מיצוי סטיביה ללא ממסים באמצעות אולטרסאונד

המיצוי המקובל של הרכיבים המתוקים, כגון גליקוזידים של סטיביה, מתוך Stevia rebaudiana נעשה באמצעות ממסים רעילים. כדי לקבל מוצר מזון בריא ואיכותי, נדרשת שיטת מיצוי ללא ממסים. טכניקת המיצוי האולטרסוני מונעת את השימוש בממסים ומשיגה תפוקות מיצוי גבוהות מאוד בזמן עיבוד קצר. בכך מצטיין המיצוי האולטרסוני של סטיביה ביעילות יוצאת דופן ובידידותיות לסביבה.

תמציות בריאות באמצעות מיצוי אולטרסוני

ממתיקי סטיביה אמורים להיות מוצר מועיל לבריאות המופק מעלי הצמח Stevia rebaudiana Bertoni, והם משמשים כממתיק נטול קלוריות. המתיקות נובעת מגליקוזידים דיטרפניים, המתוקים בערך פי 300 מסוכרוז.
תכולת הגליקוזידים של stevia rebaudiana Bertoni מורכבת מסטיביוזיד (5–10%), רבאודיוזיד A‏ (2–4%), רבאודיוזיד C‏ (1–2%), דולקוזיד A‏ (0.5–1%), רבאודיוזיד B, רבאודיוזיד D ורבאודיוזיד E. בניגוד לגליקוזידים האחרים, rebaudiana A מתאפיין בהיעדר מרירות. לכן, rebaudiana A הוא התרכובת המבוקשת ביותר למיצוי מעלי הסטיביה. מיצוי אולטרסוני מסייע במיצוי סטיביוזידים ורבאודיוזידים בטוהר גבוה. מיצוי אולטרסוני של גליקוזידים של סטיביול ניתן לביצוע בקלות במים ומניב תפוקות גבוהות בקצב מיצוי גבוה מאוד. בשל טמפרטורת המיצוי הנמוכה יחסית שבין 60°C ל־80°C, המיצוי עדין ומונע את פירוק התמציות.

מאז שאושרה הסטיביה כממתיק, גדל במידה ניכרת הביקוש לתחליף הסוכר הטבעי ונטול הקלוריות. כדי לספק את מוצרי הסטיביה המבוקשים, יש להרחיב את כושר הייצור המסחרי. אולטרסאונד הוא שיטה מוכחת להגברת המיצוי.

יתרונות המיצוי האולטרסוני:

• ללא ממסים, למשל במים
• תפוקות גבוהות יותר
• קצבי מיצוי גבוהים
• חיסכון בזמן
• חיסכון בעלויות
• בטוח
• ידידותי לסביבה
• עיבוד במנות או בקו

מיצוי אולטרסוני של סטיביה: תוצאות מחקרים

Carbonell-Capella ועמיתיו (2016) השוו טכניקות מיצוי שונות למיצוי סטיביוזידים ורבאודיוזידים. שיעור ההשבה הגבוה ביותר של סטיביוזיד התקבל במיצוי אולטרסוני באמצעות UP400S (ראו תמונה משמאל), תוך שימוש במים כממס, והיה גבוה פי 3.5 בהשוואה לשיטת הדיפוזיה המסורתית ופי 1.5 בהשוואה לדגימות סטיביה טחונות. במחקר זה הורחפו עלי סטיביה (6 g) במים (180 g) ב־208C, ביחס מוצק/נוזל של 1:30 (w/w). המיצוי האולטרסוני בוצע באמצעות מעבד אולטרסוני UP400S‏ (Hielscher GmbH, גרמניה), הפועל בהספק של 400 W ובתדר של 24 kHz. לצורך הניסויים, צוות המחקר של Carbonell-Capella קבע את המשרעת ל־100%, במצב סוניקציה רציף. סונוטרודה מטיטניום מדגם H22, בקוטר של 22 mm ובאורך של 100 mm, הותקנה כדי להעביר את גלי האולטרסאונד אל הדגימה. הגשוש הוטבל בתערובת המכילה 6 g של עלי סטיביה המורחפים ב־180 g של מים או אתנול/מים (50%), בבקבוק זכוכית צר־צוואר (בקיבולת של 1,000 mL). הדגימות הוטבלו באמבט קירור כדי למנוע התחממות הנגרמת מסוניקציה, והטמפרטורה נשמרה תמיד מתחת ל־50ºC). סך האנרגיה הסגולית שהושקעה (W_spec, ביחידות kJ/kg) חושב על ידי הכפלת הספק המחולל (400 J/s)‏ (Power) במשך הטיפול הכולל (sec), וחלוקת התוצאה במסת המוצר (kg). אנרגיית האולטרסאונד הייתה 178 kJ/kg (עבור t_US = 80 sec.)
(ראו Carbonell-Capella ועמיתיו 2016)
Sic-Zlabur ועמיתיו, (2015) חקרו את המיצוי של גליקוזידים של סטיביול לצד רכיבים פונקציונליים אחרים מעלי סטיביה, והסיקו כי מיצוי אולטרסוני הוא טכנולוגיה ידידותית לסביבה שעשויה לשמש למיצוי תרכובות פונקציונליות מעלי סטיביה, בזמן טיפול קצר במידה ניכרת ובצריכת אנרגיה נמוכה יותר בהשוואה למיצוי המקובל.

Liu ועמיתיו (2010) חקרו את המיצוי האולטרסוני של כלל הפחמימות מתוך Stevia rebaudiana Bertoni. כדי למקסם את תפוקת כלל הפחמימות מתוך Stevia rebaudiana Bertoni, שימשה סטיביה מהסוג LUYU-131 כדגימות. מתודולוגיית משטח התגובה (RSM) שימשה למיטוב תנאי המיצוי בסיוע אולטרסאונד. התוצאות הצביעו על כך שתנאי המיצוי המיטביים היו טמפרטורת מיצוי של 68°C, הספק אולטרסוני של 60 W וזמן מיצוי של 32 min. באמצעות המיצוי בסיוע אולטרסאונד, תפוקת התמציות גדלה פי 1.5 בטמפרטורת המיצוי הנמוכה יותר (68°C), וזמן המיצוי (32 min.) התקצר במידה ניכרת בהשוואה למיצוי הקלאסי. ניתוח הרכיבים בתמציות הגולמיות העלה כי הכמות היחסית של רבאודיוזיד A גדלה בתמציות שהופקו בסיוע אולטרסאונד בהשוואה לתמציות שהתקבלו בתהליך הקלאסי, וכי התמציות שהופקו בסיוע אולטרסאונד היו בעלות איכות טובה יותר.
Alupului ו־Lavric‏ (2008) מאשרים במחקרם את היעילות העדיפה של מיצוי סטיביה באולטרסאונד, ומציינים כי מיצוי סטיביוזיד מתוך Stevia rebaudiana באמצעות אולטרסאונד מביא לשיפור של פי מאתיים בפריון בהשוואה להשריה המקובלת, וכן לזמן טיפול קצר יותר. (ראו Alupului A., Lavric V., 2008)

עיבוד המשך אולטרסוני של סטיביוזידים

אולטרסאונד הוא שיטה אמינה לערבוב, למיזוג ולהומוגניזציה, ולכן נעשה בו שימוש תכוף במהלך גיבוש הפורמולציה והרכבת המוצר הסופי. כאשר יש להמיס את תמצית הסטיביה בנוזל, אולטרסאונד הוא טכניקה מהירה ויעילה להכנת תערובת הומוגנית – ללא תלות בצמיגות. תהליך המסה באולטרסאונד מאפשר להכין תמיסות ברמת רוויה גבוהה ואף תמיסות בעלות רוויית־יתר.

מערכות מיצוי אולטרסוני

מגוון המוצרים של Hielscher נותן מענה לצורכיכם – בין שברצונכם לבצע מיצוי בנפחים קטנים ובינוניים לצורכי אנליזה ומחקר ובין שברצונכם לבצע מיצוי בקנה מידה של ייצור מסחרי גדול. מגוון המכשירים האולטרסוניים שלנו כולל מכשירים אולטרסוניים למעבדה, מערכות שולחניות למחקר ופיתוח ולמתקני פיילוט, וכן מערכות אולטרסוניות תעשייתיות בהספק גבוה של עד 16,000 ואט ליחידה בודדת, שניתן לשלב בקלות באשכולות ולהתקין במכולות. המבחר הרחב שלנו של אביזרים אולטרסוניים, כגון סונוטרודה, תאי זרימה, ריאקטורים ומגבירי משרעת, מאפשר לקבוע את התצורה המיטבית של המערכת המתאימה באופן מושלם לצורכי הלקוח.

השקעה

כל המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מיועדים לפעולה 24/7 , כלומר הציוד שלנו מאפשר החזר מהיר על ההשקעה (RoI). Alupului ועמיתיו (2009) מצאו במחקרם כי אין להתעלם מההצדקה הכלכלית לשימוש באולטרסאונד בעוצמה גבוהה כשיטה בעלות נמוכה יחסית. נוסף על כך, מיצוי אולטרסוני הוא טכניקה משכנעת בזכות פשטות השימוש ויעילותו הניכרת.