Sonication pour la conservation des jus et l'amélioration des nutriments

Dans la transformation moderne des aliments, la préservation de la fraîcheur tout en améliorant la valeur nutritionnelle est un défi majeur. L'ultrasonication à haute performance - utilisant des sonicateurs à sonde - s'est imposée comme une puissante méthode de traitement non thermique. Cet article présente les résultats d'une étude scientifique portant sur l'amélioration du profil nutritionnel du jus de fraise édulcoré à la stévia rebaudiana par des processeurs ultrasoniques Hielscher.

Aperçu des principaux éléments : La sonication augmente la teneur en composés phénoliques, les niveaux de flavonoïdes et la capacité antioxydante, le tout dans des conditions évolutives adaptées à un déploiement industriel.

Pourquoi remplacer la chaleur par des ultrasons ?

La pasteurisation traditionnelle peut dégrader les composés thermolabiles tels que les polyphénols et les flavonoïdes. L'ultrasonication, en revanche, est une technique de traitement non thermique qui utilise la cavitation acoustique pour améliorer la désintégration des cellules et la diffusion moléculaire sans dommage thermique.

Une étude récente de Šic Žlabur et al. (2019) publiée dans la revue “Molecules” fournit des preuves solides de l'efficacité des ultrasons à haute intensité, en utilisant le sonicateur Hielscher modèle UP400St, pour traiter le jus de fraise édulcoré avec Stevia rebaudiana. Les résultats ont des implications significatives pour le traitement industriel des jus, étant donné que les conditions expérimentales sont linéairement extensibles avec les systèmes ultrasoniques Hielscher utilisés.

Avantages du traitement des jus par ultrasons :

• Extraction améliorée des composés bioactifs
• Préservation de la saveur et de la couleur
• Réduction de la charge microbienne
• Évolutif et économe en énergie
• Processus sans additif et sans label

Le dispositif expérimental : Sonication du jus

L'étude a utilisé un processeur à ultrasons Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) pour traiter le jus de fraise en présence de poudre de stévia verte.
Les chercheurs ont évalué les effets de la sonication par sonique sous différentes amplitudes (50 %, 75 %, 100 %), diamètres de sonde (sonotrode S24d7 de 7 mm et S24d22 avec une pointe de 22 mm) et temps de sonication (15, 20 et 25 minutes). Dans toutes les conditions testées, le traitement le plus intense (amplitude de 100 %, sonde de 22 mm, 25 minutes) a donné les résultats les plus prononcés.

Aperçu des résultats – Traitement des jus par ultrasons

Amélioration de la teneur totale en phénols (TPC)

Les jus soniqués ont montré une TPC jusqu’à 23 % plus élevée par rapport à la sonication douce et 18 % plus élevée que les jus non soniques avec de la stévia.

C18 : Soniqué avec sonde de 22 mm, amplitude de 100 %, 25 minutes
Tableau : Effet de la sonication sur la teneur en composés phénoliques et l'activité antioxydante

 
La teneur totale en phénols (TPC) a augmenté de 23 % par rapport à la sonication la plus douce et de 18 % par rapport aux échantillons non soniqués contenant de la stévia.
Les principaux composés phénoliques améliorés sont la lutéoline, l'apigénine, la quercétine, la myricétine et le kaempférol, avec des augmentations allant de 3 à 7 fois.
La capacité antioxydante (via le test ABTS) a également augmenté, ce qui témoigne de l'augmentation des substances bioactives.

Profil des acides phénoliques et des flavonoïdes

Les ultrasons ont permis une meilleure extraction des acides phénoliques tels que le pyrogallol et le 4-méthyl-catéchol, le pyrogallol atteignant près de 2 mg/g dans le jus le plus intensément sonifié, soit plus de 3,5 fois plus que dans les jus non sonifiés.

La formation de radicaux hydroxyles pendant la cavitation acoustique contribue probablement à l'amélioration de l'hydroxylation et à la libération des composés phénoliques, ce qui correspond à des études mécanistes antérieures sur l'extraction par ultrasons.

Un goût sucré amélioré avec des avantages fonctionnels

L'étude a notamment porté sur les glycosides de stéviol, en particulier le stévioside et le rebaudioside A (Reb A), les principaux édulcorants de la Stevia rebaudiana. La sonication a considérablement augmenté leurs concentrations :

• La teneur en stévioside a augmenté de 61 %.
• La teneur en Reb A a doublé (+114 %).

Cette amélioration n'est pas seulement bénéfique du point de vue du goût sucré, mais aussi du point de vue sensoriel et métabolique. Des niveaux plus élevés de Reb A améliorent la palatabilité en réduisant l'amertume souvent associée au stévioside.

Traitement ultrasonique des jus de fruits : Pertinence industrielle et évolutivité

Les sonicateurs Hielscher permettent un contrôle précis de tous les paramètres importants du processus. Ainsi, tous les résultats sont linéairement extensibles, grâce à la conception des processeurs à ultrasons Hielscher, qui maintiennent une intensité énergétique constante pendant l'extensibilité. Cela rend la transition du banc d'essai aux systèmes industriels continus à la fois techniquement faisable et économiquement attrayante.

Cette étude vient s'ajouter à un nombre croissant de preuves en faveur des ultrasons de haute intensité en tant que méthode de traitement durable et non thermique. Les avantages combinés observés - amélioration des nutriments, de la capacité antioxydante et des propriétés sensorielles - soulignent la valeur de cette méthode dans le développement de boissons fonctionnelles.

Qu'est-ce que cela signifie pour l'industrie ?
Grâce à des plates-formes technologiques évolutives comme celles de Hielscher, les fabricants de jus peuvent désormais envisager la sonication non pas comme une simple alternative, mais comme une amélioration, à la fois pour la qualité du produit et pour la santé du consommateur.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :

Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany

Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.