超音波による溶媒を使わないステビア抽出

Stevia rebaudianaからステビオール配糖体などの甘味成分を抽出する従来の方法では、有毒な溶媒を使用します。健康的で高品質な食品を得るには、溶媒を使わない抽出方法が必要です。超音波抽出技術は溶媒の使用を回避し、短い処理時間で非常に高い抽出収率を実現します。そのため、超音波によるステビア抽出は、卓越した効率と環境への優しさが特長です。

超音波抽出による健康的な抽出物

ステビア甘味料は、草本植物Stevia rebaudiana Bertoniの葉から作られる、健康に有益とされる製品で、ゼロカロリー甘味料として使用されています。その甘味は、ショ糖の約300倍の甘さを持つジテルペン配糖体によるものです。
Stevia rebaudiana Bertoniに含まれる配糖体は、ステビオシド（5–10%）、レバウジオシドA（2–4%）、レバウジオシドC（1–2%）、ズルコシドA（0.5–1%）、レバウジオシドB、レバウジオシドD、レバウジオシドEで構成されています。他の配糖体とは異なり、rebaudiana Aは苦味がないことが特徴です。そのため、rebaudiana Aはステビアの葉からの抽出で最も重視される化合物です。超音波抽出は、高純度のステビオシド類およびレバウジオシド類の抽出を促進します。 超音波抽出 によるステビオール配糖体の抽出は、水中で容易に実施でき、非常に高い抽出速度で高収率を得られます。比較的 低い抽出温度 である60°C–80°Cは穏やかな条件であり、抽出物の劣化を防ぎます。

ステビアが甘味料として承認されて以来、天然でカロリーのない砂糖代替品への需要が大幅に増加しました。求められるステビア製品を供給するには、商業生産能力の拡大が必要です。超音波は、実績のある 抽出強化の方法です.

超音波抽出の利点：

• 溶媒を使わない抽出（例：水中での抽出）
• より高い収率
• 高い抽出速度
• 時間の節約
• コストの削減
• 安全
• 環境に優しい
• バッチ処理またはインライン処理

超音波によるステビア抽出：研究結果

Carbonell-Capellaら（2016）は、ステビオシド類およびレバウジオシド類の抽出について、さまざまな抽出技術を比較しました。水を溶媒としてUP400S（左の画像参照）による超音波抽出を行った場合に、ステビオシドの回収率が最も高くなり、従来の拡散法の3.5倍、粉砕したステビア試料の1.5倍でした。この研究では、ステビアの葉（6 g）を208Cで水（180 g）に懸濁させ、固液比を1:30（w/w）としました。超音波抽出には、 超音波プロセッサーUP400S（Hielscher GmbH、ドイツ）を使用し、400 W、周波数24 kHzで運転しました。実験では、Carbonell-Capellaの研究チームは振幅を100%に設定し、連続超音波処理モードを使用しました。超音波を試料に結合させるため、直径22 mm、長さ100 mmのチタン製ソノトロードH22を取り付けました。細口ガラスフラスコ（容量1,000 mL）内で、ステビアの葉6 gを水またはエタノール／水（50%）180 gに懸濁させた混合物にプローブを浸しました。超音波処理による加熱を避けるため、試料を冷却浴に浸し、温度を常に50ºC未満に保ちました）。総比エネルギー投入量（W_spec、単位：kJ/kg）は、発振器の出力（400 J/s）（Power）に総処理時間（sec）を乗じ、製品の質量（kg）で除して算出しました。超音波エネルギーは178 kJ/kgでした（t_US = 80 sec.の場合）。
（Carbonell-Capella et al. 2016参照）
Sic-Zlaburら（2015）は、ステビアの葉からステビオール配糖体とその他の機能性成分を抽出する方法を研究しました。その結果、超音波抽出は環境に優しい技術であり、従来の抽出に比べて処理時間が大幅に短く、エネルギー消費量も少ない条件で、ステビアの葉から機能性化合物を抽出するために使用できる可能性があると結論づけました。

Liuら（2010）は、Stevia rebaudiana Bertoniからの総炭水化物の超音波抽出を研究しました。Stevia rebaudiana Bertoniからの総炭水化物の収率を最大化するため、LUYU-131型のステビアを試料として使用しました。超音波支援抽出条件の最適化には、応答曲面法（RSM）を用いました。結果から、最適な抽出条件は、抽出温度68°C、超音波出力60 W、抽出時間32 minであることが示されました。超音波支援抽出を用いることで、 抽出物の収率は 1.5倍に増加し、 より低い抽出温度 （68°C）で抽出でき、抽出時間（32 min.）も従来の抽出に比べて大幅に短縮されました。粗抽出物の成分分析では、従来の方法で得られた抽出物に比べて、超音波支援抽出物中のレバウジオシドAの相対量が増加しており、超音波支援抽出物は より高い品質を示しました。
AlupuluiとLavric（2008）は、研究で超音波によるステビア抽出の優れた効率を確認し、超音波によって誘起されるStevia rebaudianaからのステビオシド抽出では、従来の浸漬法に比べて生産性が二百倍に向上し、処理時間も短くなると述べています。（Alupului A., Lavric V., 2008参照）

ステビオシド類の超音波後処理

超音波は、混合、 ブレンド および 均質化のための信頼性の高い方法であり、最終製品の処方設計や配合時によく使用されます。ステビア抽出物を液体に溶解する必要がある場合、超音波は、粘度にかかわらず均一な混合物を調製できる、迅速で効率的な技術です。超音波による 溶解 では、飽和度の高い溶液、さらには過飽和溶液も調製できます。

超音波抽出システム

分析や研究のための少量・中量の抽出から、大規模な商業生産での抽出まで、Hielscherの製品群が対応します。当社の超音波処理装置の製品群には、 実験室用超音波装置, 卓上型システム （研究開発およびパイロットプラント向け）および 産業用高出力超音波 システムが含まれます。産業用システムは単一装置あたり最大 16,000ワット の出力を備え、複数台の組み合わせやコンテナへの組み込みも容易です。当社が取り揃える多様な超音波 アクセサリー には、ソノトロード、フローセル、リアクター、ブースターなどがあり、お客様のニーズに完全に適合するシステムを最適に構成できます。

投資

Hielscherのすべての超音波装置は、 24/7 稼働を想定して設計されており、当社の装置によって迅速な投資回収（RoI）が可能です。Alupuluiら（2009）は、研究を通じて、高強度超音波の利用は比較的 低コスト な方法として経済的に正当化されるという事実を無視すべきではないと指摘しました。さらに、 超音波抽出 は、その 簡単な使用方法 と顕著な 効率により、説得力のある技術です.