Sonication za ohranjanje soka in izboljšanje hranil

V sodobni predelavi hrane je ohranjanje svežine ob hkratnem povečanju hranilne vrednosti osrednji izziv. Visoko zmogljiva ultrazvočna obdelava - z uporabo sondnih zvočnikov - je pridobila oprijem kot močna metoda netoplotne obdelave. Ta članek predstavlja ugotovitve znanstvene študije, ki raziskuje, kako se prehranski profil jagodnega soka, sladkanega s Stevia rebaudiana, izboljša s Hielscherjevimi ultrazvočnimi procesorji.

Ključni vpogledi: Sonication poveča vsebnost fenolov, ravni flavonoidov in antioksidativno zmogljivost - vse v razširljivih pogojih, primernih za industrijsko uporabo.

Zakaj zamenjati toploto z ultrazvokom?

Tradicionalna pasterizacija lahko razgradi termolabilne spojine, kot so polifenoli in flavonoidi. Ultrasonication pa je tehnika netoplotne obdelave, ki uporablja akustično kavitacijo za povečanje motenj celic in molekularne difuzije brez toplotnih poškodb.

Nedavna recenzirana študija Šica Žlaburja et al. (2019), objavljena v reviji “Molecules” zagotavlja trdne dokaze o učinkovitosti ultrazvoka visoke intenzivnosti z uporabo Hielscherjevega sonicatorja UP400St za zdravljenje jagodnega soka, sladkanega s Stevia rebaudiana. Ugotovitve imajo pomembne posledice za industrijsko predelavo sokov, glede na to, da so eksperimentalni pogoji linearno razširljivi z uporabljenimi ultrazvočnimi sistemi Hielscher.

Prednosti ultrazvočne obdelave soka:

• Izboljšana ekstrakcija bioaktivnih spojin
• Ohranjanje okusa in barve
• Zmanjšanje mikrobne obremenitve
• Prilagodljiv in energetsko učinkovit
• Postopek brez dodatkov s čisto etiketo

Eksperimentalna postavitev: Sonikacija soka

V študiji je bil uporabljen ultrazvočni procesor Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) za zdravljenje jagodnega soka v prisotnosti zelenega stevija v prahu.
Raziskovalci so ocenili učinke sondiranja pod različnimi amplitudami (50%, 75%, 100%), premeri sond (sonotroda S24d7 s 7 mm in S24d22 z velikostjo konice 22 mm) in časi ultrazvočnega razbijanja (15, 20 in 25 minut). V vseh preizkušenih pogojih je najintenzivnejše zdravljenje - 100% amplituda, 22 mm sonda, 25 minut - dalo najbolj izrazite rezultate.

Pregled rezultatov – Ultrazvočna obdelava soka

Povečana skupna vsebnost fenolov (TPC)

Sonikalni sokovi so pokazali do 23% višji TPC v primerjavi z blago ultrazvočno razbijanje in 18% višji od nezvočnih sokov s stevijo.

C18: Sonikiran z 22 mm sondo, 100% amplituda, 25 minut
Tabela: Učinek ultrazvočne razbijanja na vsebnost fenolov in antioksidativno aktivnost

 
Skupna vsebnost fenolov (TPC) se je povečala za 23% v primerjavi z najblažjo ultrazvočno razbijanje in 18% v primerjavi z nesoničnimi vzorci s stevijo.
Ključni fenoli, ki so se povečali, so vključevali luteolin, apigenin, kvercetin, miricetin in kempferol, s povečanjem od 3 do 7-krat.
Povečala se je tudi antioksidativna zmogljivost (prek testa ABTS), kar kaže na povečanje bioaktivnih snovi.

Fenolne kisline in profil flavonoidov

Ultrazvok je omogočil vrhunsko ekstrakcijo fenolnih kislin, kot sta pirogallol in 4-metil-katehol, pri čemer je pirogallol dosegel skoraj 2 mg / g v najbolj intenzivnem soniknem soku - več kot 3,5× več kot pri nesonikiranih kolegih.

Nastajanje hidroksilnih radikalov med akustično kavitacijo verjetno prispeva k povečani hidroksilaciji in sproščanju fenolnih spojin, kar je v skladu s prejšnjimi mehanističnimi študijami ultrazvočne ekstrakcije.

Izboljšana sladkost s funkcionalnimi koristmi

Študija je raziskala steviol glikozide, zlasti steviozid in rebaudiozid A (Reb A) - primarna sladila v Stevia rebaudiana. Sonication je znatno povečal njihove koncentracije:

• Vsebnost steviozidov se je povečala za 61%.
• Vsebnost Reb A se je podvojila (+114%).

Ta izboljšava ni koristna le z vidika sladkosti, ampak tudi s senzoričnega in presnovnega zornega kota. Višje ravni Reb A izboljšajo okus z zmanjšanjem grenkobe, ki je pogosto povezana s steviozidom.

Ultrazvočna obdelava soka: industrijski pomen in razširljivost

Hielscher sonicatorji omogočajo natančen nadzor nad vsemi pomembnimi procesnimi parametri. S tem so vsi rezultati linearno razširljivi zaradi zasnove Hielscherjevih ultrazvočnih procesorjev, ki med povečanjem ohranjajo konstantno energetsko intenzivnost. Zaradi tega je prehod z namiznih na neprekinjene industrijske sisteme tehnično izvedljiv in ekonomsko privlačen.

Ta študija prispeva k naraščajočemu številu dokazov, ki podpirajo ultrazvok visoke intenzivnosti kot trajnostno, netoplotno metodo obdelave. Opažene kombinirane koristi - izboljšanje hranil, izboljšana antioksidativna zmogljivost in optimizirane senzorične lastnosti - poudarjajo njegovo vrednost pri razvoju funkcionalnih pijač.

Torej, kaj to pomeni za industrijo?
Z razširljivimi tehnološkimi platformami, kot so tiste iz Hielscherja, lahko proizvajalci sokov zdaj obravnavajo ultrazvočno razbijanje ne le kot alternativo, temveč kot nadgradnjo - tako za kakovost izdelkov kot za zdravje potrošnikov.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:

Projektiranje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrazvočni aparati so znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno upravljanje omogočata nemoteno integracijo naših ultrazvočnih aparatov v industrijske objekte. Težke pogoje in zahtevna okolja zlahka obvladajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.