoliini, apigeniin, kvertsetiin, müritsetiin ja kaempferool, mille suurenemine oli vahemikus 3 kuni 7 korda.
Samuti suurenes antioksüdantne võime (ABTS-analüüsi kaudu), mis näitab bioaktiivsete ainete sisalduse tõusu.
Fenoolhapped ja flavonoidide profiil
Ultraheli võimaldas fenoolhapete, nagu pürogallool ja 4-metüülkatehhool, suurepärast ekstraheerimist, kusjuures pürogallool jõudis kõige intensiivsemas ultraheliga töödeldud mahlas ligi 2 mg/g - üle 3,5× kõrgema kui ultraheliga töötlemata kolleegidel.
Hüdroksüülradikaalide moodustumine akustilise kavitatsiooni ajal aitab tõenäoliselt kaasa fenoolsete ühendite hüdroksüülimisele ja vabanemisele, mis on kooskõlas varasemate ultraheli ekstraheerimise mehhanistlike uuringutega.
Parem magusus funktsionaalsete eelistega
Eelkõige uuriti uuringus stevioolglükosiide, eriti steviosiidi ja rebaudiosiid A (Reb A) - Stevia rebaudiana peamisi magusaineid. Ultrahelitöötlus suurendas oluliselt nende kontsentratsiooni:
- Steviosiidi sisaldus suurenes 61%.
- Reb A sisaldus kahekordistus (+114%).
See täiustus pole kasulik mitte ainult magususe vaatenurgast, vaid ka sensoorsest ja metaboolsest vaatenurgast. Kõrgem Reb A tase parandab maitset, vähendades steviosiidiga sageli seotud kibedust.
Ultraheli mahla töötlemine: tööstuslik asjakohasus ja mastaapsus
Hielscheri sonikaatorid võimaldavad täpselt kontrollida kõiki olulisi protsessiparameetreid. Seega on kõik tulemused lineaarselt skaleeritavad tänu Hielscheri ultraheliprotsessorite disainile, mis säilitavad skaleerimise ajal pideva energiaintensiivsuse. See muudab ülemineku arvutisüsteemidelt pidevatele tööstussüsteemidele nii tehniliselt teostatavaks kui ka majanduslikult atraktiivseks.
See uuring täiendab kasvavat tõendite hulka, mis toetavad kõrge intensiivsusega ultraheli kui jätkusuutlikku, mittetermilist töötlemismeetodit. Täheldatud kombineeritud eelised - toitainete suurendamine, paranenud antioksüdantne võime ja optimeeritud sensoorsed omadused - rõhutavad selle väärtust funktsionaalsete jookide väljatöötamisel.
Mida see tööstuse jaoks tähendab?
Skaleeritavate tehnoloogiaplatvormidega, nagu Hielscheri omad, saavad mahlatootjad nüüd kaaluda ultrahelitöötlust mitte ainult alternatiivina, vaid ka uuendusena - nii toote kvaliteedi kui ka tarbijate tervise jaoks.
- kõrge kasutegur
- Kaasaegne tehnoloogia
- Usaldusväärsuse & töökindlus
- reguleeritav, täpne protsessi juhtimine
- partii & Inline
- mis tahes mahu jaoks
- Intelligentne tarkvara
- nutikad funktsioonid (nt programmeeritavad, andmeprotokollid, kaugjuhtimispult)
- lihtne ja ohutu kasutada
- madal hooldus
- CIP (puhas kohapeal)
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000hdT |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000hdT |
Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal
Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.
Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.
Ultraheli toidu homogenisaator UIP16000 toiduainete ja jookide tööstuslikuks töötlemiseks.
Kirjandus / Viited
- 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.
Korduma kippuvad küsimused
Kuidas mahlu säilitatakse?
Mahlad säilivad tavaliselt termilise pastöriseerimise teel, kus kuumus inaktiveerib riknevad mikroorganismid ja ensüümid. Alternatiivsete meetodite hulka kuuluvad kõrgsurvetöötlus (HPP), ultrahelitöötlus, impulsselektriväljad (PEF) ja keemilised säilitusained, nagu sorbaadid või bensoaadid. Nende lähenemisviiside eesmärk on pikendada säilivusaega, säilitades samal ajal ohutuse ja sensoorse kvaliteedi.
Loe lähemalt ultraheli mahla säilitamise kohta!
Miks on mittetermiline mahla töötlemine kasulik?
Mittetermiline töötlemine - nagu HPP, PEF või ultraheli - minimeerib kuumustundlike toitainete, maitseainete ja bioaktiivsete ühendite termilist lagunemist. See võimaldab mikroobide inaktiveerimist, säilitades samal ajal toiteväärtuse ja sensoorsed omadused, pakkudes puhtamat alternatiivi tavapärastele kuumtöötlustele. Lisateave ultraheli abil HPP mahla säilitamise eeliste kohta!
Kas Steviaga joogid on tervislikud?
Stevia, looduslik mittetoitev magusaine, mis on saadud Stevia rebaudianast, on FDA poolt üldiselt tunnistatud ohutuks (GRAS). Selle kalorisisaldus on tühine ja see ei tõsta vere glükoosisisaldust ega insuliini taset, mistõttu on see sobiv alternatiiv diabeediga inimestele või neile, kes soovivad vähendada suhkru tarbimist. Kasu tervisele sõltub aga joogi üldisest koostisest – steviaga magustatud joogid võivad siiski sisaldada lisaaineid või puududa toiteväärtus.
Loe lähemalt ultraheli stevia ekstraheerimise kohta!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.