Sonication pour la conservation des jus et l’enrichissement nutritionnel
Dans la transformation alimentaire moderne, préserver la fraîcheur tout en améliorant la valeur nutritionnelle constitue un défi central. L’ultrasonication haute performance – à l’aide de sonicateurs à sonde – s’impose comme une méthode de traitement non thermique performante. Cet article présente les résultats d’une étude scientifique examinant comment le profil nutritionnel d’un jus de fraise sucré avec Stevia rebaudiana est amélioré par les processeurs à ultrasons Hielscher.
Points clés : La sonication augmente la teneur en composés phénoliques, les taux de flavonoïdes et la capacité antioxydante – le tout dans des conditions extrapolables adaptées à un déploiement industriel.
Pourquoi remplacer la chaleur par les ultrasons ?
La pasteurisation traditionnelle peut dégrader des composés thermolabiles comme les polyphénols et les flavonoïdes. L’ultrasonication, en revanche, est une technique de traitement non thermique qui utilise la cavitation acoustique pour favoriser la rupture cellulaire et la diffusion moléculaire sans dommages thermiques.
Conservation des jus et extraction des nutriments par ultrasons
Une étude récente évaluée par des pairs de Šic Žlabur et al. (2019), publiée dans la revue « Molecules » apporte des preuves solides de l’efficacité des ultrasons de haute intensité, au moyen du sonicateur Hielscher modèle UP400St, pour le traitement d’un jus de fraise sucré avec Stevia rebaudiana. Ces résultats ont des implications importantes pour la transformation industrielle des jus, étant donné que les conditions expérimentales sont extrapolables de manière linéaire avec les systèmes à ultrasons 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
- Extrapolable et économe en énergie
- Procédé clean label, sans additifs
Le dispositif expérimental : sonication de jus
L’étude a utilisé un processeur à ultrasons Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) pour traiter du jus de fraise en présence de poudre de stévia verte.
Les chercheurs ont évalué les effets de la sonication par sonde sous différentes amplitudes (50%, 75%, 100%), différents diamètres de sonde (sonotrode S24d7 avec une pointe de 7 mm et S24d22 avec une pointe de 22 mm) et différentes durées de sonication (15, 20 et 25 minutes). Parmi toutes les conditions testées, le traitement le plus intense – amplitude de 100%, sonde de 22 mm, 25 minutes – a donné les résultats les plus marqués.
Aperçu des résultats – traitement des jus par ultrasons
Teneur en composés phénoliques totaux (TPC) améliorée
Les jus soniqués ont présenté une TPC jusqu’à 23% plus élevée qu’avec une sonication douce et 18% plus élevée que les jus non soniqués contenant de la stévia.
| Échantillon | TPC (mg GAE/L) | Flavonoïdes (mg GAE/L) | Capacité antioxydante (mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| Témoin | 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 : soniqué avec une 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 en composés phénoliques totaux (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.
Parmi les principaux composés phénoliques renforcés figuraient la lutéoline, l’apigénine, la quercétine, la myricétine et le kaempférol, avec des augmentations d’un facteur 3 à 7.
La capacité antioxydante (mesurée par le test ABTS) a également augmenté, témoignant de la hausse des composés bioactifs.
Acides phénoliques et profil des flavonoïdes
Les ultrasons ont permis une extraction supérieure d’acides phénoliques tels que le pyrogallol et le 4-méthylcatéchol, le pyrogallol atteignant près de 2 mg/g dans le jus le plus intensément soniqué – soit plus de 3,5× plus que dans les équivalents non soniqués.
La formation de radicaux hydroxyles lors de la cavitation acoustique contribue probablement à une hydroxylation accrue et à la libération de composés phénoliques, ce qui concorde avec de précédentes études mécanistiques sur l’extraction par ultrasons.
Pouvoir sucrant amélioré et bénéfices fonctionnels
Fait notable, l’étude a examiné les glycosides de stéviol, en particulier le stévioside et le rébaudioside A (Reb A) – les principaux édulcorants de Stevia rebaudiana. La sonication a nettement augmenté leurs concentrations :
- La teneur en stévioside a augmenté de 61%.
- La teneur en Reb A a doublé (+114%).
