Ultraheli pressimisjäägi ekstraheerimine – bioaktiivsete ühendite jätkusuutlik taaskasutus

Puuviljatöötluse kõrvalsaadused, eriti pressimisjääk, on kasutamata bioaktiivsete ühendite varu, millel on potentsiaalseid rakendusi toidulisandites, toidu rikastamisel ja farmaatsias. Siiski on nende ühendite tõhus ja jätkusuutlik taaskasutus endiselt tehniline väljakutse. Uute rohelise ekstraheerimise tehnoloogiate seas annab sondtüüpi sonikaatoreid kasutav ultraheliabil ekstraheerimine silmapaistvaid saagiseid. Ultraheli töötlus võimaldab fenoolsete ühendite, triterpeenhapete ja muude bioaktiivsete ühendite kiiret ja lahustitõhusat ekstraheerimist taimsetest maatriksitest, näiteks õunapressimisjäägist.

Puuvilja kõrvalsaaduste tõhus väärtustamine ultraheliekstraktsiooni abil

Ultraheli pressimisjäägi ekstraheerimine on tõhus viis mahla-, veini- ja siidritootmise kõrvalsaaduse väärtustamiseks – see on teaduslikult kinnitatud, tööstuslikult skaleeritav ja kasutusele võetud ning ökonoomne lahendus puuviljajäätmete väärtustamiseks. Kuna ultraheli töötlus (sonikeerimine) on tõhus ja mitmekülgne, pakub see rohelist ekstraheerimisstrateegiat agrotoidu kõrvalsaaduste, näiteks õunapressimisjäägi, potentsiaali ärakasutamiseks.
Nagu hiljutised uuringud näitavad, võimaldab lühikeste sonikeerimisaegade, mõõdukate etanoolikontsentratsioonide ja kontrollitud amplituudi kombineerimine tervist toetavate ühendite selektiivset ja tõhusat taaskasutust.
Ringmajanduse poole püüdlemisel ei ole sonikeerimine pelgalt tööriist – sonikeerimine tähendab protsessi intensiivistamist ja tõhusust.

Pressimisjäägi väärtustamine ultraheliekstraktsiooni abil

Puuviljade pressimisjääk, mahla- ja veinitootmise kõrvalsaadus, koosneb koorest, viljalihast, seemnetest ja vartest. Seda on traditsiooniliselt vähe kasutatud või suunatud väikese väärtusega rakendustesse, näiteks loomasöödaks või biomassiks, kuid nüüd tunnustatakse pressimisjääki väärtusliku polüfenoolide (nt kversetiini glükosiidid, floridsiin), flavonoidide, dihüdrokalkoonide ja triterpeenhapete (eelkõige ursoolhape) allikana. Neid molekule seostatakse antioksüdantsete, põletikuvastaste ja antimikroobsete omadustega.
Ultraheliekstraktsioon pakub pressimisjäägi väärtustamisele murrangulist lähenemist, võimaldades nende bioaktiivsete ühendite tõhusat vabastamist. Võrreldes tavapäraste ekstraheerimismeetoditega pakub ultraheliekstraktsioon:

• Lühemad töötlusajad
• Väiksem lahustitarbimine
• Suuremad saagised
• Leebemad ekstraheerimistingimused, mis säilitavad kuumustundlikke ühendeid

Mida ütleb teadus ultraheli pressimisjäägi ekstraheerimise kohta

Kaks näidisuuringut tõendavad teaduslikult ultraheliabil ekstraheerimise (UAE) eeliseid õunapressimisjäägi puhul.

