Sonication để bảo quản nước trái cây và tăng cường chất dinh dưỡng

Trong chế biến thực phẩm hiện đại, bảo quản độ tươi đồng thời nâng cao giá trị dinh dưỡng là một thách thức chính. Siêu âm hiệu suất cao - sử dụng máy siêu âm kiểu đầu dò - đã đạt được sức hút như một phương pháp xử lý không nhiệt mạnh mẽ. Bài viết này trình bày những phát hiện từ một nghiên cứu khoa học điều tra cách thành phần dinh dưỡng của nước ép dâu tây được làm ngọt với Stevia rebaudiana được tăng cường bởi các bộ xử lý siêu âm Hielscher.

Thông tin chi tiết chính: Sonication làm tăng hàm lượng phenolic, mức flavonoid và khả năng chống oxy hóa - tất cả đều trong các điều kiện có thể mở rộng phù hợp cho triển khai công nghiệp.

Tại sao phải thay thế nhiệt bằng siêu âm?

Thanh trùng truyền thống có thể phân hủy các hợp chất nhiệt như polyphenol và flavonoid. Ngược lại, siêu âm là một kỹ thuật xử lý không nhiệt sử dụng xâm thực âm thanh để tăng cường sự phá vỡ tế bào và khuếch tán phân tử mà không bị hư hại do nhiệt.

Một nghiên cứu được bình duyệt gần đây của Šic Žlabur et al. (2019) được công bố trên tạp chí “Molecules” cung cấp bằng chứng mạnh mẽ về hiệu quả của siêu âm cường độ cao, sử dụng máy siêu âm Hielscher model UP400St, để điều trị nước ép dâu tây được làm ngọt bằng Stevia rebaudiana. Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình chế biến nước trái cây công nghiệp, vì các điều kiện thí nghiệm có thể mở rộng tuyến tính với các hệ thống siêu âm Hielscher được sử dụng.

Lợi ích của chế biến nước trái cây siêu âm:

• Tăng cường chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học
• Bảo quản hương vị và màu sắc
• Giảm tải lượng vi sinh vật
• Có thể mở rộng và tiết kiệm năng lượng
• Quy trình nhãn sạch, không phụ gia

Thiết lập thử nghiệm: Juice Sonication

Nghiên cứu đã sử dụng bộ xử lý siêu âm Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) để xử lý nước ép dâu tây với sự hiện diện của bột cỏ ngọt xanh.
Các nhà nghiên cứu đã đánh giá tác dụng của quá trình siêu âm kiểu thăm dò dưới các biên độ khác nhau (50%, 75%, 100%), đường kính đầu dò (sonotrode S24d7 với 7 mm và S24d22 với kích thước đầu 22 mm) và thời gian siêu âm (15, 20 và 25 phút). Trong tất cả các điều kiện được thử nghiệm, phương pháp điều trị cường độ cao nhất - biên độ 100%, đầu dò 22 mm, 25 phút - mang lại kết quả rõ rệt nhất.

Kết quả tổng quan – Chế biến nước trái cây siêu âm

Tổng hàm lượng phenolic nâng cao (TPC)

Nước trái cây được siêu âm cho thấy TPC cao hơn tới 23% so với siêu âm nhẹ và cao hơn 18% so với nước trái cây không siêu âm với stevia.

C18: Siêu âm với đầu dò 22 mm, biên độ 100%, 25 phút
Bảng: Ảnh hưởng của Sonication đối với hàm lượng phenolic và hoạt động chống oxy hóa

 
Tổng hàm lượng phenolic (TPC) tăng 23% so với siêu âm nhẹ nhất và 18% so với các mẫu không siêu âm với stevia.
Các phenolic chính được tăng cường bao gồm luteolin, apigenin, quercetin, myricetin và kaempferol, với mức tăng từ 3 đến 7 lần.
Khả năng chống oxy hóa (thông qua xét nghiệm ABTS) cũng tăng lên, cho thấy sự gia tăng các hoạt chất sinh học.

Axit phenolic và hồ sơ flavonoid

Siêu âm cho phép chiết xuất vượt trội các axit phenolic như pyrogallol và 4-methyl-catechol, với pyrogallol đạt gần 2 mg / g trong nước ép siêu âm mạnh nhất - cao hơn 3,5× so với các loại không siêu âm.

Sự hình thành các gốc hydroxyl trong quá trình xâm thực âm thanh có thể góp phần tăng cường hydroxyl hóa và giải phóng các hợp chất phenolic, phù hợp với các nghiên cứu cơ học trước đây về chiết xuất siêu âm.

Cải thiện vị ngọt với lợi ích chức năng

Đáng chú ý, nghiên cứu đã khám phá steviol glycoside, đặc biệt là stevioside và rebaudioside A (Reb A) - chất làm ngọt chính trong Stevia rebaudiana. Sonication đã tăng đáng kể nồng độ của họ:

• Hàm lượng stevioside tăng 61%.
• Nội dung Reb A tăng gấp đôi (+114%).

Sự tăng cường này không chỉ có lợi từ góc độ ngọt ngào mà còn từ góc độ giác quan và trao đổi chất. Mức độ Reb A cao hơn cải thiện độ ngon miệng bằng cách giảm vị đắng thường liên quan đến stevioside.

Chế biến nước trái cây siêu âm: Mức độ phù hợp và khả năng mở rộng trong ngành

Máy siêu âm Hielscher cho phép kiểm soát chính xác tất cả các thông số quy trình quan trọng. Qua đó, tất cả các kết quả đều có thể mở rộng tuyến tính, nhờ thiết kế của bộ xử lý siêu âm Hielscher, duy trì cường độ năng lượng không đổi trong quá trình mở rộng quy mô. Điều này làm cho quá trình chuyển đổi từ hệ thống công nghiệp để bàn sang liên tục vừa khả thi về mặt kỹ thuật vừa hấp dẫn về mặt kinh tế.

Nghiên cứu này bổ sung vào ngày càng nhiều bằng chứng ủng hộ siêu âm cường độ cao như một phương pháp xử lý bền vững, không nhiệt. Những lợi ích kết hợp được quan sát thấy - tăng cường chất dinh dưỡng, cải thiện khả năng chống oxy hóa và tối ưu hóa các đặc tính cảm quan - nhấn mạnh giá trị của nó trong việc phát triển đồ uống chức năng.

Vì vậy, điều này có ý nghĩa gì đối với ngành công nghiệp?
Với các nền tảng công nghệ có thể mở rộng như của Hielscher, các nhà sản xuất nước trái cây giờ đây có thể xem xét sonication không chỉ là một giải pháp thay thế, mà còn là một nâng cấp - cả về chất lượng sản phẩm và sức khỏe người tiêu dùng.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:

Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức

Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế của họ. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.