Ստևիայի էքստրակցիա ուլտրաձայնով՝ առանց լուծիչների
Stevia rebaudiana բույսից քաղցր բաղադրիչների, օրինակ՝ ստևիոգլիկոզիդների սովորական էքստրակցիայի համար օգտագործվում են թունավոր լուծիչներ։ Առողջարար, բարձրորակ սննդամթերք ստանալու համար անհրաժեշտ է առանց լուծիչների էքստրակցիայի մեթոդ։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի տեխնիկան թույլ է տալիս խուսափել լուծիչների օգտագործումից՝ մշակման կարճ ժամանակում ապահովելով էքստրակցիայի շատ բարձր ելքեր։ Այսպիսով, ստևիայի ուլտրաձայնային էքստրակցիան աչքի է ընկնում բացառիկ արդյունավետությամբ և շրջակա միջավայրի նկատմամբ բարենպաստությամբ։
Առողջարար էքստրակտներ՝ ուլտրաձայնային էքստրակցիայով
Ստևիայի քաղցրացուցիչները համարվում են առողջության համար օգտակար արտադրանք, որը պատրաստվում է Stevia rebaudiana Bertoni խոտաբույսի տերևներից և օգտագործվում է որպես զրոյական կալորիականությամբ քաղցրացուցիչ։ Քաղցրությունը պայմանավորված է դիտերպենային գլիկոզիդներով, որոնք սախարոզից մոտ 300 անգամ քաղցր են։
Stevia rebaudiana Bertoni բույսի գլիկոզիդային կազմը ներառում է ստևիոզիդ (5–10%), ռեբաուդիոզիդ A (2–4%), ռեբաուդիոզիդ C (1–2%), դուլկոզիդ A (0,5–1%), ռեբաուդիոզիդ B, ռեբաուդիոզիդ D և ռեբաուդիոզիդ E։ Ի տարբերություն մյուս գլիկոզիդների՝ rebaudiana A միացությունը բնութագրվում է դառնության բացակայությամբ։ Ուստի rebaudiana A միացությունը ստևիայի տերևներից ստացման առավել նպատակադրված միացությունն է։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան նպաստում է բարձր մաքրության ստևիոզիդների և ռեբաուդիոզիդների ստացմանը։ Ստևիոլի գլիկոզիդների ուլտրաձայնային էքստրակցիան կարելի է հեշտությամբ իրականացնել ջրում՝ ապահովելով բարձր ելքեր և էքստրակցիայի շատ բարձր արագություն։ Համեմատաբար ցածր էքստրակցիոն ջերմաստիճանը՝ 60°C և 80°C միջակայքում, մեղմ ազդեցություն ունի, ինչի շնորհիվ կանխվում է էքստրակտների քայքայումը։
SonoStation – Ուլտրաձայնային մշակման ամբողջական կայանք՝ կազմված բաքից, պոմպից, խառնիչից և ուլտրաձայնային սարքից
Ստևիան որպես քաղցրացուցիչ հաստատվելուց հետո շաքարի բնական, կալորիաներից զուրկ փոխարինիչի պահանջարկը զգալիորեն աճել է։ Պահանջվող ստևիայի արտադրանքն ապահովելու համար պետք է ընդլայնել առևտրային արտադրության հզորությունները։ Ուլտրաձայնը փորձված մեթոդ է՝ էքստրակցիան ինտենսիվացնելու համար.
