Bezrozpuszczalnikowa ekstrakcja stewii za pomocą ultradźwięków
Konwencjonalna ekstrakcja słodkich składników, takich jak stewioglikozydy ze Stevia rebaudiana, wykorzystuje toksyczne rozpuszczalniki. Aby uzyskać zdrowy, wysokiej jakości produkt spożywczy, wymagana jest metoda ekstrakcji bez rozpuszczalników. Technika ekstrakcji ultradźwiękowej pozwala uniknąć stosowania rozpuszczalników, osiągając bardzo wysoką wydajność ekstrakcji w krótkim czasie przetwarzania. W ten sposób ultradźwiękowa ekstrakcja stewii wyróżnia się wyjątkową wydajnością i przyjaznością dla środowiska.
Zdrowe ekstrakty z ekstrakcją ultradźwiękową
Słodziki ze stewii mają być korzystnym dla zdrowia produktem wytwarzanym z liści zioła Stevia rebaudiana Bertoni i są stosowane jako słodzik o zerowej kaloryczności. Słodycz jest powodowana przez glikozydy diterpenowe, które są około 300 razy słodsze niż sacharoza.
Zawartość glikozydów w stewii rebaudiana Bertoni składa się ze stewiozydu (5-10%), rebaudiozydu A (2-4%), rebaudiozydu C (1-2%), dulkozydu A (0,5-1%), rebaudiozydu B, rebaudiozydu D i rebaudiozydu E. W przeciwieństwie do innych glikozydów, rebaudiozyd A charakteryzuje się brakiem goryczy. Dlatego rebaudiana A jest najbardziej ukierunkowanym związkiem z liści stewii. Ekstrakcja ultradźwiękowa wspomaga ekstrakcję stewiozydów i rebaudiozydów o wysokiej czystości. ekstrakcja ultradźwiękowa glikozydów stewiolowych może być łatwo przeprowadzona w wodzie i daje wysoką wydajność przy bardzo wysokiej szybkości ekstrakcji. Stosunkowo niska temperatura ekstrakcji między 60°C a 80°C jest łagodna, aby zapobiec degradacji ekstraktów.

SonoStation – Kompletny zestaw do obróbki ultradźwiękowej składający się ze zbiornika, pompy, mieszadła i ultrasonografu
Odkąd stewia została zatwierdzona jako substancja słodząca, popyt na naturalny, bezkaloryczny zamiennik cukru znacznie wzrósł. Aby zapewnić popyt na produkty ze stewii, należy zwiększyć możliwości produkcji komercyjnej. Ultradźwięki to sprawdzona metoda intensyfikacja wydobycia.
Zalety ekstrakcji ultradźwiękowej:
- bez rozpuszczalników, np. w wodzie
- Wyższe zyski
- Wysoka wydajność wydobycia
- oszczędność czasu
- oszczędność kosztów
- Bezpieczny
- przyjazny dla środowiska
- przetwarzanie wsadowe lub inline
Ultradźwiękowa ekstrakcja stewii: Wyniki badań
Carbonell-Capella et al. (2016) porównali różne techniki ekstrakcji stewiozydów i rebaudiozydów. Najwyższy odzysk stewiozydu uzyskano stosując ekstrakcję ultradźwiękową za pomocą UP400S (patrz zdjęcie po lewej) przy użyciu wody jako rozpuszczalnika, będąc 3,5 razy wyższym w porównaniu do tradycyjnej metody dyfuzyjnej i 1,5 razy wyższym niż w przypadku zmielonych próbek stewii. W tym badaniu liście stewii (6 g) zawieszono w wodzie (180 g) w temperaturze 208C w stosunku ciało stałe/ciecz 1:30 (w/w). Ekstrakcję ultradźwiękową przeprowadzono przy użyciu procesor ultradźwiękowy UP400S (Hielscher GmbH, Niemcy)o mocy 400 W i częstotliwości 24 kHz. Do eksperymentów zespół badawczy Carbonell-Capella ustawił amplitudę na 100%, z ciągłym trybem sonikacji. Tytanowa sonotroda H22 o średnicy 22 mm i długości 100 mm została zamontowana w celu sprzężenia fal ultradźwiękowych z próbką. Sondę zanurzono w mieszaninie zawierającej 6 g liści stewii zawieszonych w 180 g wody lub etanolu/wody (50%) w szklanej kolbie z wąską szyjką (pojemność 1000 ml). Próbki były zanurzone w kąpieli chłodzącej, aby uniknąć ogrzewania wywołanego sonikacją, a temperatura była zawsze niższa niż 50ºC). Całkowity wkład energii właściwej (Wspec(w kJ/kg) obliczono, mnożąc moc generatora (400 J/s) (Moc) przez całkowity czas leczenia (s) podzielony przez masę produktu (kg). Energia ultradźwięków wynosiła 178 kJ/kg (dla tUSA = 80 sek.)
