주스 보존 및 영양 증진을 위한 초음파 처리
현대 식품 가공에서는 영양가를 향상시키면서 신선도를 유지하는 것이 가장 중요한 과제입니다. 프로브 형 초음파 처리기를 사용하는 고성능 초음파 처리는 강력한 비열 처리 방법으로 주목을 받고 있습니다. 이 기사는 Stevia rebaudiana로 단맛을 낸 딸기 주스의 영양 프로필이 Hielscher 초음파 프로세서에 의해 어떻게 향상되는지 조사하는 과학적 연구의 결과를 제시합니다.
주요 인사이트: 초음파 처리는 페놀 함량, 플라보노이드 수준 및 항산화 능력을 모두 산업 배포에 적합한 확장 가능한 조건에서 향상시킵니다.
열을 초음파로 대체하는 이유는 무엇입니까?
전통적인 저온 살균법은 폴리페놀 및 플라보노이드와 같은 열불안정 화합물을 분해할 수 있습니다. 대조적으로 초음파는 음향 캐비테이션을 사용하여 열 손상 없이 세포 파괴 및 분자 확산을 향상시키는 비열 처리 기술입니다.
초음파 주스 보존 및 영양소 추출
저널에 발표된 Šic Žlabur et al. (2019)의 최근 동료 검토 연구 “Molecules” 스테비아 레바우디아나(Stevia rebaudiana)로 단맛을 낸 딸기 주스를 치료하기 위해 Hielscher 초음파 발생기 모델 UP400St를 사용하여 고강도 초음파의 효능에 대한 강력한 증거를 제공합니다. 이 연구 결과는 실험 조건이 사용 된 Hielscher 초음파 시스템으로 선형 적으로 확장 가능하다는 점을 감안할 때 산업용 주스 가공에 중요한 의미를 갖습니다.
초음파 주스 가공의 이점:
- 생체 활성 화합물의 추출 강화
- 풍미와 색의 보존
- 미생물 부하의 감소
- 확장성 및 에너지 효율성
- 클린 라벨, 무첨가 공정
실험 설정: 주스 초음파 처리
이 연구는 Hielscher UP400St 초음파 프로세서 (400W, 24kHz)를 사용하여 녹색 스테비아 분말의 존재 하에서 딸기 주스를 처리했습니다.
연구원들은 다양한 진폭 (50 %, 75 %, 100 %), 프로브 직경 (7mm 팁 크기의 S24d7 및 22mm 팁 크기의 S24d22) 및 초음파 처리 시간 (15, 20 및 25 분)에서 프로브 유형 초음파 처리의 효과를 평가했습니다. 테스트된 모든 조건에서 가장 강도 높은 처리(100% 진폭, 22mm 프로브, 25분)가 가장 뚜렷한 결과를 보여주었습니다.
결과 개요 – 초음파 주스 가공
향상된 총 페놀 함량(TPC)
초음파 처리 주스는 가벼운 초음파 처리에 비해 최대 23 % 더 높은 TPC를 보여주었고 스테비아를 사용한 비 초음파 처리 주스보다 18 % 더 높았습니다.
| 견본 | TPC(마그네슘 GAE/L) | 플라보노이드(mg GAE/L) | 항산화 능력(mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| 제어 | 927.3 ± 55.6 | 659.0 ± 39.6 | 3.77 ± 0.28 |
| 제이지스프 | 1003.2 ± 13.6 | 685.2 ± 40.7 | 3.84 ± 0.09 |
| C18 (영문) | 1185.6 ± 0.2 | 791.5 ± 1.1 | 3.89 ± 1.15 |
C18 : 22mm 프로브, 100 % 진폭, 25 분으로 초음파 처리
표 : 페놀 함량 및 항산화 활성에 대한 초음파 처리의 효과
총 페놀 함량 (TPC)은 가장 가벼운 초음파 처리에 비해 23 % 증가했으며 스테비아를 사용한 초음파 처리되지 않은 샘플에 비해 18 % 증가했습니다.
향상된 주요 페놀류로는 루테올린(luteolin), 아피제닌(apigenin), 케르세틴(quercetin), 미리세틴(myricetin) 및 캠페롤(kaempferol)이 포함되었으며, 증가량은 3배에서 7배까지 증가했습니다.
항산화 능력(ABTS 분석을 통해)도 증가하여 생리 활성물질의 증가를 보여주었습니다.
페놀산 및 플라보노이드 프로필
초음파를 통해 피로갈롤 및 4-메틸-카테콜과 같은 페놀산을 우수한 추출할 수 있었으며, 피로갈롤은 가장 강하게 초음파 처리된 주스에서 거의 2mg/g에 도달했으며, 이는 초음파 처리되지 않은 주스보다 3.5× 이상 높습니다.
음향 캐비테이션 중 하이드록실 라디칼의 형성은 향상된 하이드록실화 및 페놀 화합물의 방출에 기여할 가능성이 높으며, 이는 초음파 추출에 대한 이전의 기계론적 연구와 일치합니다.