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի առավելությունները՝
- առանց լուծիչների, օրինակ՝ ջրում
- ավելի բարձր ելքեր
- էքստրակցիայի բարձր արագություններ
- ժամանակի խնայողություն
- ծախսերի խնայողություն
- անվտանգ
- շրջակա միջավայրի նկատմամբ բարենպաստ
- խմբաքանակային կամ հոսքագծային մշակում
Ստևիայի ուլտրաձայնային էքստրակցիա. հետազոտությունների արդյունքներ
Carbonell-Capella և համահեղինակները (2016) համեմատել են ստևիոզիդների և ռեբաուդիոզիդների էքստրակցիայի տարբեր տեխնիկաներ։ Ստևիոզիդի ստացման ամենաբարձր ելքը գրանցվել է UP400S սարքով ուլտրաձայնային էքստրակցիա կիրառելիս (տե՛ս ձախ կողմի պատկերը)՝ որպես լուծիչ օգտագործելով ջուր. այն 3,5 անգամ բարձր էր ավանդական դիֆուզիոն մեթոդի համեմատ և 1,5 անգամ բարձր՝ ստևիայի աղացած նմուշների համեմատ։ Այս հետազոտությունում ստևիայի տերևները (6 g) կախույթացվել են ջրում (180 g)՝ 208C պայմաններում, պինդ նյութ/հեղուկ 1:30 (w/w) հարաբերակցությամբ։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի համար կիրառվել է UP400S ուլտրաձայնային պրոցեսորը (Hielscher GmbH, Գերմանիա), որն աշխատում էր 400 W հզորությամբ և 24 kHz հաճախականությամբ։ Փորձերի համար Carbonell-Capella հետազոտական խումբը սահմանել է 100% ամպլիտուդ՝ ուլտրաձայնային մշակման անընդհատ ռեժիմով։ Նմուշին ուլտրաձայնային ալիքներ հաղորդելու համար տեղադրվել է տիտանե H22 սոնոտրոդ՝ 22 mm տրամագծով և 100 mm երկարությամբ։ Զոնդը ընկղմվել է նեղավիզ ապակե կոլբայում (տարողությունը՝ 1 000 mL) գտնվող խառնուրդի մեջ, որը պարունակում էր 180 g ջրում կամ էթանոլ/ջուր (50%) խառնուրդում կախույթացված 6 g ստևիայի տերևներ։ Ուլտրաձայնային մշակմամբ առաջացող տաքացումը կանխելու համար նմուշներն ընկղմվել են սառեցնող բաղնիքի մեջ, և ջերմաստիճանը մշտապես պահվել է 50ºC-ից ցածր)։ Ընդհանուր տեսակարար էներգիայի ներմուծումը (Wspec, kJ/kg միավորով) հաշվարկվել է՝ գեներատորի հզորությունը (400 J/s) (հզորություն) բազմապատկելով մշակման ընդհանուր տևողությամբ (sec) և բաժանելով արտադրանքի զանգվածի վրա (kg)։ Ուլտրաձայնային էներգիան կազմել է 178 kJ/kg (երբ tUS = 80 sec.)
(տե՛ս Carbonell-Capella և համահեղինակներ, 2016)
Sic-Zlabur և համահեղինակները (2015) ուսումնասիրել են ստևիայի տերևներից ստևիոլի գլիկոզիդների՝ այլ ֆունկցիոնալ բաղադրիչների հետ միասին էքստրակցիան և եզրակացրել, որ ուլտրաձայնային էքստրակցիան շրջակա միջավայրի նկատմամբ բարենպաստ տեխնոլոգիա է, որը կարող է օգտագործվել ստևիայի տերևներից ֆունկցիոնալ միացությունների էքստրակցիայի համար՝ սովորական էքստրակցիայի համեմատ մշակման զգալիորեն ավելի կարճ ժամանակով և էներգիայի ավելի ցածր սպառմամբ։
Liu և համահեղինակները (2010) ուսումնասիրել են Stevia rebaudiana Bertoni բույսից ընդհանուր ածխաջրերի ուլտրաձայնային էքստրակցիան։ Stevia rebaudiana Bertoni բույսից ընդհանուր ածխաջրերի ստացման ելքն առավելագույնի հասցնելու համար որպես նմուշներ օգտագործվել է LUYU-131 տեսակի ստևիա։ Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ էքստրակցիայի պայմանները օպտիմալացնելու համար կիրառվել է արձագանքման մակերևույթի մեթոդաբանությունը (RSM)։ Արդյունքները ցույց են տվել, որ էքստրակցիայի օպտիմալ պայմաններն էին 68°C էքստրակցիոն ջերմաստիճանը, 