超音波ポマース抽出 – 生物活性化合物の持続可能な回収

果実加工副産物、特に搾りかすは、栄養補助食品、食品強化、医薬品への応用が期待される生物活性化合物の未開発の貯蔵庫である。しかし、これらの化合物を効率的かつ持続的に回収することは、依然として技術的な課題である。新たなグリーン抽出技術の中でも、プローブ型ソニケーターを用いた超音波アシスト抽出は、卓越した回収収率を達成している。超音波を用いることで、リンゴの搾りかすのような植物マトリックスから、フェノール化合物、トリテルペン酸、その他の生理活性化合物を迅速かつ溶媒効率よく抽出することができる。

超音波抽出による効率的な果実副産物の有効利用

超音波による搾りかす抽出は、ジュース、ワイン、シードル製造の副産物を価値化する効率的な方法です。 – は、科学的に検証され、工業的に拡張可能で、採用され、果実廃棄物の価値化のための経済的な解決策である。超音波処理は効率的で汎用性が高いため、リンゴの搾りかすのような農産物副産物の可能性を利用するグリーンな抽出戦略を提供する。
最近の研究で証明されているように、短い超音波処理時間、適度なエタノール濃度、制御された振幅を組み合わせることで、健康を促進する化合物を選択的かつ効率的に回収することができる。
サーキュラリティの追求において、ソニケーションは単なる道具ではない。 – 超音波処理とは、プロセスの強化と効率化を意味する。

超音波抽出によるポマスの価値向上

果汁やワイン製造の副産物である果実の搾りかすは、果皮、果肉、種子、茎からなる。従来、搾りかすはあまり利用されてこなかったか、家畜の飼料やバイオマスなど価値の低い用途に追いやられていたが、現在ではポリフェノール（ケルセチン配糖体、フロリジンなど）、フラボノイド、ジヒドロカルコン、トリテルペン酸（特にウルソール酸）の貴重な供給源として認識されている。これらの分子は抗酸化作用、抗炎症作用、抗菌作用がある。
超音波抽出は、これらの生物活性成分の効率的な放出を可能にすることで、ザクロの価値化に革新的なアプローチを提供する。従来の抽出方法と比較して、超音波抽出は以下を提供する：

• 処理時間の短縮
• 溶剤消費量の低減
• 高収量
• より穏やかな抽出条件で、熱に弱い化合物を保持

超音波ポマース抽出について科学が語ること

2つの模範的な研究が、リンゴ搾りかすの超音波抽出（UAE）の利点を科学的に実証している。

研究1：パンド・ベドリニャーナら、2024年
中央合成計画を用いて、研究者らはHielscher UP200Htソニケーターを用いたシードル業界の搾りかすからの総ポリフェノールとウルソール酸の同時抽出を最適化した。最適化された条件（5.1分、68％エタノール、振幅90％）では、リンゴの搾りかす全体からポリフェノールが得られた：

• ~フラボノール1300μg/g
• ~1200μg/gのジヒドロカルコン
• ~4200μg/gのウルソール酸

特筆すべきは、リンゴ果皮画分がさらに高濃度を示し、ウルソール酸は8500 µg/g乾物量に達したことである。抽出物の抗酸化活性はポリフェノール含量と強い相関があり、数理モデルによって抽出効率が確認された。

研究2：Razola-Díazら、2022年
この研究では、フロレチンとフロリジンの抽出の最適化に焦点を当てた。 – つの強力な抗酸化剤ジヒドロカルコン。Hielscher UP400Stプローブ型ソニケーターを用いて、以下の抽出収率を得た：

• ~13μg/gのフロレチン
• ~フロリジン67μg/g
• ~総フェノール量1878μg/g乾燥重量
• 抗酸化活性（FRAP）：最大3.58 mg TE/g

多用途 - ざぼん、ジュース、スムージーのソニケーション

超音波抽出はリンゴの搾りかすに限らず、様々な果実のマトリックスに適用され、成功を収めている。オレンジのような果実の果肉では、超音波処理によってポリフェノール、フラボノイド、抗酸化物質の放出が促進され、機能的完全性が維持される。同様に、柑橘類の果皮 – グレープフルーツ、レモン、オレンジなど – はペクチンとフェノール化合物を豊富に含んでおり、キャビテーションによる細胞壁の破壊によって効率的に遊離させることができる。カテキンやプロアントシアニジンなどのポリフェノールが豊富に含まれることで知られるブドウ種子も、超音波処理によく反応し、高濃度の抗酸化物質が得られる。このような植物組織全般にわたる多用途性は、超音波処理が多様な農産副産物から生物活性物質をグリーン抽出するための強力なツールであることを浮き彫りにしている。

さらに、Hielscher社製ソニケーターの多用途性は、様々な製品や用途に及んでいる：

• ジュースおよびピューレにおける液相抽出
• 植物性飲料およびエマルションの均質化
• 熱ダメージを与えずに保存期間を延長するための微生物および酵素による不活性化

ジュースやスムージーの製造では、高性能の超音波処理で確実にします：

• 繊維と固体の安定した分散
• 口当たりの改善
• フェノール類の生物学的利用能の向上
• 官能特性と栄養特性の維持

多目的に使用できるヒールシャー社のソニケーターは、搾りかす加工と果汁加工のギャップを簡単に埋めてくれます。 – 同じ超音波セットアップで抽出、ホモジナイズ、低温殺菌ができる。

サステナビリティ・スポットライト

超音波処理は、世界的な食品廃棄の原因となっている果実加工副産物から生物活性化合物を高付加価値で回収することを可能にし、持続可能性に大きく貢献します。果物や野菜の最大25％が収穫後または加工中に廃棄されるジュース産業において、超音波処理は的を絞った効率的なソリューションを提供します。例えば、オレンジの果肉と果皮の混合物を超音波処理することで、主要な食物繊維の特性が向上し、新規の食品原料として再利用できることが示されている。この価値化経路は、農産食品廃棄物の環境負荷を軽減するだけでなく、国連の持続可能な開発目標12にも合致している。 – 責任ある消費と生産を促進する。
重要なことは、超音波処理はエネルギー効率が高く、環境に優しい技術であるということである。 – 水、水性エタノール、NADESに対応しているため、エネルギー消費が少なく、過酷な抽出溶媒の使用を減らすことができる。
廃棄物の流れを機能的な原料に変えることで、超音波加工は循環型経済に貢献し、食品加工分野における生態学的・経済的持続可能性の両方を向上させる。

ヒールシャーソニケーターによるポマースプロセスの改善

Hielscher Ultrasonics社は、実験室用と産業用の両方に設計された高性能超音波システムのトップメーカーです。工業用ソニケーター – UIP2000hdT、UIP4000hdT、UIP6000hdT、UIP16000hdTなど – を提供する：

• スケーラブルなスループット（1時間当たりリットルからトンまで）
• 正確な振幅制御
• 過酷な環境下での24時間365日稼働
• 加圧式超音波リアクター
• インライン連続処理との互換性
• 既存の）生産ラインへの簡単な統合

Hielscher社のソニケーターは、ポリフェノール、抗酸化物質、その他の生物活性化合物の抽出において、その効率と再現性が証明され、すでに発表された研究で検証されています。

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：

デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製

Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。

Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

文献・参考文献