Cette amélioration est bénéfique non seulement du point de vue du pouvoir sucrant, mais aussi d’un point de vue sensoriel et métabolique. Des teneurs plus élevées en Reb A améliorent l’agrément gustatif en réduisant l’amertume souvent associée au stévioside.
Traitement des jus par ultrasons : pertinence industrielle et extrapolation
Les sonicateurs Hielscher permettent un contrôle précis de tous les paramètres importants du procédé. Ainsi, tous les résultats sont extrapolables de manière linéaire, grâce à la conception des processeurs à ultrasons Hielscher, qui maintiennent une intensité énergétique constante lors de la mise à l’échelle. La transition des systèmes de paillasse vers des systèmes industriels continus est ainsi à la fois techniquement réalisable et économiquement intéressante.
Cette étude s’ajoute à un nombre croissant de preuves en faveur des ultrasons de haute intensité comme méthode de traitement durable et non thermique. Les avantages combinés observés – enrichissement nutritionnel, capacité antioxydante améliorée et propriétés sensorielles optimisées – soulignent leur intérêt pour le développement de boissons fonctionnelles.
Alors, qu’est-ce que cela signifie pour l’industrie ?
Grâce à des plateformes technologiques extrapolables comme celles de Hielscher, les fabricants de jus peuvent désormais considérer la sonication non pas simplement comme une alternative, mais comme une amélioration – à la fois pour la qualité des produits et pour la santé des consommateurs.
- haute efficacité
- technologie de pointe
- fiabilité & robustesse
- contrôle de procédé précis et réglable
- en batch & en ligne
- pour tout volume
- logiciel intelligent
- fonctionnalités intelligentes (p. ex. programmation, enregistrement des données, commande à distance)
- utilisation simple et sûre
- faible maintenance
- CIP (nettoyage en place)
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicateurs :
| Volume du lot | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 à 20L | 0,2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 à 150L | 3 à 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 à 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | supérieur | cluster de UIP16000hdT |
Conception, fabrication et conseil – qualité Made in Germany
Les ultrasonicateurs Hielscher sont réputés pour leurs normes de qualité et de conception les plus élevées. Leur robustesse et leur facilité d’utilisation permettent une intégration harmonieuse de nos ultrasonicateurs dans les installations industrielles. Les ultrasonicateurs Hielscher font facilement face aux conditions difficiles et aux environnements exigeants.
Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et accorde une importance particulière à des ultrasonicateurs haute performance alliant technologie de pointe et convivialité. Bien entendu, les ultrasonicateurs Hielscher sont conformes CE et répondent aux exigences UL, CSA et RoHs.
Homogénéisateur alimentaire à ultrasons UIP16000 pour la transformation industrielle des aliments et des boissons.
Bibliographie / Références
- 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.
Questions fréquentes
Comment les jus sont-ils conservés ?
Les jus sont généralement conservés par pasteurisation thermique, la chaleur inactivant les micro-organismes d’altération et les enzymes. Les méthodes alternatives comprennent le traitement par haute pression (HPP), la sonication, les champs électriques pulsés (PEF) et les conservateurs chimiques tels que les sorbates ou les benzoates. Ces approches visent à prolonger la durée de conservation tout en préservant la sécurité et la qualité sensorielle.
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Pourquoi le traitement non thermique des jus est-il avantageux ?
Le traitement non thermique – comme la HPP, les PEF ou l’ultrasonication – minimise la dégradation thermique des nutriments, arômes et composés bioactifs sensibles à la chaleur. Il permet l’inactivation microbienne tout en préservant la qualité nutritionnelle et les caractéristiques sensorielles, offrant une alternative plus « clean label » aux traitements thermiques conventionnels. En savoir plus sur les avantages de la conservation des jus par HPP assistée par ultrasons !
Les boissons à la stévia sont-elles saines ?
La stévia, un édulcorant naturel non nutritif dérivé de Stevia rebaudiana, est généralement reconnue comme sûre (GRAS) par la FDA. Son apport calorique est négligeable et elle n’augmente ni la glycémie ni l’insulinémie, ce qui en fait une alternative adaptée aux personnes diabétiques ou à celles qui cherchent à réduire leur consommation de sucre. Cependant, les bénéfices pour la santé dépendent de la composition globale de la boisson – les boissons sucrées à la stévia peuvent tout de même contenir des additifs ou manquer de valeur nutritionnelle.
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