ულტრაბგერითი პომასის ექსტრაქცია – ბიოაქტიური ნაერთების მდგრადი აღდგენა

ხილის გადამუშავების გვერდითი პროდუქტები, განსაკუთრებით ჭაჭა, ბიოაქტიური ნაერთების გამოუყენებელ წყაროს წარმოადგენს; ამ ნაერთებს პოტენციური გამოყენება აქვს ნუტრაცევტიკაში, საკვების გამდიდრებასა და ფარმაცევტიკაში. თუმცა, ამ ნაერთების ეფექტური და მდგრადი გამოყოფა ტექნიკურ გამოწვევად რჩება. ახალ ეკოლოგიურ ექსტრაქციულ ტექნოლოგიებს შორის ზონდური ტიპის სონიკატორებით ულტრაბგერითი ექსტრაქცია განსაკუთრებით მაღალ გამოსავლიანობას უზრუნველყოფს. ულტრაბგერითი დამუშავება მცენარეული მატრიცებიდან, როგორიცაა ვაშლის ჭაჭა, ფენოლური ნაერთების, ტრიტერპენული მჟავებისა და სხვა ბიოაქტიური ნაერთების სწრაფად გამოყოფის საშუალებას იძლევა გამხსნელის ეფექტური გამოყენებით.

ხილის გვერდითი პროდუქტების ეფექტური ვალორიზაცია ულტრაბგერითი ექსტრაქციით

ჭაჭის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია წვენის, ღვინისა და სიდრის წარმოების გვერდითი პროდუქტის ვალორიზაციის ეფექტური გზაა – ეს არის მეცნიერულად დადასტურებული, სამრეწველო მასშტაბზე გადატანადი და დანერგილი, ეკონომიური გადაწყვეტა ხილის ნარჩენების ღირებულ პროდუქტებად გარდასაქმნელად. ულტრაბგერითი დამუშავების ეფექტურობა და მრავალმხრივობა აგროსასურსათო გვერდითი პროდუქტების, როგორიცაა ვაშლის ჭაჭა, პოტენციალის გამოსაყენებლად ეკოლოგიურ ექსტრაქციულ სტრატეგიას უზრუნველყოფს.
როგორც ბოლოდროინდელი კვლევები ადასტურებს, ულტრაბგერითი დამუშავების მოკლე ხანგრძლივობის, ეთანოლის ზომიერი კონცენტრაციებისა და კონტროლირებადი ამპლიტუდის კომბინაცია ჯანმრთელობისთვის სასარგებლო ნაერთების სელექციური და ეფექტური გამოყოფის საშუალებას იძლევა.
ციკლურობის მიღწევის გზაზე, ულტრაბგერითი დამუშავება მხოლოდ ინსტრუმენტი არ არის – ულტრაბგერითი დამუშავება ნიშნავს პროცესის ინტენსიფიკაციასა და ეფექტურობას.

ჭაჭის ვალორიზაცია ულტრაბგერითი ექსტრაქციის გამოყენებით

ხილის ჭაჭა, წვენისა და ღვინის წარმოების გვერდითი პროდუქტი, შედგება კანის, რბილობის, თესლებისა და ღეროებისგან. ჭაჭა, რომელსაც ტრადიციულად არასრულად იყენებდნენ ან დაბალღირებულებიან დანიშნულებას ანიჭებდნენ, მაგალითად, პირუტყვის საკვებად ან ბიომასად, დღეს აღიარებულია პოლიფენოლების (მაგ., კვერცეტინის გლიკოზიდები, ფლორიდზინი), ფლავონოიდების, დიჰიდროქალკონებისა და ტრიტერპენული მჟავების (განსაკუთრებით ურსოლის მჟავის) ღირებულ წყაროდ. ამ მოლეკულებს უკავშირდება ანტიოქსიდანტური, ანთების საწინააღმდეგო და ანტიმიკრობული თვისებები.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ჭაჭის ვალორიზაციის გარდამქმნელ მიდგომას წარმოადგენს, რადგან ამ ბიოაქტიური ნაერთების ეფექტური გამოყოფის საშუალებას იძლევა. ტრადიციულ ექსტრაქციულ მეთოდებთან შედარებით, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია უზრუნველყოფს:

