Apstrāde ar ultraskaņu sulu konservēšanai un uzturvielu satura palielināšanai
Mūsdienu pārtikas pārstrādē viens no galvenajiem izaicinājumiem ir saglabāt svaigumu, vienlaikus paaugstinot uzturvērtību. Augstas veiktspējas apstrāde ar ultraskaņu, izmantojot zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīces, ir guvusi atzinību kā iedarbīga netermiskas apstrādes metode. Šajā rakstā izklāstīti zinātniska pētījuma rezultāti par to, kā Hielscher ultraskaņas procesori uzlabo ar Stevia rebaudiana saldinātas zemeņu sulas uzturvielu sastāvu.
Galvenās atziņas: Apstrāde ar ultraskaņu palielina fenolu un flavonoīdu saturu, kā arī antioksidatīvo kapacitāti – turklāt apstākļos, kurus var mērogot ieviešanai rūpniecībā.
Kāpēc aizstāt termisko apstrādi ar ultraskaņu?
Tradicionālā pasterizācija var noārdīt termolabilus savienojumus, piemēram, polifenolus un flavonoīdus. Savukārt apstrāde ar ultraskaņu ir netermiskas apstrādes metode, kurā akustiskā kavitācija tiek izmantota, lai veicinātu šūnu sagraušanu un molekulāro difūziju bez karstuma izraisītiem bojājumiem.
Sulu konservēšana un uzturvielu ekstrakcija ar ultraskaņu
Nesen veikts recenzēts Šic Žlabur un līdzautoru (2019) pētījums, kas publicēts žurnālā “Molecules” , sniedz pārliecinošus pierādījumus par augstas intensitātes ultraskaņas efektivitāti ar Stevia rebaudiana saldinātas zemeņu sulas apstrādē, izmantojot Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces modeli UP400St. Pētījuma rezultātiem ir būtiska nozīme rūpnieciskajā sulu pārstrādē, jo eksperimenta apstākļus var lineāri mērogot ar izmantotajām Hielscher ultraskaņas sistēmām.
Sulu apstrādes ar ultraskaņu priekšrocības:
- Uzlabota bioaktīvo savienojumu ekstrakcija
- Garšas un krāsas saglabāšana
- Mikroorganismu daudzuma samazināšana
- Mērogojama un energoefektīva apstrāde
- Process bez piedevām, kas ļauj saglabāt vienkāršu produkta sastāva marķējumu
Eksperimenta iekārtojums: sulas apstrāde ar ultraskaņu
Pētījumā izmantoja Hielscher UP400St ultraskaņas procesoru (400 W, 24 kHz), lai apstrādātu zemeņu sulu ar pievienotu zaļās stēvijas pulveri.
Pētnieki novērtēja apstrādes ar zondes tipa ultraskaņas ierīci ietekmi pie dažādām amplitūdām (50%, 75%, 100%), zondes diametriem (sonotrode S24d7 ar 7 mm un S24d22 ar 22 mm uzgaļa diametru) un apstrādes ilgumiem (15, 20 un 25 minūtes). No visiem pārbaudītajiem apstākļiem visizteiktākos rezultātus nodrošināja visintensīvākā apstrāde – 100% amplitūda, 22 mm zonde, 25 minūtes.
Rezultātu pārskats – sulu apstrāde ar ultraskaņu
Palielināts kopējais fenolu saturs (TPC)
Ar ultraskaņu apstrādātajās sulās TPC bija līdz 23% augstāks nekā saudzīgāk apstrādātajās sulās un par 18% augstāks nekā ar ultraskaņu neapstrādātajās sulās ar stēviju.
| Paraugs | TPC (mg GAE/L) | Flavonoīdi (mg GAE/L) | Antioksidatīvā kapacitāte (mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| Kontrole | 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: apstrādāts ar ultraskaņu, izmantojot 22 mm zondi, 100% amplitūdu, 25 minūtes
Tabula: apstrādes ar ultraskaņu ietekme uz fenolu saturu un antioksidatīvo aktivitāti
Kopējais fenolu saturs (TPC) palielinājās par 23% salīdzinājumā ar vissaudzīgāko apstrādi ar ultraskaņu un par 18% salīdzinājumā ar neapstrādātiem paraugiem ar stēviju.
Galvenie fenolu savienojumi, kuru saturs palielinājās, bija luteolīns, apigenīns, kvercetīns, miricetīns un kemferols, un to saturs pieauga 3–7 reizes.
Palielinājās arī antioksidatīvā kapacitāte (noteikta ar ABTS testu), atspoguļojot bioaktīvo vielu satura pieaugumu.
Fenolskābes un flavonoīdu sastāvs
Ultraskaņa nodrošināja efektīvāku tādu fenolskābju kā pirogallola un 4-metilkatehola ekstrakciju; visintensīvāk ar ultraskaņu apstrādātajā sulā pirogallola saturs sasniedza gandrīz 2 mg/g – vairāk nekā 3,5× augstāku līmeni nekā ar ultraskaņu neapstrādātajās sulās.
Hidroksilradikāļu veidošanās akustiskās kavitācijas laikā, visticamāk, veicina hidroksilēšanos un fenolu savienojumu izdalīšanos, kas atbilst iepriekšējo ultraskaņas ekstrakcijas mehānismu pētījumu rezultātiem.
