Sonikaatio mehun säilöntään ja ravintoaineiden parantamiseen
Nykyaikaisessa elintarvikejalostuksessa tuoreuden säilyttäminen ja ravintoarvon parantaminen on keskeinen haaste. Korkean suorituskyvyn ultraääni - käyttämällä koetintyyppisiä sonikaattoreita - on saanut vetovoimaa tehokkaana ei-termisenä käsittelymenetelmänä. Tässä artikkelissa esitellään tuloksia tieteellisestä tutkimuksesta, jossa tutkittiin, kuinka Hielscherin ultraääniprosessorit parantavat Stevia rebaudianalla makeutetun mansikkamehun ravitsemusprofiilia.
Tärkeimmät oivallukset: Sonikaatio lisää fenolipitoisuutta, flavonoiditasoja ja antioksidanttikapasiteettia – kaikki skaalautuvissa olosuhteissa, jotka soveltuvat teolliseen käyttöön.
Miksi korvata lämpö ultraäänellä?
Perinteinen pastörointi voi hajottaa lämpölabiileja yhdisteitä, kuten polyfenoleja ja flavonoideja. Ultraääni sitä vastoin on ei-terminen käsittelytekniikka, joka käyttää akustista kavitaatiota solujen häiriöiden ja molekyylidiffuusion parantamiseksi ilman lämpövaurioita.
Ultraäänimehun säilöntä ja ravinteiden uuttaminen
Tuore vertaisarvioitu tutkimus, jonka ovat kirjoittaneet Šic Žlabur et al. (2019), julkaistu lehdessä “Molecules” tarjoaa vankkaa näyttöä korkean intensiteetin ultraäänen tehokkuudesta käyttämällä Hielscherin sonikaattorimallia UP400St Stevia rebaudianalla makeutetun mansikkamehun hoitoon. Löydöksillä on merkittäviä vaikutuksia teolliseen mehunjalostukseen, koska koeolosuhteet ovat lineaarisesti skaalattavissa käytettyjen Hielscherin ultraäänijärjestelmien kanssa.
Ultraäänimehun käsittelyn edut:
- Bioaktiivisten yhdisteiden tehostettu uuttaminen
- Maun ja värin säilyttäminen
- Mikrobikuormituksen vähentäminen
- Skaalautuva ja energiatehokas
- Puhdas, lisäaineeton prosessi
Kokeellinen asetelma: Mehun sonikaatio
Tutkimuksessa käytettiin Hielscher UP400St -ultraääniprosessoria (400 W, 24 kHz) mansikkamehun käsittelyyn vihreän steviajauheen läsnä ollessa.
Tutkijat arvioivat koettimen sonikoinnin vaikutuksia eri amplitudeilla (50 %, 75 %, 100 %), anturin halkaisijoilla (sonotrode S24d7 7 mm ja S24d22 22 mm:n kärkikoolla) ja sonikaatioajoilla (15, 20 ja 25 minuuttia). Kaikissa testatuissa olosuhteissa intensiivisin hoito – 100 % amplitudi, 22 mm:n anturi, 25 minuuttia – tuotti selkeimmät tulokset.
Tulosten yleiskatsaus – Ultraäänimehun käsittely
Parannettu fenolipitoisuus (TPC)
Sonikoidut mehut osoittivat jopa 23 % korkeampaa TPC:tä verrattuna lievään sonikaatioon ja 18 % korkeampaa kuin steviaa sisältävät sonikoidut mehut.
| otos | TPC (mg GAE/L) | Flavonoidit (mg GAE/L) | Antioksidanttikapasiteetti (mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| Hallinta | 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: Sonikoitu 22 mm:n anturilla, 100 % amplitudi, 25 minuuttia
Taulukko: Sonikoinnin vaikutus fenolipitoisuuteen ja antioksidanttiaktiivisuuteen
Fenolien kokonaispitoisuus (TPC) kasvoi 23 % verrattuna lievimpään sonikaatioon ja 18 % verrattuna ei-sonikoituihin näytteisiin steviaa varten.
Keskeisiä paranneltuja fenoleja olivat luteoliini, apigeniini, kversetiini, myrisetiini ja kaempferoli, joiden nousu vaihteli 3-7-kertaiseksi.
Myös antioksidanttikapasiteetti (ABTS-määrityksen avulla) kasvoi, mikä osoittaa bioaktiivisten aineiden lisääntymisen.
Fenolihapot ja flavonoidiprofiili
Ultraääni mahdollisti fenolihappojen, kuten pyrogallolin ja 4-metyylikatekolin, erinomaisen uuttamisen, ja pyrogalloli saavutti lähes 2 mg/g voimakkaimmassa sonikoidussa mehussa - yli 3,5 × korkeampi kuin sonikoiduissa vastineissa.
Hydroksyyliradikaalien muodostuminen akustisen kavitaation aikana edistää todennäköisesti fenoliyhdisteiden lisääntynyttä hydroksylaatiota ja vapautumista, mikä on linjassa aiempien ultraääniuuttoa koskevien mekanististen tutkimusten kanssa.
