Мацерація, інтенсифікована ультразвуком, для екстракції смакоароматичних сполук в олії

Перетворіть традиційну мацерацію харчових олій на швидкий, високоефективний процес. На відміну від звичайного холодного настоювання, за якого екстракція смакоароматичних сполук може тривати тижнями, ультразвукова кавітація прискорює масоперенесення, даючи змогу за лічені хвилини вилучати з рослинної сировини потужні біоактивні сполуки та весь комплекс ароматичних речовин.

Кому вигідні ароматизація та мацерація за допомогою ультразвукової обробки?

Мацерація за допомогою ультразвуку перетворює тижні холодного настоювання на хвилини нетеплової обробки з високим виходом, зберігаючи повний спектр аромату, антиоксиданти та біодоступність без термічної деградації.
Незалежно від того, чи ви масштабуєте виробництво олій для гурманів, розробляєте косметику з «чистою етикеткою» або створюєте потужні рослинні екстракти, ультразвукова обробка забезпечує стабільні результати з можливістю масштабування, водночас усуваючи мікробний ризик і втрати внаслідок окиснення.

Кому це вигідно:

Виробникам харчових продуктів і напоїв: Перетворюйте базові олії на преміальні, багаті на антиоксиданти олії для гурманів з інтенсивними смакоароматичними профілями повного спектра за хвилини замість тижнів.
Брендам косметики та засобів догляду за шкірою: Екстрагуйте ніжні, термочутливі рослинні есенції для натуральних олій, сироваток і бальзамів, зберігаючи леткі сполуки та активні фітохімічні речовини.
Виробникам рослинних дієтичних добавок і рослинних екстрактів: Максимізуйте вихід поліфенолів, ефірних олій та олеорезинів для функціональних харчових продуктів і дієтичних добавок завдяки нетепловій обробці без розчинників.
Виробникам крафтових напоїв і лікерів: Забезпечуйте швидке, рівномірне настоювання свіжої рослинної сировини в міцних алкогольних напоях, настоянках і оцтах, запобігаючи окиснювальній деградації та мікробному псуванню.

Дізнайтеся, як ультразвукова обробка прискорює вашу екстракцію!

Виробництво преміальних настояних олій за допомогою ультразвукової екстракції

Як нетепловий процес, ультразвукова обробка є ідеальним рішенням для цінних олій-носіїв (таких як оливкова олія першого холодного віджиму extra virgin, олія авокадо та олії з насіння). Вона зберігає термочутливі леткі сполуки, поліфеноли та ефірні олії, які часто втрачаються під час теплової обробки, забезпечуючи отримання продукту для гурманів із чудовим ароматом, підвищеною стабільністю протягом терміну зберігання та поліпшеною біодоступністю.

Ультразвукова мацерація та ароматизація

Ультразвукове настоювання прискорює вивільнення фітохімічних речовин і смакоароматичних сполук із рослинної сировини (трав, прянощів, фруктів) безпосередньо в харчові олії. Завдяки інтенсивній дії ультразвукової кавітації біоактивні сполуки однорідно диспергуються в олійній матриці. Це поліпшує однорідність продукту та значно підвищує біодоступність корисних для здоров’я сполук, оскільки олія ефективно розчиняє ці ліпофільні речовини.

У цій презентації ми ознайомимо вас із виробництвом рослинних екстрактів. Ми пояснимо, які труднощі виникають під час виробництва високоякісних рослинних екстрактів і як сонікатор допомагає їх подолати. Ця презентація покаже, як працює ультразвукова екстракція. Ви дізнаєтеся, які переваги дає використання сонікатора для екстракції та як інтегрувати ультразвуковий екстрактор у виробництво екстрактів.

Ультразвукова мацерація порівняно з традиційними методами

Традиційна мацерація – це пасивний процес «холодного» настоювання. Рослинну сировину суспендують у розчиннику та залишають настоюватися, даючи змогу ніжним, летким есенціям вивільнятися природним шляхом протягом періоду від кількох тижнів до місяців. Хоча це дає змогу уникнути термічного пошкодження, процес є повільним, а якість часто погіршується через окиснення.