(por. Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015) zbadali ekstrakcję glikozydów stewiolowych wraz z innymi składnikami funkcjonalnymi z liści Stewii i doszli do wniosku, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest technologią przyjazną dla środowiska, która może być stosowana do ekstrakcji związków funkcjonalnych z liści Stewii przy znacznie krótszym czasie obróbki i niższym zużyciu energii w porównaniu z konwencjonalną ekstrakcją.
Liu i wsp. (2010) badali ekstrakcję ultradźwiękową węglowodanów ogółem ze Stevia rebaudiana Bertoni. W celu zmaksymalizowania wydajności węglowodanów całkowitych ze Stevia rebaudiana Bertoni, jako próbki wykorzystano stewię typu LUYU-131. Metodologia powierzchni odpowiedzi (RSM) została zastosowana do optymalizacji warunków ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami. Wyniki wskazały, że optymalne warunki ekstrakcji to temperatura ekstrakcji 68°C, moc soniczna 60 W i czas ekstrakcji 32 min. Korzystanie z ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami, the wydajność ekstraktów wzrosła o współczynnik 1,5 przy niższa temperatura ekstrakcji (68°C), a czas ekstrakcji (32 min.) uległ znacznemu skróceniu w porównaniu z ekstrakcją klasyczną. Analiza składników surowych ekstraktów wykazała, że względna ilość rebaudiozydu A wzrosła w ekstraktach wspomaganych ultradźwiękami w porównaniu z ekstraktami uzyskanymi w procesie klasycznym, a ekstrakty wspomagane ultradźwiękami miały lepsza jakość.
Alupului i Lavric (2008) potwierdzają w swoich badaniach wyższą skuteczność ultradźwiękowej ekstrakcji stewii, stwierdzając, że indukowana ultradźwiękami ekstrakcja stewiozydu Stevia rebaudiana skutkuje poprawą wydajności w porównaniu z konwencjonalnym moczeniem o dwieście razy, a także krótszym czasem obróbki. (por. Alupului A., Lavric V., 2008)
Ultradźwiękowa obróbka końcowa stewiozydów
Ultradźwięki to niezawodna metoda mieszania, Mieszanie i homogenizacjaDlatego ultradźwięki są często stosowane podczas formułowania i mieszania produktu końcowego. Gdy ekstrakt ze stewii musi być rozpuszczony w cieczy, ultradźwięki są szybką i skuteczną techniką przygotowania jednorodnej mieszanki – niezależnie od lepkości. Ultradźwiękowy Rozpuszczenie pozwala na przygotowanie wysoce nasyconych, a nawet przesyconych roztworów.
Ultradźwiękowe systemy ekstrakcji
Asortyment produktów firmy Hielscher zapewni Ci ochronę – Niezależnie od tego, czy chcesz wyodrębnić mniejsze i średnie objętości do analizy i badań, czy też wyodrębnić na dużą komercyjną skalę produkcyjną. Nasz asortyment ultrasonografów obejmuje ultradźwiękowe urządzenia laboratoryjne, systemy stacjonarne dla R&D i instalacje pilotażowe, jak również Przemysłowe ultradźwięki o dużej mocy systemy z maksymalnie 16 000 watów na pojedynczą jednostkę, które mogą być łatwo grupowane i kontenerowane. Nasz szeroki wybór ultradźwiękowych Wyposażenie takie jak sonotrody, komory przepływowe, reaktory i boostery pozwala na optymalną konfigurację idealnie dopasowanego systemu do potrzeb naszego klienta.
