Ultrasəslə səməniləşdirmə və səməninin cücərməsi
- Səməniləşdirmə çox vaxt aparan bir prosesdir: taxıl toxumlarının isladılması və hidrasiyası uzun müddət tələb edir və nəticələr əsasən qeyri-bərabər olur.
- Ultrasəs emalı ilə arpanın cücərmə sürəti, faizi və məhsuldarlığı əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər.
Səməni istehsalı
Səməni / səməniləşdirilmiş taxıl pivə, viski, səmənili kokteyllər və səməni sirkəsinin hazırlanmasında, həmçinin qida əlavəsi kimi geniş istifadə olunur. Səməniləşdirmə prosesində qurudulmuş taxıl (məsələn, arpa) cücərməni başlatmaq üçün suda isladılır. Cücərmə zamanı mövcud fermentlər sərbəstləşir, yeni fermentlər yaranır və endospermin hüceyrə divarları parçalanaraq hüceyrə möhtəviyyatını sərbəstləşdirir, həmçinin ehtiyat zülalın bir hissəsi amin turşularına parçalanır. Müəyyən cücərmə dərəcəsinə çatdıqda cücərmə prosesi qurutma ilə dayandırılır. Taxılın səməniləşdirilməsi zamanı onun nişastasını şəkərlərə çevirmək üçün tələb olunan fermentlər – yəni α-amilaza və β-amilaza – əmələ gəlir. Müxtəlif şəkər növlərinə monosaxarid olan qlükoza, disaxarid olan maltoza, trisaxarid olan maltotrioza və maltodekstrinlər adlanan daha yüksək molekullu şəkərlər daxildir. Suda islatmanın 1–2 gün, cücərmənin isə əlavə 4–6 gün çəkdiyini nəzərə alsaq, taxılın isladılması və cücərməsi kifayət qədər çox vaxt aparır. Bu, səməni istehsalını uzunmüddətli və bahalı edir.
Cücərən arpa
Ultrasəslə yaxşılaşdırılmış səməniləşdirmə
Həll: ultrasəs emalı
- Ultrasəs emalı arpa dənlərinin cücərmə qabiliyyətini və sürətini yaxşılaşdırır.
Ultrasəsin təsirləri:
- Daha sürətli və daha yaxşı islatma
- Daha sürətli cücərmə
- Daha tam cücərmə
- Fermentlərin aktivləşdirilməsi
- Daha yüksək ekstraksiya sürəti
- Yüksək keyfiyyətli səməni
Ultrasəslə başladılan bu təsirlər fermentativ aktivliyin yaxşılaşması və toxumda ultrasəs kavitasiyasının yaratdığı mikroçatlar nəticəsində meydana çıxır. Arpa dəni daha qısa müddətdə daha çox su uda bilər, bu da toxumların hidrasiyasının əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmasına səbəb olur. Sürətli hidrasiya və bərabər cücərmə səməniləşdirmənin yaxşı keyfiyyəti üçün vacibdir, çünki cücərməmiş toxumlar bakteriya və göbələklərin törətdiyi zədələnməyə meyillidir.
Səməniləşdirmə çoxsaylı fermentlərin iştirak etdiyi mürəkkəb prosesdir; mühüm olanlar α-amilaza, β-amilaza, α-qlükozidaza və limit dekstrindir. Səməniləşdirmə zamanı arpa natamam təbii cücərmə prosesindən keçir və bu proses arpa dəninin endosperminin bir sıra fermentativ parçalanmalarını əhatə edir. Bu fermentativ parçalanma nəticəsində endospermin hüceyrə divarları parçalanır və nişasta qranulları yerləşdikləri endosperm matriksindən sərbəstləşir. Ultrasəs fermentləri aktivləşdirir və hüceyrədaxili maddələrin, məsələn, nişasta və zülalların ekstraksiya sürətini artırır. Arabinoksilan molekulları durulaşdırılmış polisaxarid məhlullarında makromolekulyar aqreqatlar əmələ gətirməyə meyillidir. Ultrasəs emalı polisaxarid aqreqatlarını effektiv şəkildə azaltmağa kömək edir. Polisaxarid olan nişastanın parçalanması nəticəsində qıcqırıla bilən karbohidratlar yaranır. Bu karbohidratlar pivə istehsalının qıcqırma mərhələsində spirtə çevrilir.
Ultrasəsin səməniləşdirmə zamanı biokimyəvi proseslərə göstərdiyi bütün bu təsirlər cücərmə müddətinin qısalmasına və cücərmə faizinin / məhsuldarlığının yüksəlməsinə səbəb olur. Cücərmə dövrünün qısaldılması əhəmiyyətli kommersiya faydaları ilə səməniləşdirmə və pivə istehsalı sənayesini təmin edir.
