Екстракција стевије ултразвуком без растварача

Конвенционална екстракција слатких компонената, као што су стевиогликозиди, из биљке Stevia rebaudiana користи токсичне раствараче. Да би се добио здрав, висококвалитетан прехрамбени производ, потребна је метода екстракције без растварача. Техника ултразвучне екстракције избегава употребу растварача и постиже веома високе приносе екстракције за кратко време обраде. Тако се ултразвучна екстракција стевије одликује изузетном ефикасношћу и еколошком прихватљивошћу.

Здрави екстракти добијени ултразвучном екстракцијом

Сматра се да су заслађивачи од стевије производи корисни за здравље, направљени од листова биљке Stevia rebaudiana Bertoni, а користе се као заслађивачи без калорија. Слаткоћа потиче од дитерпенских гликозида који су приближно 300 пута слађи од сахарозе.
Гликозидни састав биљке Stevia rebaudiana Bertoni чине стевиозид (5–10%), ребаудиозид A (2–4%), ребаудиозид C (1–2%), дулкозид A (0,5–1%), ребаудиозид B, ребаудиозид D и ребаудиозид E. За разлику од осталих гликозида, ребаудијана A се одликује одсуством горчине. Зато је ребаудијана A најтраженије једињење из листова стевије. Ултразвучна екстракција олакшава издвајање стевиозида и ребаудиозида високе чистоће. Ултразвучна екстракција стевиол гликозида може се лако спровести у води и даје високе приносе уз веома велику брзину екстракције. Релативно ниска температура екстракције између 60°C и 80°C обезбеђује благе услове, чиме се спречава разградња екстраката.

Откако је стевија одобрена као заслађивач, потражња за овом природном заменом за шећер без калорија знатно је порасла. Да би се обезбедиле тражене количине производа од стевије, капацитети комерцијалне производње морају се проширити. Ултразвук је доказана метода за интензивирање екстракције.

Предности ултразвучне екстракције:

• без растварача, нпр. у води
• већи приноси
• велике брзине екстракције
• уштеда времена
• уштеда трошкова
• безбедност
• еколошка прихватљивост
• шаржна обрада или обрада у проточној линији

Ултразвучна екстракција стевије: резултати истраживања

Carbonell-Capella и сар. (2016) упоредили су различите технике екстракције стевиозида и ребаудиозида. Највеће искоришћење стевиозида постигнуто је применом ултразвучне екстракције уређајем UP400S (видети слику лево), уз воду као растварач, и било је 3,5 пута веће него код традиционалне дифузионе методе и 1,5 пута веће него код узорака млевене стевије. У овом истраживању листови стевије (6 g) суспендовани су у води (180 g) на 208C, при односу чврсте и течне фазе од 1:30 (w/w). Ултразвучна екстракција изведена је помоћу ултразвучног процесора UP400S (Hielscher GmbH, Немачка), који је радио при снази од 400 W и фреквенцији од 24 kHz. За експерименте, истраживачки тим Carbonell-Capella подесио је амплитуду на 100%, уз непрекидни режим соникације. Монтирана је титанијумска сонотрода H22 пречника 22 mm и дужине 100 mm ради преноса ултразвучних таласа у узорак. Сонда је уроњена у смешу која је садржала 6 g листова стевије суспендованих у 180 g воде или етанола/воде (50%), у стакленој тиквици са уским грлом (капацитета 1.000 mL). Узорци су уроњени у расхладно купатило како би се избегло загревање изазвано соникацијом, а температура је увек одржавана испод 50ºC). Укупан специфични унос енергије (W_spec, у kJ/kg) израчунат је множењем снаге генератора (400 J/s) (снага) укупним трајањем обраде (sec) и дељењем масом производа (kg). Енергија ултразвука износила је 178 kJ/kg (за t_US = 80 sec.)
(уп. Carbonell-Capella и сар. 2016)
Sic-Zlabur и сар., (2015) истраживали су екстракцију стевиол гликозида заједно са другим функционалним састојцима из листова стевије и закључили да је ултразвучна екстракција еколошки прихватљива технологија која се може користити за екстракцију функционалних једињења из листова стевије уз знатно краће време обраде и мању потрошњу енергије у поређењу са конвенционалном екстракцијом.

Liu и сар. (2010) истраживали су ултразвучну екстракцију укупних угљених хидрата из биљке Stevia rebaudiana Bertoni. Ради постизања максималног приноса укупних угљених хидрата из биљке Stevia rebaudiana Bertoni, као узорци коришћени су примерци стевије типа LUYU-131. Методологија површине одзива (RSM) примењена је за оптимизацију услова екстракције потпомогнуте ултразвуком. Резултати су показали да су оптимални услови екстракције били температура екстракције од 68°C, снага ултразвука од 60 W и време екстракције од 32 min. Применом екстракције потпомогнуте ултразвуком принос екстраката је повећан за фактор 1,5 при нижој температури екстракције (68°C), а време екстракције (32 min.) знатно је скраћено у поређењу са класичном екстракцијом. Анализа састава сирових екстраката показала је да је релативна количина ребаудиозида A повећана у екстрактима добијеним уз помоћ ултразвука у поређењу са екстрактима добијеним класичним поступком, као и да су екстракти добијени уз помоћ ултразвука имали бољи квалитет.
Alupului и Lavric (2008) у свом истраживању потврђују већу ефикасност ултразвучне екстракције стевије, наводећи да екстракција стевиозида из биљке Stevia rebaudiana изазвана ултразвуком доводи до двеста пута веће продуктивности у односу на конвенционално намакање, као и до краћег времена обраде. (уп. Alupului A., Lavric V., 2008)

Ултразвучна накнадна обрада стевиозида

Ултразвук је поуздана метода за мешање, умешавање и хомогенизацију, па се ултразвук често користи током формулисања и састављања смеше за коначни производ. Када екстракт стевије треба растворити у течности, ултразвук је брза и ефикасна техника за припрему хомогене смеше – без обзира на вискозност. Ултразвучно растварање омогућава припрему високо засићених, па чак и презасићених раствора.

Системи за ултразвучну екстракцију

Асортиман производа компаније Hielscher покрива ваше потребе – било да желите да екстрахујете мање и средње запремине за анализу и истраживање или да спроводите екстракцију у великим размерама комерцијалне производње. Наш асортиман ултрасоникатора обухвата ултразвучне лабораторијске уређаје, стоне системе за истраживање и развој и пилот-постројења, као и индустријске ултразвучне системе велике снаге са до 16.000 вати по појединачној јединици, који се лако могу повезати у групе и сместити у контејнере. Наш широк избор ултразвучног прибора , као што су сонотроде, проточне ћелије, реактори и појачивачи амплитуде, омогућава оптимално конфигурисање система који савршено одговара потребама наших купаца.

Инвестиција

Сви ултразвучни уређаји компаније Hielscher конструисани су за 24/7 рад, што значи да наша опрема омогућава брз повраћај инвестиције (RoI). Alupului и сар. (2009) су током свог истраживања утврдили да се економска оправданост примене ултразвука високог интензитета као релативно јефтине методе не сме занемарити. Поред тога, ултразвучна екстракција је убедљива техника због своје једноставне примене и значајне ефикасности.