ულტრაბგერითი დამუშავება წვენის შენახვისა და ნუტრიენტების გასაუმჯობესებლად
თანამედროვე სურსათის გადამუშავებაში სიახლის შენარჩუნება კვებითი ღირებულების გაზრდის პარალელურად ერთ-ერთი მთავარი გამოწვევაა. მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი დამუშავება – ზონდური ტიპის სონიკატორების გამოყენებით – სულ უფრო ფართოდ გამოიყენება, როგორც ეფექტური არათერმული დამუშავების მეთოდი. ეს სტატია წარმოადგენს სამეცნიერო კვლევის შედეგებს, რომელიც შეისწავლის, როგორ აუმჯობესებს Hielscher-ის ულტრაბგერითი პროცესორები Stevia rebaudiana-ით დატკბობილი მარწყვის წვენის კვებით პროფილს.
მთავარი დასკვნები: ულტრაბგერითი დამუშავება ზრდის ფენოლური ნაერთების შემცველობას, ფლავონოიდების დონეს და ანტიოქსიდანტურ უნარს – ეს ყველაფერი მასშტაბირებად პირობებში, რომლებიც შესაფერისია სამრეწველო გამოყენებისთვის.
რატომ შეცვალო სითბო ულტრაბგერით?
ტრადიციულმა პასტერიზაციამ შეიძლება დააზიანოს თერმოლაბილური ნაერთები, როგორიცაა პოლიფენოლები და ფლავონოიდები. ულტრაბგერითი დამუშავება კი არათერმული დამუშავების ტექნიკაა, რომელიც იყენებს აკუსტიკურ კავიტაციას უჯრედების დაშლისა და მოლეკულური დიფუზიის გასაძლიერებლად თერმული დაზიანების გარეშე.
წვენის ულტრაბგერითი კონსერვაცია და ნუტრიენტების ექსტრაქცია
Šic Žlabur-ისა და თანაავტორების (2019) ახალი რეცენზირებული კვლევა, რომელიც გამოქვეყნდა ჟურნალში “Molecules” წარმოადგენს მყარ მტკიცებულებებს მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერის ეფექტურობის შესახებ Stevia rebaudiana-ით დატკბობილი მარწყვის წვენის დასამუშავებლად Hielscher-ის სონიკატორის მოდელის UP400St გამოყენებით. შედეგებს მნიშვნელოვანი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს წვენის სამრეწველო გადამუშავებისთვის, რადგან გამოყენებული Hielscher-ის ულტრაბგერითი სისტემების მეშვეობით ექსპერიმენტული პირობების წრფივი მასშტაბირება შესაძლებელია.
წვენის ულტრაბგერითი დამუშავების სარგებელი:
- ბიოაქტიური ნაერთების გაძლიერებული ექსტრაქცია
- გემოსა და ფერის შენარჩუნება
- მიკრობული დატვირთვის შემცირება
- მასშტაბირებადი და ენერგოეფექტური
- სუფთა ეტიკეტის პრინციპის შესაბამისი პროცესი დანამატების გარეშე
ექსპერიმენტული დანადგარი: წვენის ულტრაბგერითი დამუშავება
კვლევაში გამოიყენებოდა Hielscher UP400St ულტრაბგერითი პროცესორი (400 W, 24 kHz) მარწყვის წვენის დასამუშავებლად მწვანე სტევიის ფხვნილის თანაობისას.
მკვლევრებმა შეაფასეს ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი დამუშავების ეფექტები სხვადასხვა ამპლიტუდის (50%, 75%, 100%), ზონდის დიამეტრისა (სონოტროდი S24d7 7 mm და S24d22 22 mm წვერის ზომით) და ულტრაბგერითი დამუშავების ხანგრძლივობის (15, 20 და 25 წუთი) პირობებში. ყველა გამოცდილი პირობიდან ყველაზე ინტენსიურმა დამუშავებამ – 100% ამპლიტუდა, 22 mm ზონდი, 25 წუთი – ყველაზე გამოხატული შედეგები გამოიღო.