Перегляньте порівняння: ультразвукова екстракція та звичайна мацерація

Наведене нижче відео демонструє перевагу ультразвукової обробки шляхом порівняння ультразвукової та звичайної екстракції свіжого листя подорожника ланцетолистого у воді: тоді як звичайна мацерація потребує 20 днів для отримання потужного екстракту (який часто набуває коричнюватого відтінку, що свідчить про окиснювальну деградацію), ультразвукова екстракція дає високоякісний екстракт насиченого зеленого кольору всього за лічені секунди.

У цьому короткому відео ми порівнюємо ультразвукову екстракцію холодною водою за допомогою зондового ультразвукового апарата Hielscher UP200Ht із традиційною мацерацією протягом 20 днів. Тоді як звичайна мацерація потребує тижнів для екстракції біоактивних сполук зі свіжого листя подорожника ланцетолистого, ультразвукова зондова екстракція вивільняє їх за лічені секунди. Порівняння екстракту, отриманого традиційною мацерацією, з ультразвуковим екстрактом показує, що екстракт після ультразвукової обробки має насичений зелений колір, тоді як мацерований екстракт має коричнюватий відтінок, що свідчить про можливе окисне руйнування біоактивних сполук. Насичений зелений колір ультразвукового екстракту подорожника підкреслює вищу ефективність ультразвукової технології в отриманні екстракту повного спектра. Ультразвукова екстракція рослинної сировини відбувається швидше, забезпечує вищу активність екстракту та є ефективнішою. Високоефективна ультразвукова екстракція за допомогою UP200Ht дає змогу отримати екстракт подорожника ланцетолистого повного спектра.

Як ультразвукова обробка інтенсифікує мацерацію?

Ультразвукова обробка значно інтенсифікує етап мацерації завдяки інтенсивному мікроперемішуванню та турбулентності в мацераційній суміші. Ультразвукова обробка може різко прискорити традиційну мацерацію, яка триває тижні або місяці, – досягаючи тих самих результатів насичення смаком і ароматом за кілька хвилин. Як нетермічний механічний метод, ультразвукова мацерація посилює масоперенесення та зберігає термолабільні біоактивні сполуки, зокрема леткі речовини, поліфеноли та інші фітохімічні сполуки. Це робить ультразвукову мацерацію унікальним методом швидкого й ефективного виробництва високоякісних мацератів.
Ще однією перевагою ультразвукової мацерації є використання свіжої рослинної сировини. У традиційній мацерації можна використовувати свіжу сировину, проте вона схильна до мікробного псування, оскільки рослинний матеріал має залишатися в олії дуже довго. Ультразвукова мацерація – це швидкий процес, що триває кілька хвилин, тож тривалого періоду для росту мікроорганізмів немає. Крім того, добре відома здатність ультразвукової кавітації руйнувати та інактивувати мікробні клітини, що сприяє стабільності мацерату.

Доведено, що олії, ароматизовані ультразвуком, як-от оливкова олія першого холодного віджиму або соняшникова олія, мають вищу стабільність, оскільки додані з травами антиоксиданти зменшують первинне окиснення жирних кислот. Орегано, чебрець, гострий перець чилі, часник, лавр, базилік, листя оливи, шавлія, подорожник ланцетолистий, лаванда, розмарин, м’ята, лимон, апельсин, а також інші плоди, листя, квіти, корені, насіння та кора багаті на ефірні олії, поліфеноли, флавоноїди й інші біоактивні сполуки. Ультразвукова мацерація та ароматизація – це ефективний, швидкий і безпечний метод поліпшення харчових олій, що забезпечує вищий вміст антиоксидантів і поліфенолів, поліпшену окиснювальну стабільність і насичений смакоароматичний профіль.

Переваги ультразвукової ароматизації:

Повне вилучення смакоароматичних речовин
Швидкий процес
Нетермічний, м’який процес
Без розчинників

Надання харчовим оліям смаку й аромату за допомогою ультразвукової мацерації – це дієвий і швидкий процес поліпшення олій та виробництва так званих «олій для гурманів». Завдяки ширшому спектру смаків і ароматів ультразвукова ароматизація додатково підвищує цінність олійної продукції.