Uuring 1: Pando Bedriñana et al., 2024
Kesksest kompositsioonplaanist lähtudes optimeerisid teadlased kogu polüfenoolide ja ursoolhappe samaaegset ekstraheerimist siidritööstuse pressimisjäägist, kasutades Hielscher UP200Ht sonikaatorit. Optimeeritud tingimustel (5,1 min, 68% etanool, 90% amplituud) andis terve õunapressimisjääk:

• ~1300 µg/g flavonoole
• ~1200 µg/g dihüdrokalkoone
• ~4200 µg/g ursoolhapet

Märkimisväärselt oli õunakoore fraktsioonis kontsentratsioon veelgi suurem, ursoolhappe sisaldus ulatus 8500 µg/g kuivaine kohta. Ekstraktide antioksüdantne aktiivsus korreleerus tugevalt polüfenoolide sisaldusega ning matemaatiline modelleerimine kinnitas ekstraheerimise tõhusust.

Uuring 2: Razola-Díaz et al., 2022
See töö keskendus floretiini ja floridsiini – kahe tugeva antioksüdantse dihüdrokalkooni – ekstraheerimise optimeerimisele. Hielscher UP400St sondtüüpi sonikaatorit kasutades saadi järgmised ekstraheerimissaagised:

• ~13 µg/g floretiini
• ~67 µg/g floridsiini
• ~1878 µg/g üldfenoolide kuivmassi kohta
• Antioksüdantne aktiivsus (FRAP): kuni 3,58 mg TE/g

Mitmekülgsus – ultraheli töötlus pressimisjäägi, mahlade ja smuutide jaoks

Ultraheli ekstraheerimine ei piirdu õunapressimisjääkidega; seda on edukalt rakendatud paljudele puuviljamaatriksitele. Puuviljade, näiteks apelsini viljalihas soodustab ultraheli töötlus polüfenoolide, flavonoidide ja antioksüdantide vabanemist, säilitades nende funktsionaalse terviklikkuse. Samamoodi on tsitrusviljade – sealhulgas greibi, sidruni ja apelsini – koored rikkad pektiinide ja fenoolsete ühendite poolest, mida saab tõhusalt vabastada kavitatsioonist tingitud rakuseinte lõhkumise abil. Isegi viinamarjaseemned, mis on tuntud oma suure polüfenoolisisalduse poolest (nt katehhiinid ja proantotsüanidiinid), reageerivad ultraheli töötlusele hästi, andes suure antioksüdantide kontsentratsiooni. See mitmekülgsus erinevates taimekudedes toob esile ultraheli töötluse kui töökindla vahendi bioaktiivsete ühendite roheliseks ekstraheerimiseks mitmesugustest agrotööstuslikest kõrvalsaadustest.

Lisaks laieneb Hielscheri sonikaatorite mitmekülgsus erinevatele toodetele ja rakendustele:

• Vedelfaasiline ekstraheerimine mahlades ja püreedes
• Taimsete jookide ja emulsioonide homogeniseerimine
• Mikroobide ja ensüümide inaktiveerimine säilivusaja pikendamiseks ilma termilise kahjustuseta

Mahla- ja smuutitootmises tagab suure jõudlusega ultraheli töötlus:

• Kiudude ja tahkete osakeste stabiilse dispersiooni
• Parema suutunde
• Fenoolsete ühendite parema biosaadavuse
• Sensoorsete ja toitumuslike omaduste säilimise

Hielscheri sonikaatorite mitmekülgne kasutus ületab hõlpsalt lõhe pressimisjääkide ja mahlatöötluse vahel – võimaldades ekstraheerimist, homogeniseerimist ja pastöriseerimist sama ultraheliseadmega.