შედეგების მიმოხილვა – წვენის ულტრაბგერითი დამუშავება
გაზრდილი ჯამური ფენოლური შემცველობა (TPC)
ულტრაბგერით დამუშავებულ წვენებში TPC-ის მაჩვენებელი 23%-მდე მაღალი იყო მსუბუქად ულტრაბგერით დამუშავებულ წვენებთან შედარებით და 18%-ით მაღალი – სტევიის შემცველ, ულტრაბგერით დაუმუშავებელ წვენებთან შედარებით.
| ნიმუში | TPC (mg GAE/L) | ფლავონოიდები (mg GAE/L) | ანტიოქსიდანტური უნარი (mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| კონტროლი | 927,3 ± 55,6 | 659,0 ± 39,6 | 3,77 ± 0,28 |
| JGSP | 1003,2 ± 13,6 | 685,2 ± 40,7 | 3,84 ± 0,09 |
| C18 | 1185,6 ± 0,2 | 791,5 ± 1,1 | 3,89 ± 1,15 |
C18: ულტრაბგერით დამუშავებული 22 mm ზონდით, 100% ამპლიტუდით, 25 წუთის განმავლობაში
ცხრილი: ულტრაბგერითი დამუშავების გავლენა ფენოლურ შემცველობასა და ანტიოქსიდანტურ აქტივობაზე
ფენოლური ნაერთების საერთო შემცველობა (TPC) გაიზარდა 23%-ით ყველაზე მსუბუქად ულტრაბგერით დამუშავებულ ნიმუშებთან შედარებით და 18%-ით – სტევიის შემცველ, ულტრაბგერით დაუმუშავებელ ნიმუშებთან შედარებით.
ძირითადი ფენოლური ნაერთები, რომელთა შემცველობაც გაიზარდა, იყო ლუტეოლინი, აპიგენინი, კვერცეტინი, მირიცეტინი და კემპფეროლი; მათი შემცველობა 3-დან 7-ჯერ გაიზარდა.
ანტიოქსიდანტური უნარიც (ABTS ტესტით განსაზღვრული) გაიზარდა, რაც ბიოაქტიური ნაერთების შემცველობის ზრდას ასახავს.
ფენოლური მჟავები და ფლავონოიდების პროფილი
ულტრაბგერამ უზრუნველყო ისეთი ფენოლური მჟავების უფრო ეფექტური ექსტრაქცია, როგორიცაა პიროგალოლი და 4-მეთილ-კატეხოლი; ყველაზე ინტენსიურად ულტრაბგერით დამუშავებულ წვენში პიროგალოლის შემცველობამ თითქმის 2 mg/g-ს მიაღწია – ეს 3,5×-ზე მეტია ულტრაბგერით დაუმუშავებელ ანალოგებთან შედარებით.
ჰიდროქსილის რადიკალების წარმოქმნა აკუსტიკური კავიტაციის დროს, სავარაუდოდ, ხელს უწყობს გაძლიერებულ ჰიდროქსილაციას და ფენოლური ნაერთების გამოთავისუფლებას, რაც ემთხვევა წინა მექანიზმურ კვლევებს ულტრაბგერითი ექსტრაქციის შესახებ.
გაუმჯობესებული სიტკბო ფუნქციური სარგებლით
აღსანიშნავია, რომ კვლევაში შეისწავლეს სტევიოლის გლიკოზიდები, განსაკუთრებით სტევიოზიდი და რებაუდიოზიდი A (Reb A) – Stevia rebaudiana-ს ძირითადი დამატკბობლები. ულტრაბგერითმა დამუშავებამ მნიშვნელოვნად გაზარდა მათი კონცენტრაციები:
- სტევიოზიდის შემცველობა გაიზარდა 61%-ით.
- Reb A-ის შემცველობა გაორმაგდა (+114%).
ეს გაუმჯობესება სასარგებლოა არა მხოლოდ სიტკბოს, არამედ სენსორული და მეტაბოლური თვალსაზრისითაც. Reb A-ის უფრო მაღალი დონე აუმჯობესებს გემოს სტევიოზიდთან ხშირად დაკავშირებული სიმწარის შემცირებით.