У відео показано екстракцію подрібненого висушеного розмарину у водно-етанольній суміші за низької температури за допомогою зондового сонікатора Hielscher UP400St. Hielscher UP400St – високопродуктивний ультразвуковий процесор, призначений для різноманітних застосувань, зокрема підготовки зразків та екстракції.

Промислові ультразвукові апарати для переробки рослинних олій

Високопотужні ультразвукові процесори вже широко використовують у харчовій промисловості для екстракції смакоароматичних речовин і біоактивних сполук, емульгування олій із рідинами на водній основі або гомогенізації різних матеріалів. У виробництві ароматизованих харчових олій ультразвукова екстракція дає змогу отримувати високоякісні олії з інтенсивним, повним смакоароматичним профілем. Водночас ультразвукова мацерація та ароматизація переконує своїми перевагами як швидкий, зручний, безпечний та економічно ефективний метод.
Для ультразвукової мацерації, екстракції смакоароматичних речовин та ароматизації можна використовувати цілі прянощі (тобто листя, квіти, насіння, кору тощо), мелені прянощі (тобто порошок), ефірні олії або олеорезин.
Hielscher Ultrasonics виготовляє високопродуктивні ультразвукові апарати – від лабораторних і настільних до повномасштабних промислових систем із продуктивністю кілька тонн на годину.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про орієнтовну продуктивність наших ультразвукових апаратів:

Об’єм партії	Об’ємна витрата	Рекомендовані пристрої
від 1 до 500mL	від 10 до 200mL/min	UP100H
від 10 до 2000mL	від 20 до 400mL/min	UP200Ht, UP400St
від 0,1 до 20L	від 0,2 до 4L/min	UIP2000hdT
від 10 до 100L	від 2 до 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	від 10 до 100L/min	UIP16000
n.a.	більша	кластер із UIP16000hdT

Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!

Література / Джерела

Manganiello R., Pagano M., Nucciarelli D., Ciccoritti R., Tomasone R., Di Serio M.G., Giansante L., Del Re P., Servili M., Veneziani G. (2021): Вплив ультразвукової технології на якісні властивості італійської оливкової олії першого холодного віджиму. Foods. 2021 Nov 22;10(11):2884.
Maarit J. Rein, Mathieu Renouf, Cristina Cruz‐Hernandez, Lucas Actis‐Goretta, Sagar K. Thakkar, Marcia da Silva Pinto (2013): Біодоступність біоактивних харчових сполук: складний шлях до біоефективності. British Journal of Clinical Pharmacology 2013 Mar; 75(3): 588–602.
Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Періодична та безперервна екстракція листя больдо (Peumus boldus Mol.) за допомогою ультразвуку. International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Фітохімічне профілювання екстрактів квіток і листя Sambucus nigra L. та їхній антимікробний потенціал проти патогенів мигдалевого дерева. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Імпульсна ультразвукова екстракція як альтернатива традиційній мацерації для вилучення поліфенольної фракції бруньок Ribes nigrum: нова категорія дієтичних добавок, запропонована проєктом FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019
Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Оцінка компонування установки для екстракції оливкової олії з використанням потужного ультразвукового апарата. Ultrasonics Sonochemistry, том 73, 2021.

Пов’язані теми

Поширені запитання про ультразвукову мацерацію та ароматизацію

Що таке ультразвукова мацерація і чим вона відрізняється від традиційної мацерації?

Ультразвукова мацерація (також відома як екстракція за допомогою ультразвуку) – це метод інтенсифікації процесу, який використовує звукові хвилі високої інтенсивності для прискорення вилучення смакоароматичних сполук, ефірних олій і біоактивних фітохімічних речовин із рослинної сировини в розчинник, наприклад харчову олію. На відміну від традиційної холодної мацерації, яка ґрунтується на повільній дифузії та може тривати тижні або місяці, ультразвукова кавітація швидко руйнує клітинні стінки рослин. Завдяки цьому сполуки вивільняються за хвилини або години, що забезпечує значно швидший процес, вищий вихід і екстракт із сильнішою дією.

