Extrakcia výliskov ultrazvukom – Udržateľné získavanie bioaktívnych zlúčenín

Vedľajšie produkty zo spracovania ovocia, najmä výlisky, predstavujú nevyužitú zásobáreň bioaktívnych zlúčenín s možnosťou využitia v nutraceutikách, pri fortifikácii potravín a vo farmaceutickom priemysle. Účinné a udržateľné získavanie týchto zlúčenín však zostáva technickou výzvou. Spomedzi nových ekologických extrakčných technológií dosahuje extrakcia ultrazvukom s použitím sondy vynikajúce výťažky. Ultrazvuk umožňuje rýchlu, rozpúšťadlovo účinnú extrakciu fenolových zlúčenín, triterpenových kyselín a iných bioaktívnych zlúčenín z rastlinných matríc, ako sú napríklad jablkové výlisky.

Účinná valorizácia vedľajších produktov z ovocia pomocou extrakcie ultrazvukom

Ultrazvuková extrakcia výliskov je účinný spôsob zhodnocovania vedľajšieho produktu pri výrobe džúsov, vína a jablčného vína – je to vedecky overené, priemyselne rozšíriteľné a prijateľné a ekonomické riešenie na zhodnocovanie ovocného odpadu. Keďže sonikácia je účinná a všestranná, ponúka ekologickú stratégiu extrakcie na využitie potenciálu vedľajších agropotravinárskych produktov, ako sú jablkové výlisky.
Ako dokazuje nedávny výskum, kombinácia krátkeho času sonikácie, miernej koncentrácie etanolu a riadenej amplitúdy umožňuje selektívne a efektívne získavanie zdraviu prospešných látok.
V snahe o cirkuláciu nie je sonikácia len nástrojom – sonikácia znamená zintenzívnenie a zefektívnenie procesu.

Valorizácia výliskov pomocou ultrazvukovej extrakcie

Ovocné výlisky, vedľajší produkt pri výrobe džúsov a vína, pozostávajú zo šupiek, dužiny, semien a stopiek. Výlisky, ktoré sa tradične nevyužívali alebo sa odsúvali na menej hodnotné účely, ako je krmivo pre hospodárske zvieratá alebo biomasa, sa v súčasnosti považujú za cenný zdroj polyfenolov (napr. glykozidov kvercetínu, chloridzínu), flavonoidov, dihydrochalkonov a triterpenových kyselín (najmä kyseliny ursolovej). Tieto molekuly sa spájajú s antioxidačnými, protizápalovými a antimikrobiálnymi vlastnosťami.
Ultrazvuková extrakcia ponúka transformačný prístup k valorizácii výliskov tým, že umožňuje účinné uvoľňovanie týchto bioaktívnych látok. V porovnaní s konvenčnými metódami extrakcie poskytuje ultrazvuková extrakcia:

• Kratší čas spracovania
• Nižšia spotreba rozpúšťadiel
• vyššie výnosy
• Miernejšie podmienky extrakcie, zachovanie zlúčenín citlivých na teplo

Čo hovorí veda o extrakcii výliskov ultrazvukom

Dve príkladné štúdie vedecky dokazujú výhody ultrazvukovej extrakcie (UAE) jablčných výliskov.

Štúdia 1: Pando Bedriñana et al., 2024
Pomocou centrálneho kompozitného dizajnu výskumníci optimalizovali simultánnu extrakciu celkových polyfenolov a kyseliny ursolovej z jablčných výliskov pomocou sonikátora Hielscher UP200Ht. Za optimalizovaných podmienok (5,1 min, 68 % etanol, 90 % amplitúda) sa získali celé jablčné výlisky:

• ~1300 µg/g flavonolov
• ~1200 µg/g dihydrochalkónov
• ~4200 µg/g kyseliny ursolovej

Pozoruhodné je, že vo frakcii jablčnej šupky boli koncentrácie ešte vyššie, pričom kyselina ursolová dosiahla 8500 µg/g sušiny. Antioxidačná aktivita extraktov silne korelovala s obsahom polyfenolov a matematické modelovanie potvrdilo účinnosť extrakcie.

