Extracția cu ultrasunete a miezului – Recuperarea durabilă a compușilor bioactivi

Subprodusele de prelucrare a fructelor, în special zarzavaturile, reprezintă un rezervor neexploatat de compuși bioactivi cu aplicații potențiale în nutraceutice, fortificarea alimentelor și produse farmaceutice. Cu toate acestea, recuperarea eficientă și durabilă a acestor compuși rămâne o provocare tehnică. Printre tehnologiile de extracție ecologice emergente, extracția asistată de ultrasunete utilizând sonicatoare de tip sondă atinge randamente de recuperare remarcabile. Ultrasonication permite o extracție rapidă, solvent-eficientă a compușilor fenolici, a acizilor triterpenici și a altor compuși bioactivi din matrici vegetale, cum ar fi marc de mere.

Valorificarea eficientă a subproduselor din fructe cu extracție cu ultrasunete

Extracția cu ultrasunete a marcului este o modalitate eficientă de valorificare a subprodusului din producția de suc, vin și cidru – este o soluție validată științific, scalabilă și adoptată industrial, precum și o soluție economică pentru valorificarea deșeurilor de fructe. Deoarece sonicarea este eficientă și versatilă, aceasta oferă o strategie de extracție ecologică pentru a utiliza potențialul subproduselor agroalimentare, cum ar fi marc de mere.
După cum reiese din cercetările recente, combinarea timpilor scurți de sonicare, a concentrațiilor moderate de etanol și a amplitudinii controlate permite recuperarea selectivă și eficientă a compușilor care promovează sănătatea.
În căutarea circularității, sonicare nu este doar un instrument – sonicarea înseamnă intensificarea și eficiența procesului.

Valorificarea piureului prin extracție cu ultrasunete

Busuiocul de fructe, un subprodus al producției de sucuri și vin, cuprinde coaja, pulpa, semințele și tulpinile. Tradițional subutilizat sau relegat la aplicații cu valoare redusă, cum ar fi hrana pentru animale sau biomasa, borhotul este în prezent recunoscut ca o sursă valoroasă de polifenoli (de exemplu, glicozide de quercetină, phloridzin), flavonoide, dihidrochalcone și acizi triterpenici (în special acid ursolic). Aceste molecule sunt asociate cu proprietăți antioxidante, antiinflamatorii și antimicrobiene.
Extracția cu ultrasunete oferă o abordare transformatoare pentru valorificarea marcului, permițând eliberarea eficientă a acestor bioactivi. Comparativ cu metodele convenționale de extracție, extracția cu ultrasunete oferă:

• Timpi de prelucrare mai scurți
• Consum redus de solvenți
• randamente mai mari
• Condiții de extracție mai blânde, păstrând compușii sensibili la căldură

Ce spune știința despre extragerea cu ultrasunete a sâmburelui

Două studii exemplare demonstrează științific beneficiile extracției asistate de ultrasunete (UAE) pentru sâmburii de mere.

Studiul 1: Pando Bedriñana et al., 2024
Folosind un design compozit central, cercetătorii au optimizat extracția simultană a polifenolilor totali și a acidului ursolic din borhotul de cidru folosind un sonicator Hielscher UP200Ht. În condiții optimizate (5,1 min, 68% etanol, 90% amplitudine), mustul de mere întreg a produs:

• ~1300 µg/g de flavonoli
• ~1200 µg/g de dihidrochalcones
• ~4200 µg/g de acid ursolic

În special, fracțiunea de coajă de măr a prezentat concentrații chiar mai mari, acidul ursolic atingând 8500 µg/g substanță uscată. Activitatea antioxidantă a extractelor se corelează puternic cu conținutul de polifenoli, iar modelarea matematică a confirmat eficiența extracției.