წვენის ულტრაბგერითი დამუშავება: სამრეწველო მნიშვნელობა და მასშტაბირებადობა
Hielscher-ის სონიკატორები პროცესის ყველა მნიშვნელოვანი პარამეტრის ზუსტი კონტროლის საშუალებას იძლევა. ამრიგად, ყველა შედეგის წრფივი მასშტაბირება შესაძლებელია Hielscher-ის ულტრაბგერითი პროცესორების კონსტრუქციის წყალობით, რომელიც მასშტაბის გაზრდისას ენერგიის მუდმივ ინტენსივობას უზრუნველყოფს. ეს ლაბორატორიულ მაგიდაზე განთავსებული სისტემებიდან უწყვეტ სამრეწველო სისტემებზე გადასვლას როგორც ტექნიკურად შესაძლებელს, ისე ეკონომიკურად მიმზიდველს ხდის.
ეს კვლევა ემატება მზარდ მტკიცებულებათა ბაზას, რომელიც მხარს უჭერს მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერის გამოყენებას, როგორც მდგრადი, არათერმული დამუშავების მეთოდისა. დაფიქსირებული ერთობლივი სარგებელი – კვებითი ღირებულების გაზრდა, ანტიოქსიდანტური უნარის გაუმჯობესება და სენსორული თვისებების ოპტიმიზაცია – ხაზს უსვამს მის მნიშვნელობას ფუნქციური სასმელების შემუშავებაში.
მაშ, რას ნიშნავს ეს მრეწველობისთვის?
Hielscher-ის მსგავსი მასშტაბირებადი ტექნოლოგიური პლატფორმების გამოყენებით წვენის მწარმოებლებს ახლა შეუძლიათ ულტრაბგერითი დამუშავება განიხილონ არა მხოლოდ როგორც ალტერნატივა, არამედ როგორც გაუმჯობესება – როგორც პროდუქტის ხარისხის, ისე მომხმარებლის ჯანმრთელობის თვალსაზრისით.
- მაღალი ეფექტურობა
- თანამედროვე ტექნოლოგია
- საიმედოობა და გამძლეობა
- მორგებადი, ზუსტი პროცესის კონტროლი
- პარტიული და ნაკადური დამუშავება
- ნებისმიერი მოცულობისთვის
- ინტელექტუალური პროგრამული უზრუნველყოფა
- სმარტ ფუნქციები (მაგ., პროგრამირებადი, მონაცემთა პროტოკოლირება, დისტანციური მართვა)
- მარტივი და უსაფრთხო ექსპლუატაცია
- ტექნიკური მომსახურების მცირე საჭიროება
- CIP (ადგილზე გაწმენდა)
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი სონიკატორების დაახლოებითი დამუშავების შესაძლებლობებზე:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20 to 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2 to 4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2 to 10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3 to 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 to 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000hdT |
დიზაინი, წარმოება და კონსულტირება – გერმანიაში შექმნილი ხარისხი
Hielscher-ის ულტრაბგერითი სონიკატორები ცნობილია უმაღლესი ხარისხითა და დიზაინის სტანდარტებით. გამძლეობა და მარტივი ექსპლუატაცია უზრუნველყოფს ჩვენი ულტრაბგერითი სონიკატორების შეუფერხებელ ინტეგრაციას სამრეწველო ობიექტებში. Hielscher-ის ულტრაბგერითი სონიკატორები ადვილად უმკლავდება მძიმე პირობებსა და მაღალი მოთხოვნების მქონე სამუშაო გარემოს.
Hielscher Ultrasonics არის ISO-ს სერტიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებულ ყურადღებას უთმობს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით სონიკატორებს, რომლებიც გამოირჩევა თანამედროვე ტექნოლოგიითა და გამოყენების სიმარტივით. რა თქმა უნდა, Hielscher-ის ულტრაბგერითი სონიკატორები შეესაბამება CE-ის მოთხოვნებს და აკმაყოფილებს UL, CSA და RoHs-ის მოთხოვნებს.