• უფრო მოკლე დამუშავების დროები
• გამხსნელის ნაკლები ხარჯვა
• უფრო მაღალი გამოსავლიანობა
• უფრო რბილი ექსტრაქციული პირობები, სითბოსადმი მგრძნობიარე ნაერთების შენარჩუნებით

რას ამბობს მეცნიერება ჭაჭის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის შესახებ

ორი საილუსტრაციო კვლევა მეცნიერულად ადასტურებს ვაშლის ჭაჭის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის (UAE) სარგებელს.

კვლევა 1: Pando Bedriñana et al., 2024
ექსპერიმენტის ცენტრალური კომპოზიტური გეგმის გამოყენებით მკვლევრებმა მოახდინეს სიდრის წარმოების ჭაჭიდან ჯამური პოლიფენოლებისა და ურსოლის მჟავის ერთდროული ექსტრაქციის ოპტიმიზაცია Hielscher UP200Ht სონიკატორის საშუალებით. ოპტიმიზებულ პირობებში (5,1 წთ, 68% ეთანოლი, 90% ამპლიტუდა) ვაშლის მთლიანი ჭაჭიდან მიღებული გამოსავლიანობა იყო:

• ~1300 µg/g ფლავონოლების
• ~1200 µg/g დიჰიდროქალკონების
• ~4200 µg/g ურსოლის მჟავის

აღსანიშნავია, რომ ვაშლის კანის ფრაქციაში კიდევ უფრო მაღალი კონცენტრაციები გამოვლინდა: ურსოლის მჟავის შემცველობამ მშრალი მასის ერთ გრამზე 8500 µg/g-ს მიაღწია. ექსტრაქტების ანტიოქსიდანტური აქტივობა ძლიერ კორელაციაში იყო პოლიფენოლების შემცველობასთან, ხოლო მათემატიკურმა მოდელირებამ ექსტრაქციის ეფექტურობა დაადასტურა.

კვლევა 2: Razola-Díaz et al., 2022
ეს ნაშრომი ორი ძლიერი ანტიოქსიდანტური დიჰიდროქალკონის – ფლორეტინისა და ფლორიდზინის – ექსტრაქციის ოპტიმიზაციას ეხებოდა. Hielscher UP400St ზონდური ტიპის სონიკატორის გამოყენებით მიიღეს ექსტრაქციის შემდეგი გამოსავლიანობები:

• ~13 µg/g ფლორეტინის
• ~67 µg/g ფლორიდზინის
• ~1878 µg/g მშრალი წონის ჯამური ფენოლური ნაერთების
• ანტიოქსიდანტური აქტივობა (FRAP): მაქსიმუმ 3,58 mg TE/g

მრავალმხრივობა – ჭაჭის, წვენებისა და სმუზების ულტრაბგერითი დამუშავება

ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მხოლოდ ვაშლის ჭაჭით არ შემოიფარგლება; ის წარმატებით გამოიყენება ხილის მრავალფეროვანი მატრიცებისთვის. ისეთი ხილის რბილობში, როგორიცაა ფორთოხალი, ულტრაბგერითი დამუშავება აძლიერებს პოლიფენოლების, ფლავონოიდებისა და ანტიოქსიდანტების გამოყოფას და ინარჩუნებს მათ ფუნქციურ მთლიანობას. ანალოგიურად, ციტრუსების, მათ შორის გრეიფრუტის, ლიმონისა და ფორთოხლის, კანი მდიდარია პექტინებითა და ფენოლური ნაერთებით, რომლებიც შეიძლება ეფექტურად გამოიყოს კავიტაციით გამოწვეული უჯრედის კედლის დაშლის შედეგად. ყურძნის წიპწებიც კი, რომლებიც პოლიფენოლების (მაგ., კატეხინებისა და პროანთოციანიდინების) მაღალი შემცველობითაა ცნობილი, კარგად რეაგირებს ულტრაბგერით დამუშავებაზე და ანტიოქსიდანტების მაღალ კონცენტრაციებს იძლევა. სხვადასხვა მცენარეულ ქსოვილზე გამოყენების ეს მრავალმხრივობა ხაზს უსვამს ულტრაბგერითი დამუშავების მნიშვნელობას, როგორც საიმედო ინსტრუმენტისა სხვადასხვა აგროსამრეწველო გვერდითი პროდუქტიდან ბიოაქტიური ნივთიერებების ეკოლოგიური ექსტრაქციისთვის.