Yaldagard və b. (2008) göstərmişlər ki, ultrasəsin “cücərmə dövrünü azaltmaq və ümumi cücərmə faizini yaxşılaşdırmaq üçün toxumların emalı üsulu kimi səməniləşdirmə proseslərində istifadə olunma potensialı var.”
Ultrasəs emalı ilə daha sürətli cücərmə
Arpa toxumlarının ultrasəslə səpinqabağı hazırlanması protokolu
Arpa toxumları Hordeum vulgare (9% nəmlik; yığımdan sonra 3 ay otaq temperaturunda saxlanılmışdır)
S3 sonotrodu (radial forma, 3mm diametr, maks. batırılma dərinliyi 90mm) ilə təchiz olunmuş UP200H ultrasəs cihazı (200W, 24kHz)
Protokol:
Ultrasəs buynuzunun ucu su və arpa toxumlarından ibarət proses məhluluna təqribən 9 mm batırılmışdır. Bütün təcrübələr 80 mL kran suyunda dispersləşdirilmiş nümunələr (10 g arpa toxumu) üzərində əlavə qarışdırma və ya çalxalama ilə 20, 60 və 100% güc girişində birbaşa ultrasəs emalı (zond sistemi) tətbiq edilməklə aparılmışdır. Bu, ultrasəs dalğalarının bərabər paylanması üçün durğun dalğaların və ya bərk maddə olmayan sahələrin yaranmasının qarşısını almaq məqsədilə tətbiq edilmişdir. Sərbəst radikalların yaranmasını azaltmaq üçün ultrasəs cihazı iş dövrünün idarə edilməsindən istifadə olunmaqla impuls rejiminə qoyulmuşdur. Bütün təcrübələr üçün iş dövrü 50% olaraq təyin edilmişdir. Məhlul sabit 30°C temperaturda 5, 10 və 15 min ərzində emal edilmişdir. [Yaldagard et al. 2008]
Nəticələr:
Ultrasəs emalları daha yüksək hidrasiya və daha qısa müddətdə daha sürətli cücərmə ilə nəticələnir.
Ən yüksək toxum cücərməsi (təxminən 100%) 100% güc parametrində qeydə alınmışdır. Tam gücdə (cihazın 100% güc parametrində) 5, 10 və 15 min ərzində ultrasəslə emal edilmiş toxumlarda cücərmə faizi ~93,3%-dən (ultrasəslə emal edilməmiş toxumlar) müvafiq olaraq 97,2%, 98% və 99,4%-ə yüksəlmişdir. Bu nəticələr ultrasəsin yaratdığı kavitasiyanın hüceyrə divarlarının su udmasını artıran mexaniki təsirləri ilə əlaqəli ola bilər. Ultrasəs emalı kütlə ötürülməsini gücləndirir və suyun hüceyrə divarından hüceyrənin daxilinə keçməsini asanlaşdırır. Hüceyrə divarlarının yaxınlığında kavitasiya qabarcıqlarının çökməsi hüceyrə quruluşunu pozur və ultrasəsin yaratdığı maye şırnaqları sayəsində yaxşı kütlə ötürülməsinə imkan verir.
Bu üsul toxumların cücərməsinin başlaması üçün tələb olunan vaxtı xeyli azaltmışdır. Emal edilmiş nümunələrdə tükşəkilli köklər daha tez meydana çıxmış və ultrasəslə emal edilməmiş toxumlarla müqayisədə daha bol inkişaf etmişdir. Yuxarıda təsvir edilən qaydada emal edilmiş arpadan istifadə edildikdə cücərmə dövrü adi 7 gündən 4–5 günə (ultrasəs gücündən və təsir müddətindən asılı olaraq) qısalmışdır. Bundan əlavə, 15 min emal müddətindən sonra orta cücərmə müddəti 20% güc parametri üçün 6,66 gündən 100% ultrasəs gücü parametri üçün 4,04 günə enmişdir. Əldə edilən məlumatların təhlili göstərir ki, cücərmə sınağı zamanı müxtəlif ultrasəs gücü parametrləri cücərmə dərəcəsinə və orta cücərmə müddətinə əhəmiyyətli təsir göstərmişdir. Bütün təcrübələrdə ultrasəslə emal edilməmiş nəzarət nümunəsi ilə müqayisədə arpa toxumlarının cücərməsi artmışdır (Şək. 1). Ən uzun orta cücərmə müddəti 20% güc parametrində, ən qısa orta cücərmə müddəti isə 100% güc parametrində qeydə alınmışdır (Şək. 2).
