Extracția cu ultrasunete din tescovină – recuperarea sustenabilă a compușilor bioactivi

Subprodusele prelucrării fructelor, în special tescovina, reprezintă un rezervor neexploatat de compuși bioactivi cu potențiale aplicații în nutraceutice, fortificarea alimentelor și produse farmaceutice. Totuși, recuperarea eficientă și sustenabilă a acestor compuși rămâne o provocare tehnică. Dintre tehnologiile emergente de extracție ecologică, extracția asistată de ultrasunete cu sonicatoare cu sondă atinge randamente de recuperare remarcabile. Ultrasonicarea permite o extracție rapidă și eficientă din punctul de vedere al consumului de solvent a compușilor fenolici, a acizilor triterpenici și a altor compuși bioactivi din matrici vegetale precum tescovina de mere.

Valorificarea eficientă a subproduselor din fructe prin extracție cu ultrasunete

Extracția cu ultrasunete din tescovină este o modalitate eficientă de valorificare a subprodusului rezultat din producția de suc, vin și cidru – este o soluție validată științific, scalabilă și adoptată industrial, precum și economică pentru valorificarea deșeurilor din fructe. Deoarece sonicarea este eficientă și versatilă, ea oferă o strategie de extracție ecologică pentru a valorifica potențialul subproduselor agroalimentare precum tescovina de mere.
După cum demonstrează cercetări recente, combinarea unor timpi scurți de sonicare, a unor concentrații moderate de etanol și a unei amplitudini controlate permite recuperarea selectivă și eficientă a compușilor benefici pentru sănătate.
În căutarea circularității, sonicarea nu este doar un instrument – sonicarea înseamnă intensificarea procesului și eficiență.

Valorificarea tescovinei prin extracție cu ultrasunete

Tescovina de fructe, un subprodus al producției de suc și vin, cuprinde coajă, pulpă, semințe și codițe. Subutilizată în mod tradițional sau relegată la aplicații de valoare redusă, cum ar fi hrana pentru animale sau biomasa, tescovina este acum recunoscută ca o sursă valoroasă de polifenoli (de ex. glicozide de quercetină, floridzină), flavonoide, dihidrocalcone și acizi triterpenici (în special acid ursolic). Aceste molecule sunt asociate cu proprietăți antioxidante, antiinflamatoare și antimicrobiene.
Extracția cu ultrasunete oferă o abordare transformatoare a valorificării tescovinei, permițând eliberarea eficientă a acestor compuși bioactivi. Comparativ cu metodele convenționale de extracție, extracția cu ultrasunete oferă:

• Timpi de procesare mai scurți
• Consum mai redus de solvent
• Randamente mai mari
• Condiții de extracție mai blânde, care conservă compușii sensibili la căldură

Ce spune știința despre extracția cu ultrasunete din tescovină

Două studii exemplare demonstrează științific beneficiile extracției asistate de ultrasunete (UAE) pentru tescovina 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 tescovina provenită din industria cidrului, cu ajutorul unui sonicator Hielscher UP200Ht. În condiții optimizate (5,1 min, 68% etanol, 90% amplitudine), tescovina integrală de mere a produs:

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

De remarcat, fracțiunea de coajă de măr a prezentat concentrații și mai mari, acidul ursolic atingând 8500 µg/g substanță uscată. Activitatea antioxidantă a extractelor s-a corelat 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 floretinei și floridzinei – două dihidrocalcone cu puternică acțiune antioxidantă. Folosind un sonicator cu sondă Hielscher UP400St, autorii au obținut următoarele randamente de extracție:

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

Versatilitate – sonicare pentru tescovină, sucuri și smoothie-uri

Extracția cu ultrasunete nu se limitează la tescovina de mere; ea a fost aplicată cu succes unei game largi de matrici din fructe. În pulpa fructelor precum portocala, sonicarea intensifică eliberarea polifenolilor, flavonoidelor și antioxidanților, păstrându-le integritatea funcțională. În mod similar, cojile citricelor – inclusiv grepfrut, lămâie și portocală – sunt bogate în pectine și compuși fenolici, care pot fi eliberați eficient prin dezintegrarea pereților celulari indusă de cavitație. Chiar și semințele de struguri, cunoscute pentru conținutul lor bogat în polifenoli (de ex. catechine și proantocianidine), răspund bine la tratamentul cu ultrasunete, producând concentrații ridicate de antioxidanți. Această versatilitate în diferite țesuturi vegetale evidențiază sonicarea ca instrument robust pentru extracția ecologică a compușilor bioactivi din diverse subproduse agroindustriale.