გარდა ამისა, Hielscher-ის სონიკატორების მრავალფეროვნება ვრცელდება სხვადასხვა პროდუქტებზე და გამოყენებებზე:

• თხევადფაზური ექსტრაქცია წვენებსა და პიურეებში
• მცენარეული სასმელებისა და ემულსიების ჰომოგენიზაცია
• მიკრობული და ფერმენტული ინაქტივაცია შენახვის ვადის გასაზრდელად თერმული დაზიანების გარეშე

წვენისა და სმუზის წარმოებაში, მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი დამუშავება უზრუნველყოფს:

• ბოჭკოებისა და მყარი ნაწილაკების სტაბილურ დისპერსიას
• პირში აღქმული ტექსტურის გაუმჯობესებას
• ფენოლური ნაერთების ბიოშეღწევადობის გაზრდას
• სენსორული და კვებითი თვისებების შენარჩუნებას

Hielscher-ის სონიკატორების მრავალმხრივი გამოყენება ადვილად აკავშირებს ჭაჭისა და წვენის დამუშავებას – ერთი და იმავე ულტრაბგერითი სისტემით ექსტრაქციის, ჰომოგენიზაციისა და პასტერიზაციის განხორციელების საშუალებას იძლევა.

მდგრადი განვითარების მთავარი თემა

ულტრაბგერითი დამუშავება მნიშვნელოვნად უწყობს ხელს მდგრადობას, რადგან ხილის გადამუშავების გვერდითი პროდუქტებიდან ღირებული ბიოაქტიური ნაერთების გამოყოფის საშუალებას იძლევა; ეს გვერდითი პროდუქტები სხვაგვარად მსოფლიოში საკვების ნარჩენების რაოდენობას გაზრდიდა. წვენის წარმოებაში, სადაც ხილისა და ბოსტნეულის 25%-მდე მოსავლის აღების შემდეგ ან გადამუშავებისას იყრება, ულტრაბგერითი დამუშავება მიზნობრივ და ეფექტურ გადაწყვეტას წარმოადგენს. მაგალითად, ნაჩვენებია, რომ ფორთოხლის რბილობისა და კანის ნარევების ულტრაბგერითი დამუშავება აუმჯობესებს საკვები ბოჭკოების ძირითად თვისებებს და ხელს უწყობს მათ ხელახლა გამოყენებას ახალი საკვები ინგრედიენტების სახით. ვალორიზაციის ეს გზა არა მხოლოდ ამცირებს აგროსასურსათო ნარჩენების გარემოზე დატვირთვას, არამედ შეესაბამება გაეროს მდგრადი განვითარების მიზან 12-ს – პასუხისმგებლიანი მოხმარებისა და წარმოების ხელშეწყობას.
მნიშვნელოვანია, რომ ულტრაბგერითი დამუშავება ენერგოეფექტური და ეკოლოგიური ტექნოლოგიაა – ის მცირე ენერგომოხმარებას მოითხოვს და ამცირებს აგრესიული ექსტრაქციული გამხსნელების გამოყენებას, რადგან მუშაობს წყალთან, ეთანოლის წყალხსნართან და NADES-თან.
ნარჩენების ნაკადების ფუნქციურ ინგრედიენტებად გარდაქმნით, ულტრაბგერითი დამუშავება უწყობს ხელს ცირკულარულ ეკონომიკას და აუმჯობესებს როგორც ეკოლოგიურ, ისე ეკონომიკურ მდგრადობას საკვების დამუშავების სექტორში.