Ultrasəslə daha yüksək cücərmə faizi və məhsuldarlıq
Ultrasəs emalının noxud, buğda, pomidor, bibər, yerkökü, turp, qarğıdalı, düyü, qarpız, günəbaxan və bir çox digər bitkilərin toxumlarının cücərməsini yaxşılaşdırdığı da sübut edilmişdir.
Ultrasəs avadanlığı
Hielscher Ultrasonics laboratoriyada, laboratoriya masası üzərində və sənayedə istifadə üçün etibarlı, yüksək güclü ultrasəs cihazları təchiz edir. Toxumların cücərməyə ilkin hazırlanması və kommersiya miqyasında səməniləşdirmə üçün aşağıdakı kimi sənaye ultrasəs sistemlərimizi tövsiyə edirik: UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) və ya UIP16000 (16kW). Müxtəlif axın hüceyrəli reaktorlar və aksesuarlar məhsul çeşidimizi tamamlayır. Bütün Hielscher sistemləri son dərəcə möhkəmdir və 24/7 işləmək üçün hazırlanmışdır.
Toxumların ultrasəslə cücərməyə ilkin hazırlanmasını və cücərməsini sınaqdan keçirmək və optimallaşdırmaq üçün tam təchiz olunmuş ultrasəs prosesləri laboratoriyamızı və texniki mərkəzimizi ziyarət etmək imkanı təklif edirik!
Bu gün bizimlə əlaqə saxlayın! Prosesinizi sizinlə müzakirə etməkdən məmnun olarıq!
UIP1000hdT
yaxşılaşdırılmış cücərmə
- Sürətləndirilmiş cücərmə
- Daha yüksək məhsuldarlıq
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!
Ədəbiyyat/İstinadlar
- Goussous, S. J.; Samarah, N. H.; Alqudah, A. M.; Othman, M. O. (2010): Ultrasəs texnikasından istifadə etməklə dörd kənd təsərrüfatı bitkisi növünün toxumlarının cücərməsinin yaxşılaşdırılması. Experimental Agriculture, 46/02, 2010. 231–242.
- Nilsson, Frida (2009): SE-HPLC-dən istifadə etməklə pivə istehsalı prosesində arpa zülalının tərkibinin tədqiqi. Kalmar Universitetinin fundamental və tətbiqi təbiət elmləri məktəbində yerinə yetirilmiş buraxılış layihəsi, İsveç.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2008): Arpa toxumunun cücərməsini sürətləndirmək və yaxşılaşdırmaq üçün ilkin hazırlıq texnikası kimi ultrasəs dalğalarının tətbiqi: Taguchi yanaşması ilə üsulun optimallaşdırılması. J. Inst. Brew. 114(1), 2008. 14–21.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2007): Ultrasəs emalının arpa toxumunun cücərməsinin stimullaşdırılmasına və onun alfa-amilaza aktivliyinə təsirinin effektivliyi. Beynəlxalq Bioloji, Biomolekulyar, Kənd Təsərrüfatı, Qida və Biotexnoloji Mühəndislik Jurnalı 1/10, 2007.
Arpa və səməni haqqında faktlar
Səməniləşdirmə prosesi
Səməniləşdirmə zamanı taxıl dəni cücərir və bu proses üç mərhələdən ibarətdir: suda islatma, cücərmə və sobada qurutma. Suda islatma zamanı dənlərə su əlavə olunur və bu, fermentləri aktivləşdirir. Ənənəvi suda islatma 1–2 gün çəkir. 1–2 gündən sonra arpa dənlərinin su miqdarı 40–45%-ə çatır. Bu mərhələdə arpa islatma suyundan çıxarılır və cücərmə başlayır.
Cücərmə zamanı sonrakı mayşələmə prosesində mühüm rol oynayan bir neçə ferment yaranır və ya aktivləşir. β-qlükanlar endo-β-1,4-qlükanaza və endo-β-1,3-qlükanaza tərəfindən parçalanır. Endo-β-1,4-qlükanaza artıq arpada mövcuddur, lakin endo-β-1,3-qlükanaza yalnız səmənidə olur. β-qlükanlar gel əmələ gətirdiyinə və bununla da filtrasiya problemlərinə səbəb ola bildiyinə görə səmənidə β-qlükanazanın yüksək, β-qlükanın isə aşağı miqdarda olması arzuolunandır. Cücərmə zamanı nişasta miqdarı azalır, şəkər miqdarı isə artır və nişasta α-amilaza və β-amilaza tərəfindən parçalanır. Arpada α-amilaza yoxdur; o, cücərmə zamanı yaranır, β-amilaza isə artıq arpada mövcuddur. Cücərmə zamanı zülallar da parçalanır. Peptidazalar zülalların 35 – 40 %-ni həll olan maddəyə parçalayır. 5–6 gündən sonra cücərmə tamamlanır və sobada qurutma ilə onun həyat prosesləri fəaliyyətsizləşdirilir. Sobada qurutma zamanı səmənidən isti hava keçirilməklə su kənarlaşdırılır. Bu, cücərməni və modifikasiyaları dayandırır, əvəzində isə Mayyar reaksiyaları nəticəsində rəng və dad birləşmələri yaranır.