60 W ակուստիկ հզորությունը և 32 min էքստրակցիայի ժամանակը։ Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ էքստրակցիա կիրառելիս էքստրակտների ելքն աճել է 1,5 անգամ՝ էքստրակցիայի ավելի ցածր ջերմաստիճանում (68°C), իսկ էքստրակցիայի ժամանակը (32 min.) զգալիորեն կրճատվել է դասական էքստրակցիայի համեմատ։ Չմաքրված էքստրակտների բաղադրիչների վերլուծությունը ցույց է տվել, որ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ ստացված էքստրակտներում ռեբաուդիոզիդ A-ի հարաբերական քանակն աճել է դասական եղանակով ստացված էքստրակտների համեմատ, և ուլտրաձայնի օժանդակությամբ ստացված էքստրակտներն ունեցել են ավելի լավ որակ։
Alupului և Lavric (2008) իրենց հետազոտությունում հաստատում են ստևիայի ուլտրաձայնային էքստրակցիայի առավել բարձր արդյունավետությունը՝ նշելով, որ Stevia rebaudiana բույսից ուլտրաձայնով հարուցվող ստևիոզիդի էքստրակցիան սովորական թրջման համեմատ ապահովում է երկու հարյուր անգամ ավելի բարձր արտադրողականություն, ինչպես նաև մշակման ավելի կարճ ժամանակ։ (տե՛ս Alupului A., Lavric V., 2008)
Ստևիոզիդների ուլտրաձայնային հետմշակում
Ուլտրաձայնը հուսալի մեթոդ է խառնելու, խառնուրդներ պատրաստելու և հոմոգենացնելու համար, ուստի ուլտրաձայնը հաճախ կիրառվում է վերջնական արտադրանքի բաղադրակազմի մշակման և բաղադրիչների համակցման ընթացքում։ Երբ ստևիայի էքստրակտը պետք է լուծել հեղուկում, ուլտրաձայնը համասեռ խառնուրդ պատրաստելու արագ և արդյունավետ տեխնիկա է՝ անկախ մածուցիկությունից։ Ուլտրաձայնային լուծումը թույլ է տալիս պատրաստել բարձր հագեցվածությամբ և նույնիսկ գերհագեցած լուծույթներ։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի համակարգեր
Hielscher ընկերության արտադրատեսականին բավարարում է ձեր կարիքները՝ անկախ նրանից՝ ցանկանում եք անալիզի և հետազոտության համար փոքր ու միջին ծավալների էքստրակցիա կատարել, թե էքստրակցիա իրականացնել առևտրային արտադրության մեծ մասշտաբով։ Ուլտրաձայնային սարքերի մեր արտադրատեսականին ներառում է ուլտրաձայնային լաբորատոր սարքեր, սեղանադիր համակարգեր՝ հետազոտությունների ու մշակումների և փորձնական արտադրական կայանքների համար, ինչպես նաև արդյունաբերական բարձր հզորության ուլտրաձայնային համակարգեր՝ յուրաքանչյուր առանձին միավորի համար մինչև 16 000 վատտ հզորությամբ, որոնք կարելի է հեշտությամբ միավորել խմբերի և տեղակայել կոնտեյներներում։ Ուլտրաձայնային օժանդակ պարագաների մեր լայն ընտրանին՝ ներառյալ սոնոտրոդները, հոսքային բջիջները, ռեակտորներն ու ամպլիտուդի ուժեղացուցիչները, թույլ է տալիս օպտիմալ կերպով կազմաձևել մեր հաճախորդի կարիքներին կատարելապես համապատասխանող համակարգը։
Ներդրում
Hielscher ընկերության բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը նախատեսված են 24/7 աշխատանքի համար, ինչը նշանակում է, որ մեր սարքավորումն ապահովում է ներդրումների արագ վերադարձ (RoI)։ Alupului և համահեղինակները (2009) իրենց հետազոտության ընթացքում պարզել են, որ չպետք է անտեսել բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնի կիրառման տնտեսական հիմնավորվածությունը՝ որպես համեմատաբար ցածր ծախսերով մեթոդի։ Բացի այդ, ուլտրաձայնային էքստրակցիան համոզիչ տեխնիկա է՝ շնորհիվ իր պարզ կիրառման և զգալի արդյունավետության.