გააუმჯობესეთ ჭაჭის დამუშავების პროცესი Hielscher-ის სონიკატორებით

Hielscher Ultrasonics არის ლაბორატორიული და სამრეწველო გამოყენებისთვის შექმნილი მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი სისტემების წამყვანი მწარმოებელი. მათი სამრეწველო სონიკატორები – როგორიცაა UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT და UIP16000hdT – გთავაზობთ:

• მასშტაბირებადი გამტარუნარიანობა (ლიტრიდან ტონამდე საათში)
• ამპლიტუდის ზუსტი კონტროლი
• 24/7 ექსპლუატაცია რთულ გარემოში
• ულტრაბგერითი რეაქტორები, რომლებშიც შესაძლებელია წნევის შექმნა
• თავსებადობა ინლაინ უწყვეტ დამუშავებასთან
• მარტივი ინტეგრაცია (არსებულ) წარმოების ხაზებში

გამოქვეყნებული კვლევებით უკვე დადასტურებულია Hielscher-ის სონიკატორების ვარგისიანობა პოლიფენოლების, ანტიოქსიდანტებისა და სხვა ბიოაქტიური ნაერთების ექსტრაქციისთვის, მათი ეფექტურობა და შედეგების განმეორებადობა.

ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაწვდით ინფორმაციას ჩვენი ულტრაბგერითი დამუშავების სისტემების მიახლოებითი დამუშავების მასშტაბის შესახებ:

დიზაინი, წარმოება და კონსულტაცია – გერმანიაში შექმნილი ხარისხი

Hielscher-ის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები ცნობილია თავისი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. მდგრადობა და მარტივი ექსპლუატაცია საშუალებას გვაძლევს, ჩვენი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები მარტივად ინტეგრირდეს სამრეწველო ობიექტებში. მკაცრი პირობები და მოთხოვნადი გარემო Hielscher-ის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისთვის მარტივად მართვადია.

Hielscher Ultrasonics არის ISO სერტიფიცირებული კომპანია, რომელიც განსაკუთრებულ მნიშვნელობას ანიჭებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს, რომლებიც აღჭურვილია თანამედროვე ტექნოლოგიებით და მომხმარებლისთვის მოსახერხებელია. რა თქმა უნდა, Hielscher-ის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები შეესაბამება CE სტანდარტებს და აკმაყოფილებს UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.

ლიტერატურა / რეფერენსები

• Razola-Díaz, M.d.C.; Aznar-Ramos, M.J.; Guerra-Hernández, E.J.; García-Villanova, B.; Gómez-Caravaca, A.M.; Verardo, V. (2022): Establishment of a Sonotrode Ultrasound-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Apple Pomace. Foods 2022, 11, 3809.
• Pando Bedriñana, R.; Rodríguez Madrera, R.; Loureiro Rodríguez, M.D.; López-Benítez, K.; Picinelli Lobo, A. (2024): Green Extraction of Bioactive Compounds from Apple Pomace from the Cider Industry. Antioxidants 2024, 13, 1230.
• Dalmau, E.; Rosselló, C.; Eim, V.; Ratti, C.; Simal, S. (2020): Ultrasound-Assisted Aqueous Extraction of Biocompounds from Orange Byproduct: Experimental Kinetics and Modeling. Antioxidants 2020, 9, 352.
• Razola-Díaz, M.d.C.; Guerra-Hernández, E.J.; Rodríguez-Pérez, C.; Gómez-Caravaca, A.M.; García-Villanova, B.; Verardo, V. (2021): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction via Sonotrode of Phenolic Compounds from Orange By-Products. Foods 2021, 10, 1120.