초음파 포마체 추출 – 생리 활성 화합물의 지속 가능한 회수

과일 가공 부산물, 특히 찌꺼기는 건강기능식품, 식품 강화 및 의약품에 잠재적으로 응용할 수 있는 생리활성 화합물의 미개발 저장고입니다. 그러나 이러한 화합물을 효율적이고 지속 가능한 방식으로 회수하는 것은 여전히 기술적 과제로 남아 있습니다. 새롭게 떠오르는 친환경 추출 기술 중 프로브형 초음파 처리기를 사용한 초음파 보조 추출은 뛰어난 회수율을 달성합니다. 초음파를 사용하면 사과 찌꺼기와 같은 식물 매트릭스에서 페놀 화합물, 트리테르펜산 및 기타 생리 활성 화합물을 신속하고 용매 효율적으로 추출할 수 있습니다.

초음파 추출을 통한 효율적인 과일 부산물 가치 평가

초음파 찌꺼기 추출은 주스, 와인 및 사이다 생산의 부산물을 가치화하는 효율적인 방법입니다. – 과학적으로 검증되고 산업적으로 확장 가능하며 채택된 과일 폐기물 가치화를 위한 경제적인 솔루션입니다. 초음파 처리는 효율적이고 다재다능하기 때문에 사과 찌꺼기와 같은 농식품 부산물의 잠재력을 활용할 수 있는 친환경 추출 전략을 제공합니다.
최근 연구에서 입증된 바와 같이 짧은 초음파 처리 시간, 적당한 에탄올 농도 및 제어된 진폭을 결합하면 건강 증진 화합물을 선택적이고 효율적으로 회수할 수 있습니다.
순환성을 추구하는 데 있어 초음파 처리는 단순한 도구가 아닙니다. – 초음파 처리는 공정 강화와 효율성을 의미합니다.

초음파 추출을 이용한 포마체 밸류라이제이션

주스와 와인 생산의 부산물인 과육은 껍질, 펄프, 씨앗, 줄기로 구성됩니다. 전통적으로 활용도가 낮거나 가축 사료나 바이오매스와 같은 저가치 용도로 전락했던 과육은 이제 폴리페놀(예: 케르세틴 배당체, 플로리드진), 플라보노이드, 디하이드로칼콘, 트리테르펜산(특히 우르솔산)의 귀중한 공급원으로 인정받고 있습니다. 이러한 분자는 항산화, 항염증, 항균 특성과 관련이 있습니다.
초음파 추출은 이러한 생리 활성 물질의 효율적인 방출을 가능하게 함으로써 찌꺼기 가치화에 대한 혁신적인 접근 방식을 제공합니다. 기존의 추출 방법과 비교하여 초음파 추출은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

• 처리 시간 단축
• 솔벤트 소비량 감소
• 더 높은 수율
• 더 온화한 추출 조건, 열에 민감한 화합물 보존

초음파 포맥 추출에 대한 과학적 연구 결과

두 가지 모범적인 연구는 사과 찌꺼기에 대한 초음파 보조 추출(UAE)의 이점을 과학적으로 입증합니다.

연구 1: 판도 베드리냐나 외, 2024년
연구자들은 중앙 복합 설계를 사용하여 Hielscher UP200Ht 초음파 처리기를 사용하여 사이다 산업 찌꺼기에서 총 폴리페놀과 우르솔산을 동시에 추출하는 방법을 최적화했습니다. 최적화된 조건(5.1분, 68% 에탄올, 90% 진폭)에서 전체 사과 찌꺼기를 추출했습니다:

• 플라보놀 ~1300 µg/g
• 디하이드로칼콘 ~1200 µg/g
• 우르솔산 ~4200 µg/g

특히 사과 껍질 분획은 우르솔산이 8500 µg/g 건조 물질에 도달하여 훨씬 더 높은 농도를 나타냈습니다. 추출물의 항산화 활성은 폴리페놀 함량과 밀접한 상관관계가 있으며, 수학적 모델링을 통해 추출 효율을 확인했습니다.