Ստևիոզիդի մոլեկուլային կառուցվածքը։
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Գրականություն / Հղումներ
- Carbonell-Capella, Juana; Šic Žlabur, Jana; Rimac, Suzana; Barba, Francisco; Grimi, Nabil; Koubaa, Mohamed; Brncic, Mladen; Vorobiev, Eugene (2016): Electrotechnologies, microwaves, and ultrasounds combined with binary mixtures of ethanol and water to extract steviol glycosides and antioxidant compounds from Stevia rebaudiana leaves. Journal of Food Processing and Preservation 41, 2016.
- Žlabur, Jana Šic; Voća, Sandra; Dobričević, Nadica; Brnčić, Mladen; Dujmić, Filip; Karlović, Sven (2012): Possibilities of Using High Intensity Ultrasound Technology with Stevia – a Review. Croatian Journal of Food Technology, Biotechnology and Nutrition 7, 2012. 152-158.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Alupului, Ani Toboc; Vasile, Lavric (2008): Artificial Neural Network Modelling of Ultrasound and Microwave Extraction of Bioactive Constituents from Medicinal Plants. Chem. Eng. Trans. 14, 2008. 83–90.
- Liu, Jie; Li, Jin-Wei; Tang, Jian (2010): Ultrasonically assisted extraction of total carbohydrates from Stevia rebaudiana Bertoni and identification of extracts. Food and Bioproducts Processing 88/ 2-3, 2010. 215-221.
- Wang L.; Weller C.L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science and Technology 17, 2006. 300-312.
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
Արժե իմանալ
Ստևիոլի գլիկոզիդներ
Ստևիոլի գլիկոզիդներն այն նյութերն են, որոնք պայմանավորում են ստևիայի տերևների քաղցր համը։ Ստևիոլի այս գլիկոզիդները դիտերպենային միացություններ են։ Դրանք ունեն ստևիոլի մոլեկուլի քիմիական կառուցվածք, որում կարբօքսիլային խմբի ջրածնի ատոմը փոխարինված է գլյուկոզի մոլեկուլով՝ էսթեր առաջացնելով, իսկ հիդրօքսիլային խմբի ջրածինը՝ գլյուկոզի և ռամնոզի համակցություններով՝ ացետալ առաջացնելով։
S. rebaudiana բույսի տերևներում առկա ստևիոլի գլիկոզիդները ներառում են (զանգվածային մոտավոր տոկոսներով)՝
- Ստևիոզիդ (5–10%)
- Ռեբաուդիոզիդ A (2–4%)
- Ռեբաուդիոզիդ C (1–2%)
- Դուլկոզիդ A (0,5–1%)
- Ռեբաուդիոզիդ B
- Ռեբաուդիոզիդ D
- Ռեբաուդիոզիդ E
Ռեբաուդիոզիդ B-ն, ռեբաուդիոզիդ D-ն և ռեբաուդիոզիդ E-ն հանդիպում են միայն չնչին քանակներով։ Բույսից էքստրակցված և որպես ոչ կալորիական քաղցրացուցիչ օգտագործվող՝ առևտրում հասանելի ստևիոլի գլիկոզիդների խառնուրդը հիմնականում բաղկացած է մոտ 80% ստևիոզիդից, 8% ռեբաուդիոզիդ A-ից և 0,6% ռեբաուդիոզիդ C-ից։
Ուլտրաձայնային սարքավորումներ
Հյուսվածքների ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորները հաճախ անվանում են զոնդային ուլտրաձայնային մշակիչ, ուլտրաձայնային լիզատոր, ուլտրաձայնային քայքայիչ, ուլտրաձայնային աղաց, ուլտրաձայնային պատռիչ, ուլտրաձայնային մշակիչ, ուլտրաձայնային մասնատիչ, բջիջների քայքայիչ, ուլտրաձայնային դիսպերսատոր, էմուլգատոր կամ լուծիչ սարք։ Տարբեր անվանումները պայմանավորված են ուլտրաձայնային մշակմամբ իրականացվող բազմազան կիրառություններով։