Sonikácia na konzerváciu šťavy a zvýšenie živín
V modernom spracovaní potravín je hlavnou výzvou zachovanie čerstvosti a zároveň zvýšenie nutričnej hodnoty. Vysokovýkonná ultrazvuková signalizácia - pomocou sondových sondových sondov - sa presadila ako výkonná metóda netepelného spracovania. Tento článok predstavuje zistenia z vedeckej štúdie, ktorá skúmala, ako je nutričný profil jahodovej šťavy sladenej Stevia rebaudiana vylepšený ultrazvukovými procesormi Hielscher.
Kľúčové poznatky: Sonikácia zvyšuje obsah fenolov, hladinu flavonoidov a antioxidačnú kapacitu – to všetko za škálovateľných podmienok vhodných na priemyselné použitie.
Prečo nahradiť teplo ultrazvukom?
Tradičná pasterizácia môže degradovať termolabilné zlúčeniny, ako sú polyfenoly a flavonoidy. Ultrazvuk je naopak technika netepelného spracovania, ktorá využíva akustickú kavitáciu na zvýšenie narušenia buniek a molekulárnej difúzie bez poškodenia teplom.
Ultrazvuková konzervácia šťavy a extrakcia živín
Nedávna recenzovaná štúdia Šica Žlabura a kol. (2019) uverejnená v časopise “Molecules” poskytuje spoľahlivé dôkazy o účinnosti ultrazvuku s vysokou intenzitou pomocou Hielscherovho sonikátora modelu UP400St na ošetrenie jahodovej šťavy sladenej stéviou rebaudiana. Zistenia majú významné dôsledky pre priemyselné spracovanie šťavy, vzhľadom na to, že experimentálne podmienky sú lineárne škálovateľné pomocou použitých ultrazvukových systémov Hielscher.
Výhody ultrazvukového spracovania šťavy:
- Vylepšená extrakcia bioaktívnych zlúčenín
- Zachovanie chuti a farby
- Zníženie mikrobiálnej záťaže
- Škálovateľné a energeticky efektívne
- Čistý proces bez prísad
Experimentálne nastavenie: Sonikácia šťavy
Štúdia použila ultrazvukový procesor Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) na ošetrenie jahodovej šťavy v prítomnosti prášku zo zelenej stévie.
Vedci hodnotili účinky sonikácie sondy pri rôznych amplitúdach (50%, 75%, 100%), priemeroch sond (sonotróda S24d7 so 7 mm a S24d22 s veľkosťou hrotu 22 mm) a časy sonikácie (15, 20 a 25 minút). Vo všetkých testovaných podmienkach prinieslo najintenzívnejšie ošetrenie - 100% amplitúda, 22 mm sonda, 25 minút - najvýraznejšie výsledky.
Prehľad výsledkov – Ultrazvukové spracovanie šťavy
Zvýšený celkový obsah fenolov (TPC)
Sonikované šťavy vykazovali až o 23 % vyššiu TPC v porovnaní s miernou sonikáciou a o 18 % vyššiu ako nesonikované šťavy so stéviou.
| vzorka | TPC (mg GAE/L) | Flavonoidy (mg GAE/l) | Antioxidačná kapacita (mmol TE/l) |
|---|---|---|---|
| Ovládať | 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: Sonikovaný s 22 mm sondou, 100% amplitúda, 25 minút
Tabuľka: Vplyv sonikácie na obsah fenolov a antioxidačnú aktivitu
Celkový obsah fenolov (TPC) sa zvýšil o 23 % v porovnaní s najmiernejšou sonikáciou a o 18 % v porovnaní s nesonikovanými vzorkami so stéviou.
Medzi kľúčové fenoly zosilnené patrili luteolín, apigenín, kvercetín, myricetín a kaempferol, s nárastom v rozmedzí od 3 do 7-násobku.
Zvýšila sa aj antioxidačná kapacita (prostredníctvom testu ABTS), čo vykazuje nárast bioaktívnych látok.
Fenolové kyseliny a profil flavonoidov
Ultrazvuk umožnil vynikajúcu extrakciu fenolových kyselín, ako je pyrogallol a 4-metyl-katechol, pričom pyrogallol dosiahol takmer 2 mg/g v najintenzívnejšej sonikovanej šťave – o viac ako 3,5 × viac ako v nesonikovaných náprotivkoch.
Tvorba hydroxylových radikálov počas akustické kavitácie pravdepodobne prispieva k zvýšenej hydroxylácii a uvoľňovaniu fenolových zlúčenín, čo je v súlade s predchádzajúcimi mechanistickými štúdiami ultrazvukovej extrakcie.