Які основні переваги використання ультразвукової обробки для надання смаку й аромату харчовим оліям?

Ультразвукова ароматизація пропонує виробникам олій кілька ключових переваг:

Швидка обробка: Скорочує час настоювання з тижнів до хвилин.
Нетеплова обробка без розчинників: Зберігає термочутливі леткі сполуки та тонкі смакоароматичні відтінки без використання шкідливих розчинників.
Вищий вихід і біодоступність: Максимізує вилучення поліфенолів, антиоксидантів та ефірних олій, забезпечуючи їх рівномірне диспергування в олійній матриці для кращого засвоєння.
Підвищена стабільність: Природні антиоксиданти, вилучені з рослинної сировини (наприклад, розмарину або чебрецю), допомагають запобігати первинному окисненню жирних кислот, подовжуючи термін зберігання олії.
Мікробіологічна безпека: Швидкий процес мінімізує ризик мікробного псування, а ультразвукова кавітація може сприяти інактивації певних мікробних клітин.

Які види харчових олій і рослинної сировини найкраще підходять для ультразвукової мацерації?

Ультразвукова мацерація є надзвичайно універсальною та підходить майже для будь-якої харчової олії-носія, зокрема оливкової олії першого холодного віджиму (extra virgin), олії авокадо, соняшникової, ріпакової (канолової) та кокосової олій. Для настоювання можна використовувати широкий спектр рослинної сировини, як-от базилік, розмарин, чебрець, перець чилі, часник, лаванду, квітки бузини, цитрусові та різноманітні прянощі. Можна ефективно використовувати як свіжу, так і висушену рослинну сировину, а також порошки й олеорезини.

Чи є ультразвукова мацерація нетепловим процесом? Чому це важливо?

Так, ультразвукова мацерація вважається нетермічним, або «холодним», методом обробки. Хоча сам процес може спричиняти незначне локальне нагрівання через акустичну енергію, температуру ретельно контролюють, щоб загалом вона залишалася низькою, запобігаючи термічному руйнуванню чутливих сполук. Це вкрай важливо для екстракції летких ароматичних речовин, ефірних олій і термолабільних біоактивних сполук (як-от певні вітаміни й антиоксиданти), які за традиційних термічних методів екстракції руйнувалися б або випаровувалися.

Як ультразвукова мацерація підвищує стабільність і подовжує термін зберігання олій, настояних на рослинній сировині?

Окрім простого надання смаку й аромату, ультразвукова мацерація забезпечує екстракцію природних речовин, багатих на антиоксиданти (як-от поліфеноли та флавоноїди), з рослинної сировини, наприклад розмарину, орегано та листя оливи, безпосередньо в олію. Ці антиоксиданти діють як природні консерванти, нейтралізуючи вільні радикали та значно зменшуючи первинне окиснення жирних кислот олії, завдяки чому підвищується її окиснювальна стабільність і подовжується термін зберігання.

Чи можна масштабувати ультразвукову мацерацію від лабораторних умов до повномасштабного промислового виробництва?

Безумовно. Технологія ультразвукової екстракції повністю придатна до масштабування. Hielscher Ultrasonics пропонує повний асортимент ультразвукових пристроїв: від компактних лабораторних установок (наприклад, UP100H) для досліджень і розробок та невеликих партій до пілотних систем (наприклад, UIP2000hdT) і надійних промислових процесорів для роботи в потоці (наприклад, UIP4000hdT, UIP16000), здатних обробляти кілька тонн олії за годину. Це забезпечує безперешкодне перенесення технології та стабільні результати від лабораторного стенда до повномасштабного виробництва.

Чи безпечно використовувати ультразвукову мацерацію для виробництва вишуканих олій або олій «холодного настоювання», призначених для споживання?

Так, це безпечний і широко застосовуваний у харчовій промисловості метод. Оскільки процес відбувається без розчинників і є нетермічним, він відповідає стандартам «чистої етикетки». Екстрагована рослинна сировина та отримані настояні олії зберігають свої природні властивості й придатність для харчового використання. Ультразвукові пристрої, що застосовуються для обробки харчових продуктів, мають компоненти гігієнічного виконання (часто з харчової нержавіючої сталі), їх легко очищувати та піддавати санітарній обробці для дотримання суворих норм безпечності харчових продуктів.