Inwestycje
Wszystkie urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher są przeznaczone do 24/7 Oznacza to, że nasz sprzęt pozwala na szybki zwrot z inwestycji (RoI). Alupului et al. (2009) stwierdzili podczas swoich badań, że fakt ekonomicznego uzasadnienia stosowania ultradźwięków o wysokiej intensywności jako względnie niski koszt nie może zostać pominięta. Ponadto, ekstrakcja ultradźwiękowa jest przekonującą techniką ze względu na jej proste wykorzystanie i znaczący Wydajność.
Skontaktuj się z nami!? Zapytaj nas!
Literatura? Referencje
- Carbonell-Capella, Juana; Šic Žlabur, Jana; Rimac, Suzana; Barba, Francisco; Grimi, Nabil; Koubaa, Mohamed; Brncic, Mladen; Vorobiev, Eugene (2016): Electrotechnologies, microwaves, and ultrasounds combined with binary mixtures of ethanol and water to extract steviol glycosides and antioxidant compounds from Stevia rebaudiana leaves. Journal of Food Processing and Preservation 41, 2016.
- Žlabur, Jana Šic; Voća, Sandra; Dobričević, Nadica; Brnčić, Mladen; Dujmić, Filip; Karlović, Sven (2012): Possibilities of Using High Intensity Ultrasound Technology with Stevia – a Review. Croatian Journal of Food Technology, Biotechnology and Nutrition 7, 2012. 152-158.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Alupului, Ani Toboc; Vasile, Lavric (2008): Artificial Neural Network Modelling of Ultrasound and Microwave Extraction of Bioactive Constituents from Medicinal Plants. Chem. Eng. Trans. 14, 2008. 83–90.
- Liu, Jie; Li, Jin-Wei; Tang, Jian (2010): Ultrasonically assisted extraction of total carbohydrates from Stevia rebaudiana Bertoni and identification of extracts. Food and Bioproducts Processing 88/ 2-3, 2010. 215-221.
- Wang L.; Weller C.L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science and Technology 17, 2006. 300-312.
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
Fakty, które warto znać
glikozydy stewiolowe
Glikozydy stewiolowe to substancje odpowiedzialne za słodki smak liści stewii. Te glikozydy stewiolowe są związkami diterpenowymi. Mają one strukturę chemiczną cząsteczki stewiolu, w której atom wodoru karboksylowego jest zastąpiony cząsteczką glukozy, tworząc ester, a wodór hydroksylowy z kombinacją glukozy i ramnozy tworzy acetal.
Glikozydy stewiolowe występujące w liściach S. rebaudiana obejmują (w przybliżeniu procent wagowy):
- Stewiozyd (5-10%)
- Rebaudiozyd A (2-4%)
- Rebaudiozyd C (1-2%)
- Dulkozyd A (0,5-1%)
- rebaudiozyd B
- rebaudiozyd D
- rebaudiozyd E
Rebaudiozyd B, rebaudiozyd D, rebaudiozyd E występują tylko w niewielkich ilościach. Dostępna na rynku mieszanka glikozydów stewiolowych stosowana jako bezkaloryczny słodzik ekstrahowany z rośliny składa się głównie z około 80% stewiozydu, 8% rebaudiozydu A i 0,6% rebaudiozydu C.
Sprzęt ultradźwiękowy
Ultradźwiękowe homogenizatory tkanek są często określane jako sonikator soniczny? sonifikator, lizak soniczny, zakłócacz ultradźwiękowy, szlifierka ultradźwiękowa, sono-ruptor, sonifikator, demembrator soniczny, zakłócacz komórek, dyspergator ultradźwiękowy, emulgator lub rozpuszczalnik. Różne terminy wynikają z różnych zastosowań, które mogą być spełnione przez sonikację.