Ультразвуковая экстракция выжимки – Устойчивое извлечение биологически активных соединений

Побочные продукты переработки фруктов, особенно выжимки, представляют собой неиспользованный резервуар биологически активных соединений, которые могут найти применение в нутрицевтиках, обогащении продуктов питания и фармацевтике. Тем не менее, эффективное и устойчивое извлечение этих соединений остается технической проблемой. Среди новых технологий "зеленой" экстракции экстракция с помощью ультразвука с использованием соникаторов зондового типа позволяет добиться выдающихся результатов. Ультразвук позволяет быстро и эффективно извлекать фенольные соединения, тритерпеновые кислоты и другие биологически активные соединения из растительных матриц, таких как яблочные выжимки.

Эффективная валоризация фруктовых субпродуктов с помощью ультразвуковой экстракции

Ультразвуковая экстракция выжимки - эффективный способ переработки побочного продукта производства соков, вина и сидра – Это научно обоснованное, промышленно масштабируемое и экономически выгодное решение для валоризации фруктовых отходов. Поскольку соникация эффективна и универсальна, она предлагает стратегию "зеленой" экстракции для использования потенциала побочных продуктов агропищевой промышленности, таких как яблочные выжимки.
Как показывают последние исследования, сочетание короткого времени соникации, умеренной концентрации этанола и контролируемой амплитуды позволяет селективно и эффективно извлекать полезные для здоровья соединения.
В стремлении к кругообороту звуковое сопровождение - это не просто инструмент. – Соникация означает интенсификацию и эффективность процесса.

Валоризация помело с помощью ультразвуковой экстракции

Фруктовые выжимки, побочный продукт производства соков и вина, состоят из кожуры, мякоти, семян и плодоножек. Выжимки, которые традиционно не использовались или использовались для малоценных целей, таких как корм для скота или биомасса, сегодня признаны ценным источником полифенолов (например, гликозидов кверцетина, флоридзина), флавоноидов, дигидрохалконов и тритерпеновых кислот (в частности, урсоловой кислоты). Эти молекулы обладают антиоксидантными, противовоспалительными и противомикробными свойствами.
Ультразвуковая экстракция предлагает революционный подход к повышению ценности выжимки, позволяя эффективно высвобождать эти биоактивные вещества. По сравнению с традиционными методами экстракции, ультразвуковая экстракция обеспечивает:

• Сокращение времени обработки
• Низкий расход растворителей
• Более высокая урожайность
• Более мягкие условия экстракции, сохраняющие термочувствительные соединения

Что говорит наука об ультразвуковой экстракции выжимки

Два показательных исследования с научной точки зрения демонстрируют преимущества экстракции с помощью ультразвука (UAE) для яблочных выжимков.

Исследование 1: Пандо Бедриньяна и др., 2024 г.
Используя центральный комбинированный дизайн, исследователи оптимизировали одновременную экстракцию общих полифенолов и урсоловой кислоты из выжимки сидра с помощью соникатора Hielscher UP200Ht. При оптимизированных условиях (5,1 мин, 68 % этанола, 90 % амплитуды) цельные яблочные выжимки дали:

• ~1300 мкг/г флавонолов
• ~1200 мкг/г дигидрохалконов
• ~4200 мкг/г урсоловой кислоты

Примечательно, что во фракции яблочной кожуры концентрация урсоловой кислоты была еще выше: она достигала 8500 мкг/г сухого вещества. Антиоксидантная активность экстрактов сильно коррелировала с содержанием полифенолов, а математическое моделирование подтвердило эффективность экстракции.