Що таке мацерація?

Традиційна мацерація, під час якої олії, наприклад оливкова чи соняшникова, насичуються ароматичними сполуками й ефірними оліями рослинної сировини (наприклад, прянощів, трав, фруктів тощо), є процесом настоювання шляхом замочування рослинної сировини в олії. Це дуже повільний процес, який триває від кількох тижнів до кількох місяців, оскільки масообмін між твердими частинками рослинної сировини та олією відбувається повільно. Ще одним чинником, що зумовлює повільність традиційної мацерації, є температура під час мацерації. За холодного настоювання суспензію рослинної сировини в олії витримують за кімнатної температури, щоб запобігти термічному руйнуванню чутливих летких сполук, олеорезинів та ефірних олій. Ці чинники сповільнюють процес і роблять його дуже тривалим.
Мацерацію можна застосовувати для настоювання харчових олій, а також олій і настоянок для догляду за шкірою, лікарських настоянок та алкогольних напоїв. До поширених трав і прянощів, які використовують для мацерації олій і настоянок, належать м’ята, базилік, перець чилі, розмарин, чебрець, ваніль, кориця, лаванда, квіти бузини, календула, звіробій, обліпиха та багато інших.
Для мацерації зазвичай використовують оливкову, соняшникову, кокосову, ріпакову, лляну чи конопляну олію або олію жожоба. Для приготування настоянок чи алкогольних напоїв як рідину використовують спирт.

Що таке ефірні олії?

Ефірна олія – це концентрована гідрофобна рідина, що містить леткі хімічні сполуки рослинного походження. Ефірні олії також відомі як леткі олії, етерні олії, aetherolea. Ефірні олії часто називають за рослиною, з якої їх отримують, наприклад трояндова олія, олії чайного дерева або бергамотова олія. Ефірні олії називають англійською «essential», оскільки вони містять «есенцію» аромату рослини. Коли йдеться про ефірні олії, термін «essential» не означає, що олія є незамінною сполукою, як у термінах «незамінна амінокислота» або «незамінна жирна кислота», які називають так тому, що певний живий організм потребує їх надходження з їжею. Ефірні олії отримують дистиляцією, гідродистиляцією, екстракцією розчинниками або пресуванням. Ультразвукову обробку часто використовують для інтенсифікації та прискорення екстракції й підвищення виходу ефірної олії.
Дізнайтеся більше про ультразвукову гідродистиляцію ефірних олій!

Що таке олеорезини?

Олеорезини – це природне поєднання олії та смоли в рослинах. Олеорезини є висококонцентрованими напівтвердими екстрактами, що складаються зі смоли, розчиненої в ефірній та/або жирній олії (тригліцеридах).
На відміну від ефірних олій, олеорезини багаті на важчі, менш леткі та ліпофільні сполуки, такі як смоли, воски, жири й жирні олії.
Олеорезини можна отримувати з прянощів, таких як базилік, стручковий перець, кардамон, насіння селери, кора кориці, бутони гвоздики, пажитник, ялицевий бальзам, імбир, джамбу, лабданум, мускатний цвіт, майоран, мускатний горіх, петрушка, перець (чорний/білий), пімента (духмяний перець), розмарин, шавлія, чабер, чебрець, куркума, ваніль, листя вест-індійського лавра. Використовувані розчинники є неводними й можуть бути полярними (тобто спиртами) або неполярними (тобто вуглеводнями, діоксидом вуглецю). Метод ультразвукової екстракції сумісний із цими розчинниками, прискорює екстракцію та підвищує її вихід.
Як ефірні олії, так і олеорезини є чудовими природними речовинами, які можна додавати до різних харчових продуктів і напоїв як концентрований смакоароматичний інгредієнт. Ефірні олії та олеорезини виділяють із рослин шляхом екстракції (наприклад, екстракції за допомогою ультразвуку) з подальшою дистиляцією. Трави, прянощі та іншу рослинну сировину використовують для виробництва ефірних олій і олеорезинів.