Parempi makeus toiminnallisilla eduilla
Tutkimuksessa tutkittiin erityisesti stevioliglykosideja, erityisesti steviosidia ja rebaudiosidi A:ta (Reb A) - Stevia rebaudianan ensisijaisia makeutusaineita. Sonikaatio lisäsi merkittävästi niiden pitoisuuksia:
- Steviosidipitoisuus kasvoi 61 %.
- Reb A -pitoisuus kaksinkertaistui (+114 %).
Tämä parannus ei ole hyödyllinen vain makeuden näkökulmasta, vaan myös aistien ja aineenvaihdunnan näkökulmasta. Korkeammat Reb A -tasot parantavat makua vähentämällä steviosidiin usein liittyvää katkeruutta.
Ultraäänimehun käsittely: teollinen merkitys ja skaalautuvuus
Hielscher-sonikaattorit mahdollistavat kaikkien tärkeiden prosessiparametrien tarkan hallinnan. Näin ollen kaikki tulokset ovat lineaarisesti skaalattavissa Hielscherin ultraääniprosessorien suunnittelun ansiosta, jotka ylläpitävät jatkuvaa energiaintensiteettiä skaalauksen aikana. Tämä tekee siirtymisestä pöytäkoneista jatkuviin teollisuusjärjestelmiin sekä teknisesti toteuttamiskelpoista että taloudellisesti houkuttelevaa.
Tämä tutkimus lisää kasvavaa näyttöä, joka tukee korkean intensiteetin ultraääntä kestävänä, ei-termisenä käsittelymenetelmänä. Havaitut yhdistetyt hyödyt – ravinteiden parantaminen, parantunut antioksidanttikapasiteetti ja optimoidut aistinvaraiset ominaisuudet – korostavat sen arvoa toiminnallisten juomien kehittämisessä.
Mitä tämä tarkoittaa teollisuudelle?
Hielscherin kaltaisten skaalautuvien teknologia-alustojen avulla mehunvalmistajat voivat nyt harkita sonikaatiota paitsi vaihtoehtona myös päivityksenä – sekä tuotteiden laadun että kuluttajien terveyden kannalta.
- korkea hyötysuhde
- Uusinta teknologiaa
- luotettavuus & rotevuus
- säädettävä, tarkka prosessinohjaus
- erä & Inline
- mille tahansa tilavuudelle
- Älykäs ohjelmisto
- älykkäät ominaisuudet (esim. ohjelmoitava, dataprotokolla, kaukosäädin)
- Helppo ja turvallinen käyttää
- vähän huoltoa vaativa
- CIP (puhdas paikan päällä)
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| 15-150L | 3 - 15L / min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000hdT |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000hdT |
Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa
Hielscher-ultraääniastiat ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.
Ultraääni elintarvikkeiden homogenisaattori UIP16000 elintarvikkeiden ja juomien teolliseen jalostukseen.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Usein Kysytyt Kysymykset
Miten mehut säilyvät?
Mehut säilötään tyypillisesti lämpöpastöroinnilla, jossa lämpö inaktivoi pilaantuvia mikro-organismeja ja entsyymejä. Vaihtoehtoisia menetelmiä ovat korkeapainekäsittely (HPP), sonikaatio, pulssisähkökentät (PEF) ja kemialliset säilöntäaineet, kuten sorbaatit tai bentsoaatit. Näillä lähestymistavoilla pyritään pidentämään säilyvyyttä säilyttäen samalla turvallisuus ja aistinvarainen laatu.
Lue lisää ultraäänimehun säilönnästä!
Miksi ei-terminen mehun käsittely on hyödyllistä?
Ei-terminen käsittely - kuten HPP, PEF tai ultrasonication - minimoi lämpöherkkien ravintoaineiden, makujen ja bioaktiivisten yhdisteiden lämpöhajoamisen. Se mahdollistaa mikrobien inaktivoinnin säilyttäen samalla ravitsemuksellisen laadun ja aistinvaraiset ominaisuudet, mikä tarjoaa puhtaamman vaihtoehdon perinteisille lämpökäsittelyille. Lue lisää ultraääniavusteisen HPP-mehun säilöntäeduista!
Ovatko steviaa sisältävät juomat terveellisiä?
FDA on yleisesti tunnustanut Stevia, luonnollinen ei-ravitseva makeutusaine, joka on johdettu Stevia rebaudianasta, turvalliseksi (GRAS). Sen kaloripitoisuus on mitätön, eikä se nosta verensokeria tai insuliinitasoja, joten se on sopiva vaihtoehto diabeetikoille tai niille, jotka haluavat vähentää sokerin saantia. Terveyshyödyt riippuvat kuitenkin juoman yleisestä koostumuksesta – stevialla makeutetut juomat voivat silti sisältää lisäaineita tai niistä voi puuttua ravintoarvoa.
Lue lisää ultraäänistevian uuttamisesta!
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.