Исследование 2: Разола-Диас и др., 2022 г.
Эта работа была направлена на оптимизацию экстракции флуретина и флуридзина – два мощных антиоксидантных дигидрохалкона. Используя соникатор зондового типа Hielscher UP400St, были получены следующие выходы экстракции:

• ~13 мкг/г флуретина
• ~67 мкг/г флоридзина
• ~1878 мкг/г сухого веса общего количества фенольных веществ
• Антиоксидантная активность (FRAP): до 3,58 мг TE/г

Универсальность - сонирование для помело, соков и смузи

Ультразвуковая экстракция не ограничивается яблочными выжимками; она успешно применяется для широкого спектра фруктовых матриц. В мякоти таких фруктов, как апельсин, ультразвуковое воздействие усиливает высвобождение полифенолов, флавоноидов и антиоксидантов, сохраняя их функциональную целостность. Аналогичным образом, кожура цитрусовых фруктов – включая грейпфрут, лимон и апельсин – богаты пектинами и фенольными соединениями, которые могут быть эффективно высвобождены в результате разрушения клеточной стенки под действием кавитации. Даже виноградные косточки, известные своим высоким содержанием полифенолов (например, катехинов и проантоцианидинов), хорошо реагируют на ультразвуковую обработку, обеспечивая высокую концентрацию антиоксидантов. Такая универсальность растительных тканей подчеркивает, что ультразвуковая обработка является надежным инструментом для экологически чистого извлечения биоактивных веществ из различных побочных продуктов агропромышленного комплекса.

Кроме того, универсальность соникаторов Hielscher распространяется на различные продукты и области применения:

• Жидкофазная экстракция в соках и пюре
• Гомогенизация напитков и эмульсий на растительной основе
• Микробная и ферментативная инактивация для увеличения срока годности без термического повреждения

При производстве соков и смузи высокоэффективное сонирование обеспечивает:

• Стабильная дисперсия волокон и твердых частиц
• Улучшенный вкус во рту
• Повышенная биодоступность фенольных веществ
• Сохранение сенсорных и питательных свойств

Универсальное применение соникаторов Hielscher позволяет легко преодолеть разрыв между переработкой выжимки и сока – позволяет проводить экстракцию, гомогенизацию и пастеризацию с помощью одной и той же ультразвуковой установки.

Устойчивое развитие

Ультразвуковая обработка вносит значительный вклад в устойчивое развитие, позволяя извлекать биологически активные соединения из побочных продуктов переработки фруктов, которые в противном случае стали бы причиной глобальных пищевых отходов. В контексте соковой промышленности, где до 25 % фруктов и овощей выбрасывается после сбора урожая или в процессе переработки, ультразвуковая обработка предлагает целенаправленное и эффективное решение. Например, ультразвуковая обработка смесей апельсиновой мякоти и кожуры улучшает основные свойства пищевых волокон, что способствует их повторному использованию в качестве новых пищевых ингредиентов. Этот путь валоризации не только снижает нагрузку на окружающую среду, связанную с отходами агропищевой промышленности, но и соответствует Цели 12 в области устойчивого развития ООН. – содействие ответственному потреблению и производству.
Важно отметить, что соникация - это энергоэффективная и экологичная технология – При этом требуется низкое энергопотребление и сокращение использования жестких экстракционных растворителей, так как он работает с водой, водным этанолом и NADES.
Превращая отходы в функциональные ингредиенты, соникация способствует развитию циркулярной экономики и повышению экологической и экономической устойчивости в секторе пищевой промышленности.

Усовершенствуйте процесс производства выжимки с помощью звуковых насосов Hielscher

Hielscher Ultrasonics - ведущий производитель высокопроизводительных ультразвуковых систем, предназначенных как для лабораторных, так и для промышленных применений. Их промышленные ультразвуковые аппараты – такие как UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT и UIP16000hdT – предложение:

• Масштабируемая производительность (от литров до тонн в час)
• Точное управление амплитудой
• Круглосуточная работа в сложных условиях
• Ультразвуковые реакторы, работающие под давлением
• Совместимость с поточной непрерывной обработкой
• Простая интеграция в (существующие) производственные линии

Соникаторы Hielscher уже проверены в опубликованных исследованиях для извлечения полифенолов, антиоксидантов и других биоактивных соединений, с доказанной эффективностью и воспроизводимостью.

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:

Проектирование, производство и консалтинг – Качество «Сделано в Германии»

Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и дизайна. Надежность и простота в эксплуатации позволяют без проблем интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными условиями окружающей среды.

Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной по стандарту ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством в использовании. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.

Литература / Литература