Səməniləşdirmə və pivə istehsalı prosesində fermentlər
Arpada nişastanın hidrolizi üçün ən mühüm fermentlər nişastanın şəkərlərə hidrolizini kataliz edən α-amilaza və β-amilaza fermentləridir. Amilaza polisaxaridləri, yəni nişastanı maltozaya parçalayır. β-amilaza cücərmədən əvvəl qeyri-aktiv formada mövcuddur, α-amilaza və proteazalar isə cücərmə başladıqdan sonra meydana çıxır. α-amilaza substratın istənilən yerində təsir göstərə bildiyinə görə adətən β-amilazadan daha sürətli təsir göstərir. β-amilaza ikinci α-1,4 qlikozid rabitəsinin hidrolizini kataliz edərək bir dəfəyə iki qlükoza vahidini / maltozanı ayırır.
Proteazalar kimi digər fermentlər dəndəki zülalları mayanın istifadə edə biləcəyi formalara parçalayır. Səməniləşdirmə prosesinin nə vaxt dayandırılmasından asılı olaraq arzu olunan nişasta / ferment nisbəti əldə olunur və nişasta qismən qıcqırıla bilən şəkərlərə çevrilir. Səməninin tərkibində saxaroza və fruktoza kimi digər şəkərlər də az miqdarda olur; bunlar nişastanın modifikasiyasının məhsulları deyil, əvvəldən dəndə mövcud olmuşdur. Qıcqırıla bilən şəkərlərə sonrakı çevrilmə mayşələmə prosesində baş verir.
Nişastanın hidrolizi
Fermentativ hidroliz zamanı fermentlər şəkərləşmə prosesini kataliz edir; bu, karbohidratların (nişastanın) onları təşkil edən şəkər molekullarına parçalanması deməkdir. Hidroliz nəticəsində enerji mənbəyi (nişasta) rüşeymin böyümək üçün istifadə etdiyi şəkərlərə çevrilir.
Arpada zülallar
Arpanın zülal miqdarı 8–15% təşkil edir. Arpa zülalları səməni və pivənin keyfiyyətinə mühüm töhfə verir. Həll olan zülallar pivə köpüyünün saxlanması və sabitliyi üçün vacibdir.
Arpada arabinoksilanlar və β-qlükan
Arabinoksilanlar və β-qlükan həll olan qida lifləridir. Səməni ekstraktlarında yüksək miqdarda arabinoksilan ola bilər və bu, filtrasiya zamanı çətinliklər yarada bilər, çünki özlü ekstraktlar pivə istehsalı proseslərinin səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə pisləşdirə bilər. Pivə istehsalı prosesində arpada β-qlükanın yüksək miqdarı hüceyrə divarlarının qeyri-kafi parçalanmasına səbəb ola bilər; bu da öz növbəsində fermentlərin diffuziyasına, cücərməyə və dənin ehtiyat maddələrinin səfərbər olunmasına mane olur və nəticədə səməni ekstraktını azaldır. Qalıq β-qlükan həmçinin yüksək özlülüklü pivə şirəsinin yaranmasına və pivə zavodunda filtrasiya probleminə səbəb ola bilər, eləcə də pivənin yetişməsində iştirak edərək soyuq bulanıqlığı yarada bilər. Arabinoksilanlar arpa, yulaf, buğda, çovdar, qarğıdalı, düyü, sorqo və darının hüceyrə divarlarında mövcuddur. Ultrasəs emalı həm arabinoksilanların, həm də β-qlükanın ekstraksiya oluna bilməsini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
Arpada antioksidantlar
Arpanın tərkibində oliqomer və polimer flavan-3-ol, katexin və qallokatexin daxil olmaqla 50-dən çox proantosianidin var. Dimer proantosianin B3 və prosianidin B3 arpada ən çox olanlardır.
Antioksidantlar oksidləşmə reaksiyalarını və oksigen sərbəst radikallarının reaksiyalarını ləngitmək və ya qarşısını almaq qabiliyyətləri ilə tanınır və bu, onları səməniləşdirmə və pivə istehsalı prosesində mühüm edir. Antioksidantlar (məsələn, sulfitlər, formaldehid, askorbat) pivənin dad sabitliyini yaxşılaşdırmaq üçün pivə istehsalı prosesində əlavə kimi istifadə olunur. Pivədəki fenol birləşmələrinin təxminən 80%-i arpa səmənisindən alınır.