Sonicazione per la conservazione dei succhi e il miglioramento del valore nutrizionale

Nella moderna lavorazione degli alimenti, preservare la freschezza migliorando al contempo il valore nutrizionale è una sfida centrale. Il trattamento a ultrasuoni ad alte prestazioni – mediante sonicatori a sonda – si è affermato come un potente metodo di lavorazione non termico. Questo articolo presenta i risultati di uno studio scientifico che esamina come i processori a ultrasuoni Hielscher migliorino il profilo nutrizionale del succo di fragola dolcificato con Stevia rebaudiana.

Risultati principali: La sonicazione aumenta il contenuto fenolico, i livelli di flavonoidi e la capacità antiossidante – il tutto in condizioni scalabili adatte all’impiego industriale.

Perché sostituire il calore con gli ultrasuoni?

La pastorizzazione tradizionale può degradare composti termolabili come i polifenoli e i flavonoidi. Il trattamento a ultrasuoni, invece, è una tecnica di lavorazione non termica che utilizza la cavitazione acustica per favorire la disgregazione cellulare e la diffusione molecolare senza danni dovuti al calore.

Un recente studio sottoposto a revisione paritaria di Šic Žlabur et al. (2019), pubblicato sulla rivista “Molecules” fornisce solide prove dell’efficacia degli ultrasuoni ad alta intensità, applicati con il sonicatore Hielscher modello UP400St, nel trattamento del succo di fragola dolcificato con Stevia rebaudiana. I risultati hanno implicazioni significative per la lavorazione industriale dei succhi, poiché le condizioni sperimentali sono scalabili linearmente con i sistemi a ultrasuoni Hielscher utilizzati.

Vantaggi della lavorazione dei succhi mediante ultrasuoni:

• Migliore estrazione dei composti bioattivi
• Conservazione del sapore e del colore
• Riduzione della carica microbica
• Scalabile ed efficiente dal punto di vista energetico
• Processo senza additivi, per un’etichetta pulita

La configurazione sperimentale: sonicazione del succo

Lo studio ha utilizzato un processore a ultrasuoni Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) per trattare il succo di fragola in presenza di polvere di stevia verde.
I ricercatori hanno valutato gli effetti della sonicazione a sonda a diverse ampiezze (50%, 75%, 100%), con diversi diametri della sonda (sonotrodo S24d7 con punta da 7 mm e S24d22 con punta da 22 mm) e tempi di sonicazione (15, 20 e 25 minuti). Tra tutte le condizioni testate, il trattamento più intenso – ampiezza del 100%, sonda da 22 mm, 25 minuti – ha prodotto i risultati più marcati.

Panoramica dei risultati – Lavorazione dei succhi mediante ultrasuoni

Aumento del contenuto fenolico totale (TPC)

I succhi sottoposti a sonicazione hanno mostrato un TPC fino al 23% superiore rispetto a quelli sottoposti a sonicazione lieve e del 18% superiore rispetto ai succhi con stevia non sottoposti a sonicazione.

C18: sottoposto a sonicazione con sonda da 22 mm, ampiezza del 100%, 25 minuti
Tabella: effetto della sonicazione sul contenuto fenolico e sull’attività antiossidante

 
Il contenuto fenolico totale (TPC) è aumentato del 23% rispetto alla sonicazione più lieve e del 18% rispetto ai campioni con stevia non sottoposti a sonicazione.
Tra i principali composti fenolici il cui contenuto è aumentato figuravano luteolina, apigenina, quercetina, miricetina e kaempferolo, con aumenti da 3 a 7 volte.
Anche la capacità antiossidante (misurata mediante saggio ABTS) è aumentata, evidenziando l’incremento dei composti bioattivi.

Acidi fenolici e profilo dei flavonoidi

Gli ultrasuoni hanno consentito una migliore estrazione di acidi fenolici come il pirogallolo e il 4-metilcatecolo, con il pirogallolo che ha raggiunto quasi 2 mg/g nel succo sottoposto alla sonicazione più intensa – un valore oltre 3,5× superiore rispetto ai succhi corrispondenti non sottoposti a sonicazione.

La formazione di radicali ossidrilici durante la cavitazione acustica contribuisce probabilmente a favorire l’idrossilazione e il rilascio dei composti fenolici, in linea con precedenti studi sui meccanismi dell’estrazione a ultrasuoni.

Maggiore dolcezza con benefici funzionali

In particolare, lo studio ha esaminato i glicosidi steviolici, soprattutto lo stevioside e il rebaudioside A (Reb A) – i principali dolcificanti presenti in Stevia rebaudiana. La sonicazione ne ha aumentato significativamente le concentrazioni:

• Il contenuto di stevioside è aumentato del 61%.
• Il contenuto di Reb A è raddoppiato (+114%).

Questo aumento offre benefici non solo in termini di dolcezza, ma anche dal punto di vista sensoriale e metabolico. Livelli più elevati di Reb A migliorano la gradevolezza al palato riducendo l’amarezza spesso associata allo stevioside.

Lavorazione dei succhi mediante ultrasuoni: rilevanza industriale e scalabilità

I sonicatori Hielscher consentono un controllo preciso di tutti i parametri di processo importanti. Tutti i risultati sono quindi scalabili linearmente grazie alla progettazione dei processori a ultrasuoni Hielscher, che mantengono costante l’intensità energetica durante il passaggio a una scala maggiore. Ciò rende il passaggio dai sistemi da banco ai sistemi industriali continui sia tecnicamente fattibile sia economicamente vantaggioso.

Questo studio si aggiunge a un insieme crescente di prove a sostegno degli ultrasuoni ad alta intensità come metodo di lavorazione sostenibile e non termico. I benefici combinati osservati – miglioramento del valore nutrizionale, maggiore capacità antiossidante e ottimizzazione delle proprietà sensoriali – ne sottolineano il valore nello sviluppo di bevande funzionali.

Che cosa significa, quindi, per l’industria?
Con piattaforme tecnologiche scalabili come quelle di Hielscher, i produttori di succhi possono ora considerare la sonicazione non semplicemente come un’alternativa, ma come un miglioramento – sia per la qualità del prodotto sia per la salute dei consumatori.

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:

Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany

I sonicatori Hielscher sono noti per i loro elevatissimi standard di qualità e progettazione. La robustezza e la facilità d’uso consentono un’integrazione agevole dei nostri sonicatori negli impianti industriali. I sonicatori Hielscher affrontano facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.

Hielscher Ultrasonics è un’azienda certificata ISO e pone particolare attenzione ai sonicatori ad alte prestazioni dotati di tecnologia all’avanguardia e facili da usare. Naturalmente, i sonicatori Hielscher sono conformi ai requisiti CE e soddisfano quelli di UL, CSA e RoHs.