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

• Extracție în fază lichidă în sucuri și piureuri
• Omogenizarea băuturilor și emulsiilor pe bază de plante
• Inactivare microbiană și enzimatică pentru prelungirea termenului de valabilitate fără deteriorare termică

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

• Dispersia stabilă a fibrelor și a particulelor solide
• Senzație în gură îmbunătățită
• Biodisponibilitate sporită a compușilor fenolici
• Conservarea proprietăților senzoriale și nutriționale

Utilizarea versatilă a sonicatoarelor Hielscher face cu ușurință legătura între procesarea tescovinei și cea a sucurilor – permițând extracția, omogenizarea și pasteurizarea cu aceeași instalație cu ultrasunete.

Sustenabilitatea în prim-plan

Ultrasonicarea contribuie semnificativ la sustenabilitate, permițând recuperarea cu valoare ridicată a compușilor bioactivi din subprodusele prelucrării 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, sonicarea oferă o soluție țintită și eficientă. De exemplu, s-a demonstrat că tratamentul cu ultrasunete al amestecurilor de pulpă–coajă de portocală îmbunătățește proprietățile esențiale ale fibrelor alimentare, susținând reutilizarea acestora ca ingrediente alimentare noi. Această cale de valorificare nu numai că reduce impactul asupra mediului al deșeurilor agroalimentare, dar se aliniază și cu Obiectivul de Dezvoltare Durabilă 12 al ONU – promovarea consumului și producției responsabile.
Este important de subliniat că sonicarea este o tehnologie eficientă energetic și ecologică – 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 atât sustenabilitatea ecologică, cât și pe cea economică în sectorul procesării alimentelor.

Îmbunătățiți-vă procesul de prelucrare a tescovinei cu sonicatoarele Hielscher

Hielscher Ultrasonics este un producător de top de sisteme cu ultrasunete de înaltă performanță, concepute atât pentru aplicații de laborator, cât și pentru aplicații industriale. Sonicatoarele sale industriale – precum UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT și UIP16000hdT – oferă:

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

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

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:

Proiectare, fabricație și consultanță – calitate Made in Germany

Ultrasonicatoarele Hielscher sunt bine cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și operarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicatoarelor noastre în instalațiile industriale. Condițiile dificile și mediile solicitante sunt gestionate cu ușurință de ultrasonicatoarele Hielscher.

Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicatoare de înaltă performanță, dotate cu tehnologie de ultimă generație și ușor de utilizat. Desigur, ultrasonicatoarele Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.

Literatură / Referințe

• Razola-Díaz, M.d.C.; Aznar-Ramos, M.J.; Guerra-Hernández, E.J.; García-Villanova, B.; Gómez-Caravaca, A.M.; Verardo, V. (2022): Establishment of a Sonotrode Ultrasound-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Apple Pomace. Foods 2022, 11, 3809.
• Pando Bedriñana, R.; Rodríguez Madrera, R.; Loureiro Rodríguez, M.D.; López-Benítez, K.; Picinelli Lobo, A. (2024): Green Extraction of Bioactive Compounds from Apple Pomace from the Cider Industry. Antioxidants 2024, 13, 1230.
• Dalmau, E.; Rosselló, C.; Eim, V.; Ratti, C.; Simal, S. (2020): Ultrasound-Assisted Aqueous Extraction of Biocompounds from Orange Byproduct: Experimental Kinetics and Modeling. Antioxidants 2020, 9, 352.
• Razola-Díaz, M.d.C.; Guerra-Hernández, E.J.; Rodríguez-Pérez, C.; Gómez-Caravaca, A.M.; García-Villanova, B.; Verardo, V. (2021): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction via Sonotrode of Phenolic Compounds from Orange By-Products. Foods 2021, 10, 1120.