Zlepšená sladkosť s funkčnými výhodami
Štúdia skúmala najmä steviol glykozidy, najmä steviozid a rebaudiozid A (Reb A) - primárne sladidlá v Stevia rebaudiana. Sonikacia výrazne zvýšila ich koncentráciu:
- Obsah steviozidu sa zvýšil o 61 %.
- Obsah Reb A sa zdvojnásobil (+114 %).
Toto vylepšenie je prospešné nielen z hľadiska sladkosti, ale aj zo zmyslového a metabolického hľadiska. Vyššie hladiny Reb A zlepšujú chutnosť znížením horkosti často spojenej so steviozidom.
Ultrazvukové spracovanie šťavy: priemyselný význam a škálovateľnosť
Ultrazvukové prístroje Hielscher umožňujú presnú kontrolu nad všetkými dôležitými parametrami procesu. Všetky výsledky sú tak lineárne škálovateľné vďaka konštrukcii ultrazvukových procesorov Hielscher, ktoré udržiavajú konštantnú energetickú náročnosť počas škálovania. Vďaka tomu je prechod zo stolových na kontinuálne priemyselné systémy technicky uskutočniteľný a ekonomicky atraktívny.
Táto štúdia pridáva k rastúcemu množstvu dôkazov podporujúcich ultrazvuk s vysokou intenzitou ako udržateľnú metódu netepelného spracovania. Kombinované pozorované výhody – zvýšenie živín, zlepšená antioxidačná kapacita a optimalizované senzorické vlastnosti – podčiarkujú jeho hodnotu pri vývoji funkčných nápojov.
Čo to teda znamená pre priemysel?
Vďaka škálovateľným technologickým platformám, ako sú tie od spoločnosti Hielscher, môžu výrobcovia džúsov teraz považovať sonikáciu nielen za alternatívu, ale aj za vylepšenie – pre kvalitu produktov aj zdravie spotrebiteľov.
- vysoká účinnosť
- Najmodernejšia technológia
- spoľahlivosť & odolnosť
- nastaviteľné, presné riadenie procesu
- dávka & Inline
- pre akýkoľvek objem
- inteligentný softvér
- inteligentné funkcie (napr. programovateľné, dátové protokolovanie, diaľkové ovládanie)
- jednoduchá a bezpečná obsluha
- nízka údržba
- CIP (čistenie na mieste)
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000hdT |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000hdT |
Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku
Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe svojou najvyššou kvalitou a dizajnovými štandardmi. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredie ľahko zvládnu ultrazvukové prístroje Hielscher.
Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú samozrejme v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.
Ultrazvukový homogenizátor potravín UIP16000 na priemyselné spracovanie potravín a nápojov.
Literatúra / Referencie
- 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.
často kladené otázky
Ako sa zachovávajú šťavy?
Šťavy sa zvyčajne konzervujú tepelnou pasterizáciou, kde teplo deaktivuje kaziace mikroorganizmy a enzýmy. Alternatívne metódy zahŕňajú vysokotlakové spracovanie (HPP), sonikáciu, pulzné elektrické polia (PEF) a chemické konzervačné látky, ako sú sorbáty alebo benzoáty. Cieľom týchto prístupov je predĺžiť trvanlivosť pri zachovaní bezpečnosti a senzorickej kvality.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej konzervácii šťavy!
Prečo je spracovanie netermálnej šťavy prospešné?
Netepelné spracovanie – ako je HPP, PEF alebo ultrazvuk – minimalizuje tepelnú degradáciu živín, príchutí a bioaktívnych zlúčenín citlivých na teplo. Umožňuje mikrobiálnu inaktiváciu pri zachovaní nutričnej kvality a senzorických vlastností a ponúka čistejšiu alternatívu ku konvenčným tepelným úpravám. Zistite viac o výhodách ultrazvukom asistovanej konzervácie šťavy HPP!
Sú nápoje so stéviou zdravé?
Stévia, prírodné nevýživné sladidlo získané zo stévie rebaudiana, je FDA všeobecne uznávaná ako bezpečná (GRAS). Má zanedbateľný obsah kalórií a nezvyšuje hladinu glukózy ani inzulínu v krvi, vďaka čomu je vhodnou alternatívou pre osoby s cukrovkou alebo pre tých, ktorí chcú znížiť príjem cukru. Zdravotné výhody však závisia od celkového zloženia nápoja – nápoje sladené stéviou môžu stále obsahovať prísady alebo im môže chýbať nutričná hodnota.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej extrakcii stévie!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.