Štúdia 2: Razola-Díaz et al., 2022
Táto práca sa zamerala na optimalizáciu extrakcie floretínu a phloridzinu – dva silné antioxidačné dihydrochalkony. Pomocou sondy typu Hielscher UP400St sa získali nasledujúce extrakčné výťažky:

• ~13 µg/g floretínu
• ~67 µg/g chloridzinu
• ~1878 µg/g sušiny celkových fenolov
• Antioxidačná aktivita (FRAP): do 3,58 mg TE/g

Všestrannosť - sonikovanie pre pomaranč, šťavy a smoothies

Ultrazvuková extrakcia sa neobmedzuje len na jablkové výlisky, ale úspešne sa používa na širokú škálu ovocných matríc. V dužine ovocia, ako je pomaranč, sonikácia zvyšuje uvoľňovanie polyfenolov, flavonoidov a antioxidantov a zachováva ich funkčnú integritu. Podobne aj šupky citrusových plodov – vrátane grapefruitu, citrónu a pomaranča – sú bohaté na pektíny a fenolové zlúčeniny, ktoré sa dajú účinne uvoľniť rozrušením bunkovej steny kavitáciou. Dokonca aj jadrá hrozna, ktoré sú známe svojím vysokým obsahom polyfenolických látok (napr. katechínov a proantokyanidínov), dobre reagujú na ošetrenie ultrazvukom a poskytujú vysoké koncentrácie antioxidantov. Táto univerzálnosť v rastlinných tkanivách zdôrazňuje, že sonikácia je spoľahlivým nástrojom na ekologickú extrakciu bioaktívnych látok z rôznych vedľajších produktov poľnohospodárskeho priemyslu.

Okrem toho sa všestrannosť sonikátorov Hielscher rozširuje na rôzne produkty a aplikácie:

• Extrakcia v kvapalnej fáze v šťavách a pyré
• Homogenizácia rastlinných nápojov a emulzií
• Mikrobiálna a enzymatická inaktivácia na predĺženie trvanlivosti bez tepelného poškodenia

Pri výrobe džúsov a smoothie zabezpečuje vysokovýkonná sonikácia:

• Stabilná disperzia vlákien a pevných látok
• Zlepšený pocit v ústach
• Zvýšená biologická dostupnosť fenolov
• Zachovanie senzorických a výživových vlastností

Všestranné použitie sonikátorov Hielscher ľahko preklenie medzeru medzi spracovaním výliskov a šťavy – umožňuje extrakciu, homogenizáciu a pasterizáciu pomocou toho istého ultrazvukového zariadenia.

Udržateľnosť Spotlight

Ultrazvuk významne prispieva k udržateľnosti tým, že umožňuje získať vysokohodnotné bioaktívne zlúčeniny z vedľajších produktov spracovania ovocia, ktoré by inak prispievali k celosvetovému potravinovému odpadu. V kontexte džúsového priemyslu, kde sa až 25 % ovocia a zeleniny po zbere alebo počas spracovania vyhodí, ponúka sonikácia cielené a účinné riešenie. Napríklad sa ukázalo, že ultrazvuková úprava zmesí pomarančovej dužiny a šupiek zlepšuje kľúčové vlastnosti vlákniny, čo podporuje ich opätovné použitie ako nových potravinových zložiek. Tento spôsob valorizácie nielenže znižuje environmentálnu záťaž poľnohospodársko-potravinárskeho odpadu, ale je aj v súlade s cieľom trvalo udržateľného rozvoja OSN č. 12 – podpora zodpovednej spotreby a výroby.
Sonikácia je energeticky účinná a ekologická technológia. – vyžaduje nízku spotrebu energie a znižuje používanie agresívnych extrakčných rozpúšťadiel, pretože pracuje s vodou, vodným etanolom a NADES.
Premenou tokov odpadu na funkčné zložky prispieva sonikácia k obehovému hospodárstvu a zlepšuje ekologickú aj ekonomickú udržateľnosť v potravinárskom sektore.

Zlepšite svoj proces výroby pomazánok pomocou sonických prístrojov Hielscher

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics je popredným výrobcom vysoko výkonných ultrazvukových systémov určených pre laboratórne aj priemyselné aplikácie. Ich priemyselné sonikátory – ako sú UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT a UIP16000hdT – ponuka:

• Škálovateľný výkon (od litrov po tony za hodinu)
• Presné ovládanie amplitúdy
• nepretržitá prevádzka v náročných prostrediach
• Tlakové ultrazvukové reaktory
• Kompatibilita s inline kontinuálnym spracovaním
• Jednoduchá integrácia do (existujúcich) výrobných liniek

Sonikátory Hielscher sú už overené v publikovanom výskume na extrakciu polyfenolov, antioxidantov a iných bioaktívnych zlúčenín s preukázanou účinnosťou a reprodukovateľnosťou.

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:

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.

Literatúra / Referencie