기능적 이점으로 향상된 단맛
특히, 이 연구는 스테비올 배당체, 특히 스테비아 레바우디아나의 주요 감미료인 스테비오사이드와 레바우디오사이드 A(Reb A)를 탐구했습니다. 초음파 처리는 농도를 크게 높였습니다.
- 스테비오사이드 함량이 61% 증가했습니다.
- Reb A 함량이 두 배(+114%)로 증가했습니다.
이러한 향상은 단맛의 관점뿐만 아니라 감각 및 신진대사 측면에서도 유익합니다. Reb A 수치가 높을수록 스테비오사이드와 관련된 쓴 맛을 줄여 기호성을 향상시킵니다.
초음파 주스 가공: 산업적 관련성 및 확장성
Hielscher 초음파 탐지기를 사용하면 모든 중요한 공정 매개 변수를 정밀하게 제어 할 수 있습니다. 따라서 모든 결과는 확장 중에 일정한 에너지 강도를 유지하는 Hielscher 초음파 프로세서의 설계로 인해 선형적으로 확장 가능합니다. 따라서 벤치탑에서 연속 산업 시스템으로의 전환은 기술적으로 실현 가능하고 경제적으로 매력적입니다.
이 연구는 고강도 초음파를 지속 가능한 비열 처리 방법으로 뒷받침하는 점점 더 많은 증거를 추가합니다. 관찰된 결합된 이점(영양소 향상, 항산화 능력 향상, 최적화된 감각 특성)은 기능성 음료 개발에서 그 가치를 강조합니다.
그렇다면 이것이 산업에 의미하는 바는 무엇일까요?
Hielscher와 같은 확장 가능한 기술 플랫폼을 통해 주스 제조업체는 이제 초음파 처리를 대안이 아니라 제품 품질과 소비자 건강 모두를 위한 업그레이드로 간주할 수 있습니다.
- 고능률
- 최첨단 기술
- 신뢰도 & 견고성
- 조정 가능하고 정밀한 공정 제어
- 일괄 & 인라인
- 모든 볼륨에 대해
- 인텔리전트 소프트웨어
- 스마트 기능(예: 프로그래밍 가능, 데이터 프로토콜링, 원격 제어)
- 쉽고 안전한 작동
- 낮은 유지 보수
- CIP(clean-in-place, 클린-인-플레이스)
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.
| 배치 볼륨(Batch Volume) | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/분 | UP200HT, UP400ST |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000hdt 님 |
| 15에서 150L | 3 내지 15L/min | UIP6000hdT 님 |
| N.A. 개시 | 10 내지 100L/min | UIP16000hdT 님 |
| N.A. 개시 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000hdT 님 |
설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질
Hielscher 초음파는 최고의 품질과 디자인 표준으로 잘 알려져 있습니다. 견고 함과 쉬운 작동으로 초음파를 산업 시설에 원활하게 통합 할 수 있습니다. 거친 조건과 까다로운 환경은 Hielscher 초음파기로 쉽게 처리 할 수 있습니다.
Hielscher 초음파는 ISO 인증 회사이며 최첨단 기술과 사용자 친화성을 갖춘 고성능 초음파에 특히 중점을 둡니다. 물론, Hielscher 초음파는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
초음파 식품 균질화기 UIP16000 식품 및 음료의 산업 가공용.
문헌 / 참고문헌
- 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.
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자주 묻는 질문
주스는 어떻게 보존됩니까?
주스는 일반적으로 열 저온 살균을 통해 보존되며, 여기서 열은 부패 미생물과 효소를 비활성화합니다. 대체 방법에는 고압 처리(HPP), 초음파 처리, 펄스 전기장(PEF) 및 소르베이트 또는 벤조에이트와 같은 화학 방부제가 포함됩니다. 이러한 접근 방식은 안전성과 감각적 품질을 유지하면서 유통 기한을 연장하는 것을 목표로 합니다.
초음파 주스 보존에 대해 자세히 알아보십시오!
비열처리 주스 가공이 유익한 이유는 무엇입니까?
HPP, PEF 또는 초음파와 같은 비열 처리는 열에 민감한 영양소, 향료 및 생체 활성 화합물의 열 분해를 최소화합니다. 이는 영양 품질과 감각적 특성을 보존하면서 미생물 불활성화를 가능하게 하여 기존 열처리에 대한 더 깨끗한 라벨 대안을 제공합니다. 초음파 보조 HPP 주스 보존의 장점에 대해 자세히 알아보십시오!
스테비아가 함유된 음료는 건강에 좋은가요?
스테비아 레바우디아나(Stevia rebaudiana)에서 추출한 천연 비영양 감미료인 스테비아는 일반적으로 FDA에서 안전한 것으로 인정받고 있습니다(GRAS). 칼로리 함량은 무시할 수 있고 혈당이나 인슐린 수치를 높이지 않으므로 당뇨병이 있는 사람이나 설탕 섭취를 줄이려는 사람들에게 적합한 대안입니다. 그러나 건강상의 이점은 음료의 전반적인 구성에 따라 달라지며, 스테비아로 단맛을 낸 음료에는 여전히 첨가제가 포함되어 있거나 영양가가 부족할 수 있습니다.
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