Studiul 2: Razola-Díaz et al., 2022
Această lucrare s-a concentrat pe optimizarea extracției de floretină și phloridzin – două dihidrochalcone puternic antioxidante. Folosind un sonicator de tip sondă Hielscher UP400St, s-au obținut următoarele randamente de extracție:

• ~13 µg/g de phloretin
• ~67 µg/g de phloridzin
• ~1878 µg/g greutate uscată de fenolici totali
• Activitate antioxidantă (FRAP): până la 3,58 mg TE/g

Versatilitate - Sonicare pentru compoturi, sucuri și smoothie-uri

Extracția cu ultrasunete nu este limitată la piureul de mere; aceasta a fost aplicată cu succes la o gamă largă de matrici de fructe. În pulpa unor fructe precum portocala, sonicarea îmbunătățește eliberarea de polifenoli, flavonoide și antioxidanți, păstrând integritatea lor funcțională. În mod similar, coaja fructelor citrice – inclusiv grapefruit, lămâie și portocală – sunt bogate în pectine și compuși fenolici, care pot fi eliberați eficient prin întreruperea peretelui celular prin cavitare. Chiar și semințele de struguri, cunoscute pentru conținutul lor polifenolic dens (de exemplu, catechine și proantocianidine), răspund bine la tratamentul cu ultrasunete, producând concentrații ridicate de antioxidanți. Această versatilitate între țesuturile vegetale evidențiază sonicarea ca un instrument robust pentru extracția ecologică a bioactivilor din diverse subproduse agroindustriale.

În plus, versatilitatea sonicatoarelor Hielscher se extinde la diverse produse și aplicații:

• Extracția în fază lichidă în sucuri și piureuri
• Omogenizarea băuturilor și a emulsiilor pe bază de plante
• Inactivarea microbiană și enzimatică pentru prelungirea duratei de valabilitate fără deteriorare termică

În producția de sucuri și smoothie-uri, sonicarea de înaltă performanță asigură:

• Dispersie stabilă a fibrelor și a solidelor
• Gust îmbunătățit
• Biodisponibilitatea crescută a fenolilor
• Păstrarea proprietăților senzoriale și nutriționale

Utilizarea versatilă a sonicatoarelor Hielscher reduce cu ușurință decalajul dintre procesarea mustului și a sucului – care permite extracția, omogenizarea și pasteurizarea cu aceeași instalație cu ultrasunete.

Accent pe durabilitate

Ultrasonicația contribuie în mod semnificativ la durabilitate, permițând recuperarea de mare valoare a compușilor bioactivi din subprodusele de prelucrare a fructelor, care altfel ar contribui la risipa alimentară globală. În contextul industriei sucurilor, unde până la 25% din fructe și legume sunt aruncate după recoltare sau în timpul procesării, ultrasunetele oferă o soluție direcționată și eficientă. De exemplu, s-a demonstrat că tratarea cu ultrasunete a amestecurilor de pulpă și coajă de portocale îmbunătățește proprietățile fibrelor dietetice esențiale, sprijinind reutilizarea acestora ca ingrediente alimentare noi. Această cale de valorificare nu numai că reduce povara deșeurilor agroalimentare asupra mediului, dar se aliniază, de asemenea, la Obiectivul 12 de dezvoltare durabilă al ONU – promovarea consumului și producției responsabile.
În mod important, sonicarea este o tehnologie ecologică și eficientă din punct de vedere energetic – necesită un consum redus de energie și reduce utilizarea solvenților de extracție agresivi, deoarece funcționează cu apă, etanol apos și NADES.
Prin transformarea fluxurilor de deșeuri în ingrediente funcționale, sonicarea contribuie la o economie circulară și îmbunătățește durabilitatea ecologică și economică în sectorul de prelucrare a alimentelor.

Îmbunătățiți procesul de obținere a piureului cu Sonicatoarele Hielscher

Hielscher Ultrasonics este un producător de top de sisteme ultrasonice de înaltă performanță concepute atât pentru aplicații de laborator, cât și industriale. Sonicatoarele lor industriale – cum ar fi UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT și UIP16000hdT – oferta:

• Producție scalabilă (de la litri la tone pe oră)
• Control precis al amplitudinii
• Funcționare 24/7 în medii solicitante
• Reactoare ultrasonice presurizabile
• Compatibilitate cu procesarea continuă în linie
• Integrare simplă în liniile de producție (existente)

Sonicatoarele Hielscher sunt deja validate în cercetările publicate pentru extragerea polifenolilor, antioxidanților și a altor compuși bioactivi, cu eficiență și reproductibilitate dovedite.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:

Proiectare, fabricație și consultanță – Calitate Made in Germany

Hielscher ultrasonicators sunt bine-cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și funcționarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicators noastre în instalații industriale. Condiții dure și medii solicitante sunt ușor de manipulat de ultrasonicators Hielscher.

Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicators de înaltă performanță cu tehnologie de ultimă oră și ușurință în utilizare. Desigur, ultrasonicators Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.

Literatură / Referințe