Jätkusuutlikkuse esiletõst

Ultraheli töötlus aitab oluliselt kaasa jätkusuutlikkusele, võimaldades bioaktiivsete ühendite kõrge lisandväärtusega taaskasutamist puuviljatöötluse kõrvalsaadustest, mis muidu aitaksid kaasa ülemaailmsele toidujäätmete tekkele. Mahlatööstuses, kus kuni 25% puu- ja köögiviljadest visatakse ära pärast saagikoristust või töötlemise käigus, pakub ultraheli töötlus sihipärast ja tõhusat lahendust. Näiteks on näidatud, et apelsini viljaliha ja koore segude ultraheliga töötlemine parandab toidukiudude olulisi omadusi, toetades nende taaskasutamist uudsete toidu koostisosadena. See väärindamisviis mitte ainult ei vähenda agrotoidujäätmete keskkonnakoormust, vaid on kooskõlas ka ÜRO säästva arengu eesmärgiga 12 – vastutustundliku tarbimise ja tootmise edendamine.
Oluline on, et ultraheli töötlus on energiatõhus ja roheline tehnoloogia – see vajab vähe energiat ja vähendab karmide ekstraheerimislahustite kasutamist, kuna töötab veega, vesilahusega etanoolis ja NADES-iga.
Jäätmevoogude muutmisega funktsionaalseteks koostisosadeks aitab ultraheli töötlus kaasa ringmajandusele ning parandab nii ökoloogilist kui ka majanduslikku jätkusuutlikkust toidutööstuses.

Täiustage oma pressimisjääkide töötlust Hielscheri sonikaatoritega

Hielscher Ultrasonics on juhtiv suure jõudlusega ultraheliseadmete tootja, mis on mõeldud nii laboratoorseks kui ka tööstuslikuks kasutamiseks. Nende tööstuslikud sonikaatorid – näiteks UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT ja UIP16000hdT – pakuvad:

• Skaleeritavat läbilaskevõimet (liitritest tonnideni tunnis)
• Täpset amplituudi reguleerimist
• 24/7 töö nõudlikes keskkondades
• Rõhustatavaid ultraheli reaktoreid
• Ühilduvust pideva inline-töötlusega
• Lihtsat integreerimist (olemasolevatesse) tootmisliinidesse

Hielscheri sonikaatorid on avaldatud uuringutes juba valideeritud polüfenoolide, antioksüdantide ja muude bioaktiivsete ühendite ekstraheerimiseks, tõestatud tõhususe ja korratavusega.

Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultraheliseadmete ligikaudsest töötlusvõimsusest:

Disain, tootmine ja nõustamine – Saksamaal valmistatud kvaliteet

Hielscheri ultraheli seadmed on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne käsitsemine võimaldavad meie ultraheli seadmeid sujuvalt tööstusrajatistesse integreerida. Hielscheri ultraheli seadmed saavad hõlpsasti hakkama rasketes tingimustes ja nõudlikes keskkondades.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifitseeritud ettevõte ja pöörab erilist tähelepanu tipptasemel tehnoloogiaga ning kasutajasõbralikkusega suure jõudlusega ultraheli seadmetele. Loomulikult vastavad Hielscheri ultraheli seadmed CE nõuetele ning täidavad UL-i, CSA ja RoHs-i nõudeid.

Kirjandus / viited

• Razola-Díaz, M.d.C.; Aznar-Ramos, M.J.; Guerra-Hernández, E.J.; García-Villanova, B.; Gómez-Caravaca, A.M.; Verardo, V. (2022): Establishment of a Sonotrode Ultrasound-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Apple Pomace. Foods 2022, 11, 3809.
• Pando Bedriñana, R.; Rodríguez Madrera, R.; Loureiro Rodríguez, M.D.; López-Benítez, K.; Picinelli Lobo, A. (2024): Green Extraction of Bioactive Compounds from Apple Pomace from the Cider Industry. Antioxidants 2024, 13, 1230.
• Dalmau, E.; Rosselló, C.; Eim, V.; Ratti, C.; Simal, S. (2020): Ultrasound-Assisted Aqueous Extraction of Biocompounds from Orange Byproduct: Experimental Kinetics and Modeling. Antioxidants 2020, 9, 352.
• Razola-Díaz, M.d.C.; Guerra-Hernández, E.J.; Rodríguez-Pérez, C.; Gómez-Caravaca, A.M.; García-Villanova, B.; Verardo, V. (2021): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction via Sonotrode of Phenolic Compounds from Orange By-Products. Foods 2021, 10, 1120.