Соникација за конзервисање сокова и повећање садржаја хранљивих материја

У савременој преради хране, очување свежине уз истовремено повећање хранљиве вредности представља кључни изазов. Ултразвучна обрада високих перформанси – применом соникатора са сондом – све се више користи као моћна нетермичка метода обраде. Овај чланак представља резултате научне студије која испитује како се помоћу ултразвучних процесора Hielscher побољшава нутритивни профил сока од јагоде заслађеног биљком Stevia rebaudiana.

Кључни увиди: Соникација повећава садржај фенолних једињења, ниво флавоноида и антиоксидативни капацитет – све то у условима који се могу пренети на већи обим и који су погодни за индустријску примену.

Зашто заменити топлоту ултразвуком?

Традиционална пастеризација може да разгради термолабилна једињења као што су полифеноли и флавоноиди. Ултразвучна обрада је, насупрот томе, нетермичка техника обраде која користи акустичну кавитацију за поспешивање разарања ћелија и молекулске дифузије без оштећења изазваних топлотом.

Недавна рецензирана студија аутора Šic Žlabur и сарадника (2019), објављена у часопису „Molecules“ пружа чврсте доказе о ефикасности ултразвука високог интензитета, уз примену соникатора Hielscher модела UP400St, за обраду сока од јагоде заслађеног биљком Stevia rebaudiana. Резултати имају значајне импликације за индустријску прераду сокова, с обзиром на то да се експериментални услови могу линеарно пренети на већи обим уз коришћене ултразвучне системе Hielscher.

Предности ултразвучне обраде сокова:

• Побољшана екстракција биоактивних једињења
• Очување укуса и боје
• Смањење микробног оптерећења
• Могућност повећања обима и енергетска ефикасност
• Процес без адитива, који омогућава једноставну декларацију састава

Експериментална поставка: соникација сока

У студији је коришћен ултразвучни процесор Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) за обраду сока од јагоде у присуству зеленог праха стевије.
Истраживачи су проценили ефекте соникације помоћу сонде при различитим амплитудама (50%, 75%, 100%), пречницима сонде (сонотроде S24d7 са пречником врха од 7 mm и S24d22 са пречником врха од 22 mm) и временима соникације (15, 20 и 25 минута). Од свих испитаних услова, најинтензивнији третман – амплитуда од 100%, сонда од 22 mm, 25 минута – дао је најизраженије резултате.

Преглед резултата – ултразвучна обрада сокова

Повећан укупан садржај фенолних једињења (TPC)

Сокови обрађени соникацијом показали су до 23% виши TPC у поређењу са благом соникацијом и 18% виши него сокови са стевијом који нису обрађени соникацијом.

C18: Обрађено соникацијом сондом од 22 mm, при амплитуди од 100%, током 25 минута
Табела: Утицај соникације на садржај фенолних једињења и антиоксидативну активност

 
Укупан садржај фенолних једињења (TPC) повећао се за 23% у поређењу са најблажом соникацијом и за 18% у поређењу са узорцима са стевијом који нису обрађени соникацијом.
Кључна фенолна једињења чији је садржај повећан обухватала су лутеолин, апигенин, кверцетин, мирицетин и кемпферол, уз повећања од 3 до 7 пута.
Антиоксидативни капацитет (одређен ABTS тестом) такође се повећао, што показује пораст садржаја биоактивних једињења.

Фенолне киселине и профил флавоноида

Ултразвук је омогућио супериорну екстракцију фенолних киселина као што су пирогалол и 4-метилкатехол, при чему је садржај пирогалола достигао скоро 2 mg/g у најинтензивније соницираном соку – више од 3,5× у односу на одговарајуће сокове који нису обрађени соникацијом.

Формирање хидроксилних радикала током акустичне кавитације вероватно доприноси појачаној хидроксилацији и ослобађању фенолних једињења, што је у складу са претходним студијама механизама ултразвучне екстракције.

Побољшана слаткоћа уз функционалне користи

Студија је посебно испитивала стевиол-гликозиде, нарочито стевиозид и ребаудиозид А (Reb A) – главне заслађиваче у биљци Stevia rebaudiana. Соникација је значајно повећала њихове концентрације:

• Садржај стевиозида повећао се за 61%.
• Садржај Reb A се удвостручио (+114%).

Ово повећање је корисно не само са становишта слаткоће већ и са сензорног и метаболичког становишта. Виши нивои Reb A побољшавају пријатност укуса смањењем горчине која се често повезује са стевиозидом.

Ултразвучна обрада сокова: индустријски значај и могућност повећања обима

Соникатори Hielscher омогућавају прецизну контролу свих важних процесних параметара. Захваљујући конструкцији ултразвучних процесора Hielscher, који одржавају константан енергетски интензитет током повећања обима, сви резултати могу се линеарно пренети на већи обим. То чини прелазак са стоних уређаја на континуалне индустријске системе и технички изводљивим и економски привлачним.

Ова студија допуњује све већи скуп доказа који подржавају ултразвук високог интензитета као одрживу, нетермичку методу обраде. Уочене комбиноване користи – повећање садржаја хранљивих материја, побољшан антиоксидативни капацитет и оптимизована сензорна својства – наглашавају његову вредност у развоју функционалних напитака.

Дакле, шта то значи за индустрију?
Уз технолошке платформе које омогућавају повећање обима, попут оних које нуди Hielscher, произвођачи сокова сада могу да разматрају соникацију не само као алтернативу већ и као унапређење – како за квалитет производа тако и за здравље потрошача.

Табела у наставку даје оријентациони приказ приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:

Пројектовање, производња и консалтинг – квалитет произведен у Немачкој

Ултразвучни уређаји Hielscher добро су познати по највишим стандардима квалитета и дизајна. Робусност и једноставно руковање омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних уређаја у индустријска постројења. Ултразвучни уређаји Hielscher лако излазе на крај са тешким условима и захтевним радним окружењима.

Hielscher Ultrasonics је компанија са ISO сертификатом и посебан нагласак ставља на ултразвучне уређаје високих перформанси који се одликују најсавременијом технологијом и једноставношћу употребе. Наравно, ултразвучни уређаји Hielscher усаглашени су са CE захтевима и испуњавају захтеве UL, CSA и RoHs.