연구 2: 라졸라-디아즈 등, 2022년
이 연구는 플로레틴과 플로리드진의 추출을 최적화하는 데 중점을 두었습니다. – 두 가지 강력한 항산화제 디하이드로칼콘. Hielscher UP400St 프로브형 초음파 처리기를 사용하여 다음과 같은 추출 수율을 얻었습니다:

• 플로레틴 ~13 µg/g
• 플로리드진 ~67 µg/g
• 총 페놀류의 건조 중량 ~1878 µg/g
• 항산화 활성(FRAP): 최대 3.58mg TE/g

다용도 - 포마체, 주스 및 스무디를 위한 초음파 처리

초음파 추출은 사과 찌꺼기에만 국한되지 않고 다양한 과일 매트릭스에 성공적으로 적용되었습니다. 오렌지와 같은 과일의 펄프에서 초음파 처리는 폴리페놀, 플라보노이드 및 항산화 물질의 방출을 향상시켜 기능적 무결성을 보존합니다. 마찬가지로 감귤류의 껍질도 마찬가지입니다. – 자몽, 레몬, 오렌지 포함 – 에는 펙틴과 페놀 화합물이 풍부하며, 이는 캐비테이션에 의한 세포벽 파괴를 통해 효율적으로 방출될 수 있습니다. 폴리페놀 함량(예: 카테킨 및 프로안토시아니딘)이 높은 것으로 알려진 포도씨도 초음파 처리에 잘 반응하여 고농도의 항산화 물질을 생성합니다. 식물 조직 전반에 걸친 이러한 다목적성은 다양한 농산업 부산물에서 생리 활성을 친환경적으로 추출할 수 있는 강력한 도구로서 초음파 처리를 강조합니다.

또한 Hielscher 초음파 처리기의 다목적성은 다양한 제품과 응용 분야로 확장됩니다:

• 주스 및 퓌레의 액상 추출
• 식물성 음료 및 에멀젼의 균질화
• 열 손상 없이 유통기한 연장을 위한 미생물 및 효소 비활성화

주스 및 스무디 제조 시 고성능 초음파 처리를 보장합니다:

• 섬유 및 고체의 안정적인 분산
• 향상된 식감
• 페놀류의 생체이용률 향상
• 감각 및 영양 특성 보존

Hielscher 초음파 처리기의 다목적 사용으로 찌꺼기와 주스 처리 사이의 격차를 쉽게 해소합니다. – 동일한 초음파 설정으로 추출, 균질화 및 저온 살균이 가능합니다.

지속 가능성 스포트라이트

초음파 처리는 전 세계 음식물 쓰레기의 원인이 되는 과일 가공 부산물에서 생리 활성 화합물을 높은 가치로 회수할 수 있게 함으로써 지속 가능성에 크게 기여합니다. 과일과 채소의 최대 25%가 수확 후 또는 가공 중에 버려지는 주스 산업의 맥락에서 초음파 처리는 표적화되고 효율적인 솔루션을 제공합니다. 예를 들어, 오렌지 펄프와 껍질 혼합물의 초음파 처리는 주요 식이 섬유 특성을 향상시켜 새로운 식품 재료로 재사용할 수 있도록 지원하는 것으로 나타났습니다. 이러한 가치화 경로는 농식품 폐기물의 환경적 부담을 줄일 뿐만 아니라 UN의 지속 가능한 개발 목표 12에도 부합합니다. – 책임감 있는 소비와 생산을 장려합니다.
중요한 것은 초음파 처리가 에너지 효율적이고 친환경적인 기술이라는 점입니다. – 물, 수성 에탄올 및 NADES와 함께 작동하므로 에너지 소비가 적고 독한 추출 용매의 사용을 줄일 수 있습니다.
초음파 처리는 폐기물을 기능성 성분으로 전환함으로써 순환 경제에 기여하고 식품 가공 부문에서 생태적, 경제적 지속 가능성을 모두 개선합니다.

하이엘셔 소닉레이터로 포마체 공정 개선하기

Hielscher 초음파는 실험실 및 산업용 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 초음파 시스템을 제조하는 선도적인 업체입니다. 이 회사의 산업용 소닉레이터 – UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT, UIP16000hdT 등 – 제안:

• 확장 가능한 처리량(시간당 리터에서 톤까지)
• 정밀한 진폭 제어
• 까다로운 환경에서도 24시간 연중무휴 운영
• 가압식 초음파 반응기
• 인라인 연속 처리와의 호환성
• (기존) 생산 라인에 간편하게 통합

Hielscher 초음파 처리기는 폴리페놀, 항산화제 및 기타 생리 활성 화합물을 추출하기 위해 이미 발표된 연구를 통해 효율성과 재현성이 입증된 제품으로 검증되었습니다.

아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.

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.

문헌 / 참고문헌