ულტრაბგერითი საკვების ჰომოგენიზატორი UIP16000 საკვებისა და სასმელების სამრეწველო დამუშავებისთვის.
ლიტერატურა / რეფერენსები
- Šic Žlabur, J.; Dobričević, N.; Brnčić, M.; Barba, F.J.; Lorenzo, J.M.; Franco, D.; Atanasov, A.G.; Voća, S.; Rimac Brnčić, S. (2019): Evaluation of the Behavior of Phenolic Compounds and Steviol Glycosides of Sonicated Strawberry Juice Sweetened with Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni). Molecules 2019, 24, 1202.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Mehmet Başlar, Mustafa F. Ertugay (2013): The effect of ultrasound and photosonication treatment on polyphenoloxidase (PPO) activity, total phenolic component and colour of apple juice. International Journal of Food Science and Technology, Volume 48, Issue 4, April 2013. 886–892.
- Morteza Rouhani (2019): Modeling and optimization of ultrasound-assisted green extraction and rapid HPTLC analysis of stevioside from Stevia Rebaudiana. Industrial Crops and Products, Volume 132, 2019. 226-235.
- 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.
ხშირად დასმული კითხვები
როგორ ინახება წვენები?
წვენების კონსერვაცია ჩვეულებრივ თერმული პასტერიზაციის გზით ხდება, რომლის დროსაც სითბო იწვევს გაფუჭების გამომწვევი მიკროორგანიზმებისა და ფერმენტების ინაქტივაციას. ალტერნატიული მეთოდები მოიცავს მაღალი წნევით დამუშავებას (HPP), ულტრაბგერით დამუშავებას, იმპულსურ ელექტრულ ველებს (PEF) და ქიმიურ კონსერვანტებს, როგორიცაა სორბატები ან ბენზოატები. ეს მიდგომები მიზნად ისახავს შენახვის ვადის გაზრდას უსაფრთხოებისა და სენსორული ხარისხის შენარჩუნებით.
გაიგეთ მეტი ულტრაბგერითი წვენის შენახვის შესახებ!
რატომ არის სასარგებლო არათერმული წვენის დამუშავება?
არათერმული დამუშავება – როგორიცაა HPP, PEF ან ულტრაბგერითი დამუშავება – მინიმუმამდე ამცირებს სითბოსადმი მგრძნობიარე ნუტრიენტების, საგემოვნო და ბიოაქტიური ნაერთების თერმულ დაშლას. ის შესაძლებელს ხდის მიკროორგანიზმების ინაქტივაციას კვებითი ხარისხისა და სენსორული მახასიათებლების შენარჩუნებით და წარმოადგენს ტრადიციული თერმული დამუშავების ალტერნატივას, რომელიც უკეთ შეესაბამება სუფთა ეტიკეტის პრინციპს. გაიგეთ მეტი ულტრაბგერით ხელშეწყობილი HPP მეთოდით წვენის კონსერვაციის უპირატესობების შესახებ!
ჯანსაღია თუ არა სტევიით დატკბობილი სასმელები?
სტევია, Stevia rebaudiana-დან მიღებული ბუნებრივი არაკვებითი დამატკბობელი, FDA-ს მიერ ზოგადად აღიარებულია, როგორც უსაფრთხო (GRAS). მას აქვს უმნიშვნელო კალორიული შემცველობა და არ ზრდის სისხლში გლუკოზის ან ინსულინის დონეს, რაც მას შესაფერის ალტერნატივად აქცევს დიაბეტის მქონე პირებისთვის ან მათთვის, ვინც შაქრის მიღების შემცირებას ცდილობს. თუმცა, ჯანმრთელობისთვის სარგებელი დამოკიდებულია სასმელის მთლიან შემადგენლობაზე – სტევიით დატკბობილი სასმელები შეიძლება მაინც შეიცავდეს დანამატებს ან არ ჰქონდეს კვებითი ღირებულება.
გაიგეთ მეტი სტევიის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის შესახებ!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული დან სამრეწველო ზომამდე.