Uzlabots saldums ar funkcionālām priekšrocībām
Pētījumā īpaša uzmanība tika pievērsta steviola glikozīdiem, īpaši steviozīdam un rebaudiozīdam A (Reb A) – galvenajām saldvielām Stevia rebaudiana sastāvā. Apstrāde ar ultraskaņu būtiski palielināja to koncentrāciju:
- Steviozīda saturs palielinājās par 61%.
- Reb A saturs divkāršojās (+114%).
Šis pieaugums ir labvēlīgs ne tikai salduma ziņā, bet arī no sensorā un vielmaiņas viedokļa. Augstāks Reb A saturs uzlabo garšas patīkamību, samazinot rūgtumu, kas bieži saistīts ar steviozīdu.
Sulu apstrāde ar ultraskaņu: nozīme rūpniecībā un mērogojamība
Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces ļauj precīzi kontrolēt visus būtiskos procesa parametrus. Tādējādi visus rezultātus var lineāri mērogot, pateicoties Hielscher ultraskaņas procesoru konstrukcijai, kas mēroga palielināšanas laikā uztur nemainīgu enerģijas intensitāti. Tas padara pāreju no galda iekārtām uz nepārtrauktas darbības rūpnieciskajām sistēmām gan tehniski iespējamu, gan ekonomiski pievilcīgu.
Šis pētījums papildina arvien plašāko pierādījumu kopumu, kas pamato augstas intensitātes ultraskaņas izmantošanu kā ilgtspējīgu netermiskas apstrādes metodi. Novēroto priekšrocību kopums – palielināts uzturvielu saturs, uzlabota antioksidatīvā kapacitāte un optimizētas sensorās īpašības – uzsver tās vērtību funkcionālo dzērienu izstrādē.
Ko tas nozīmē rūpniecībai?
Izmantojot mērogojamas tehnoloģiskās platformas, piemēram, Hielscher piedāvātās, sulu ražotāji tagad var uzskatīt apstrādi ar ultraskaņu ne tikai par alternatīvu, bet arī par uzlabojumu – gan produkta kvalitātei, gan patērētāju veselībai.
- augsta efektivitāte
- vismodernākā tehnoloģija
- uzticamība un izturība
- regulējama, precīza procesa vadība
- partiju apstrāde un apstrāde plūsmā
- jebkuram tilpumam
- inteliģenta programmatūra
- viedas funkcijas (piemēram, programmēšana, datu reģistrēšana, tālvadība)
- vienkārša un droša lietošana
- neliela apkopes nepieciešamība
- CIP (tīrīšana uz vietas)
Tālāk sniegtā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes ierīču aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| nav piemērojams | 10–100L/min | UIP16000hdT |
| nav piemērojams | lielāks | ierīču grupa UIP16000hdT |
Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte
Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces ir plaši pazīstamas ar visaugstākajiem kvalitātes un projektēšanas standartiem. Izturība un vienkārša lietošana ļauj mūsu ultraskaņas apstrādes ierīces bez grūtībām integrēt rūpnieciskajās ražotnēs. Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces viegli darbojas skarbos apstākļos un prasīgā vidē.
Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes ierīcēm ar vismodernākajām tehnoloģijām un ērtu lietošanu. Protams, Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.
Ultraskaņas pārtikas homogenizators UIP16000 pārtikas un dzērienu rūpnieciskai pārstrādei.
Literatūra / atsauces
- 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.
Bieži uzdotie jautājumi
Kā tiek konservētas sulas?
Sulas parasti konservē ar termisko pasterizāciju, kurā karstums inaktivē bojāšanos izraisošos mikroorganismus un fermentus. Alternatīvas metodes ir augstspiediena apstrāde (HPP), apstrāde ar ultraskaņu, impulsu elektriskie lauki (PEF) un ķīmiskie konservanti, piemēram, sorbāti vai benzoāti. Šo pieeju mērķis ir pagarināt glabāšanas laiku, vienlaikus saglabājot drošumu un sensoro kvalitāti.
Lasiet vairāk par sulu konservēšanu ar ultraskaņu!
Kāpēc netermiska sulu apstrāde ir izdevīga?
Netermiska apstrāde, piemēram, HPP, PEF vai apstrāde ar ultraskaņu, samazina karstumjutīgu uzturvielu, garšas un aromāta vielu un bioaktīvo savienojumu termisko noārdīšanos. Tā ļauj inaktivēt mikroorganismus, vienlaikus saglabājot uzturvērtību un sensorās īpašības, un piedāvā alternatīvu tradicionālajai termiskajai apstrādei, kas ļauj iegūt produktu ar vienkāršāku sastāva marķējumu. Uzziniet vairāk par ultraskaņas veicinātas HPP sulu konservēšanas priekšrocībām!
Vai dzērieni ar stēviju ir veselīgi?
Stēviju, dabisku saldinātāju bez uzturvērtības, ko iegūst no Stevia rebaudiana, FDA vispārēji atzīst par drošu (GRAS). Tai ir niecīgs kaloriju saturs, un tā nepaaugstina glikozes vai insulīna līmeni asinīs, tādēļ tā ir piemērota alternatīva cilvēkiem ar cukura diabētu vai tiem, kuri vēlas samazināt cukura patēriņu. Tomēr ieguvumi veselībai ir atkarīgi no dzēriena kopējā sastāva – ar stēviju saldināti dzērieni joprojām var saturēt piedevas vai būt bez uzturvērtības.
Lasiet vairāk par stēvijas ekstrakciju ar ultraskaņu!
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no laboratorijas mēroga līdz rūpnieciskam mērogam.