Sonication เพื่อการเก็บรักษาน้ําผลไม้และการเพิ่มสารอาหาร

ในการแปรรูปอาหารสมัยใหม่ การรักษาความสดในขณะที่เพิ่มคุณค่าทางโภชนาการเป็นความท้าทายหลัก อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูง - โดยใช้เครื่องโซนิกชนิดโพรบ - ได้รับแรงฉุดในฐานะวิธีการประมวลผลที่ไม่ใช่ความร้อนที่มีประสิทธิภาพ บทความนี้นําเสนอผลการวิจัยจากการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ที่ตรวจสอบว่าโปรไฟล์ทางโภชนาการของน้ําสตรอเบอร์รี่ที่หวานด้วย Stevia rebaudiana ได้รับการปรับปรุงโดยโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher

ข้อมูลเชิงลึกที่สําคัญ: Sonication ช่วยเพิ่มปริมาณฟีนอลิกระดับฟลาโวนอยด์และความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระทั้งหมดนี้ภายใต้สภาวะที่ปรับขนาดได้เหมาะสําหรับการปรับใช้ในอุตสาหกรรม

ทําไมต้องแทนที่ความร้อนด้วยอัลตราซาวนด์?

การพาสเจอร์ไรส์แบบดั้งเดิมสามารถย่อยสลายสารประกอบที่อ่อนแอด้วยความร้อน เช่น โพลีฟีนอลและฟลาโวนอยด์ ในทางตรงกันข้ามอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการประมวลผลที่ไม่ใช่ความร้อนที่ใช้โพรงอากาศแบบอะคูสติกเพื่อเพิ่มการหยุดชะงักของเซลล์และการแพร่กระจายของโมเลกุลโดยไม่ทําลายความร้อน

การศึกษาที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญล่าสุดโดย Šic Žlabur et al. (2019) ตีพิมพ์ในวารสาร “Molecules” ให้หลักฐานที่ชัดเจนเกี่ยวกับประสิทธิภาพของอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงโดยใช้เครื่องสะท้อนเสียง Hielscher รุ่น UP400St สําหรับการรักษาน้ําสตรอเบอร์รี่ที่หวานด้วย Stevia rebaudiana การค้นพบนี้มีนัยสําคัญต่อการแปรรูปน้ําผลไม้อุตสาหกรรมเนื่องจากเงื่อนไขการทดลองสามารถปรับขนาดได้เป็นเส้นตรงด้วยระบบอัลตราโซนิก Hielscher ที่ใช้

ประโยชน์ของการแปรรูปน้ําผลไม้อัลตราโซนิก:

• การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ได้รับการปรับปรุง
• การเก็บรักษารสชาติและสี
• ลดปริมาณจุลินทรีย์
• ปรับขนาดได้และประหยัดพลังงาน
• กระบวนการฉลากสะอาดและปราศจากสารเติมแต่ง

การตั้งค่าการทดลอง: น้ําผลไม้ Sonication

การศึกษานี้ใช้โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) เพื่อบําบัดน้ําสตรอเบอร์รี่ต่อหน้าผงหญ้าหวานสีเขียว
นักวิจัยประเมินผลกระทบของ sonication probetype ภายใต้แอมพลิจูดต่างๆ (50%, 75%, 100%) เส้นผ่านศูนย์กลางของโพรบ (sonotrode S24d7 ที่มีขนาด 7 มม. และ S24d22 ที่มีขนาดปลาย 22 มม.) และเวลาในการ sonication (15, 20 และ 25 นาที) ในสภาวะที่ทดสอบทั้งหมด การรักษาที่เข้มข้นที่สุด — แอมพลิจูด 100% โพรบ 22 มม. 25 นาที — ให้ผลลัพธ์ที่เด่นชัดที่สุด

ภาพรวมผลลัพธ์ – การแปรรูปน้ําผลไม้อัลตราโซนิก

ปริมาณฟีนอลิกทั้งหมดที่เพิ่มขึ้น (TPC)

น้ําผลไม้ที่โซนิคชั่นแสดงให้เห็นถึง TPC สูงถึง 23% เมื่อเทียบกับการ sonication อ่อน และ 18% สูงกว่าน้ําผลไม้ที่ไม่ sonicated ที่มีหญ้าหวาน

C18: โซนิคด้วยโพรบ 22 มม. แอมพลิจูด 100% 25 นาที
ตาราง: ผลของ Sonication ต่อปริมาณฟีนอลิกและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ

 
ปริมาณฟีนอลิกทั้งหมด (TPC) เพิ่มขึ้น 23% เมื่อเทียบกับการ sonication ที่อ่อนที่สุดและ 18% เมื่อเทียบกับตัวอย่างที่ไม่ sonicated ด้วยหญ้าหวาน
ฟีนอลิกที่สําคัญที่ได้รับการปรับปรุง ได้แก่ ลูทีโอลิน อะพิเจนิน เควอซิทิน ไมริสติน และแคมเฟอรอล โดยมีการเพิ่มขึ้นตั้งแต่ 3 ถึง 7 เท่า
ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ (ผ่านการทดสอบ ABTS) ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ

กรดฟีนอลิกและโปรไฟล์ฟลาโวนอยด์

อัลตราซาวนด์ช่วยให้สามารถสกัดกรดฟีนอลิกที่เหนือกว่าเช่น pyrogallol และ 4-methyl-catechol โดย pyrogallol ถึงเกือบ 2 มก. / กรัมในน้ําผลไม้ที่เข้มข้นที่สุด ซึ่งสูงกว่า 3.5× มากกว่าในน้ําผลไม้ที่ไม่ใช่ sonicated

การก่อตัวของอนุมูลไฮดรอกซิลในระหว่างโพรงอากาศอะคูสติกมีแนวโน้มที่จะช่วยเพิ่มไฮดรอกซิเลชันและการปลดปล่อยสารประกอบฟีนอลิกซึ่งสอดคล้องกับการศึกษาเชิงกลไกก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการสกัดด้วยอัลตราโซนิก

ปรับปรุงความหวานพร้อมประโยชน์ในการใช้งาน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การศึกษาได้สํารวจสตีวิออลไกลโคไซด์ โดยเฉพาะสตีวิโอไซด์และเรบาดิโอไซด์ A (Reb A) ซึ่งเป็นสารให้ความหวานหลักใน Stevia rebaudiana Sonication ช่วยเพิ่มความเข้มข้นของพวกเขาอย่างมีนัยสําคัญ:

• ปริมาณสตีวิโอไซด์เพิ่มขึ้น 61%
• เนื้อหา Reb A เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (+114%)

การปรับปรุงนี้ไม่เพียงแต่เป็นประโยชน์จากมุมมองของความหวาน แต่ยังรวมถึงมุมทางประสาทสัมผัสและการเผาผลาญด้วย ระดับ Reb A ที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มความอร่อยโดยลดความขมที่มักเกี่ยวข้องกับหญ้าหวาน

การแปรรูปน้ําผลไม้อัลตราโซนิก: ความเกี่ยวข้องทางอุตสาหกรรมและความสามารถในการปรับขนาด

เครื่องสะท้อนเสียง Hielscher ช่วยให้สามารถควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญทั้งหมดได้อย่างแม่นยํา ด้วยเหตุนี้ผลลัพธ์ทั้งหมดจึงสามารถปรับขนาดได้เป็นเส้นตรงเนื่องจากการออกแบบโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher ซึ่งรักษาความเข้มของพลังงานให้คงที่ในระหว่างการขยายขนาด สิ่งนี้ทําให้การเปลี่ยนจากระบบอุตสาหกรรมแบบตั้งโต๊ะไปสู่ระบบอุตสาหกรรมแบบต่อเนื่องมีความเป็นไปได้ทางเทคนิคและน่าสนใจทางเศรษฐกิจ

การศึกษานี้เพิ่มหลักฐานที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ที่สนับสนุนอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเป็นวิธีการประมวลผลที่ยั่งยืนและไม่ต้องใช้ความร้อน ประโยชน์ที่รวมกันที่สังเกตได้ — การเพิ่มสารอาหาร ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระที่ดีขึ้น และคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสที่เหมาะสมที่สุด — เน้นย้ําถึงคุณค่าในการพัฒนาเครื่องดื่มเพื่อสุขภาพ

แล้วสิ่งนี้มีความหมายต่ออุตสาหกรรมอย่างไร?
ด้วยแพลตฟอร์มเทคโนโลยีที่ปรับขนาดได้เช่นจาก Hielscher ผู้ผลิตน้ําผลไม้สามารถพิจารณา sonication ไม่เพียง แต่เป็นทางเลือก แต่เป็นการอัปเกรดทั้งสําหรับคุณภาพของผลิตภัณฑ์และสุขภาพของผู้บริโภค

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

การออกแบบ การผลิต และการให้คําปรึกษา – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสามารถจัดการได้ง่ายโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs