Kombucha е ферментирала напитка, съдържаща чай, захар, бактерии, дрожди и често малко количество сок, плодове или подправки като ароматизант. Kombucha, както и ферментирали сок и зеленчукови сокове са известни с положителни ефекти върху здравето, укрепване на микробиота и имунната система. Контролираната ултразвукова обработка подобрява производството на kombucha и други ферментирали напитки по различни начини: Ултразвукът може да стимулира растежа на дрожди и бактерии по време на ферментацията; извлича полифеноли, флавоноиди и аромати от плодове, зеленчуци и билки; и също така се прилага като метод за нетермична пастьоризация за микробно намаляване преди опаковане. Hielscher ultrasonicators са прецизно контролируеми и могат да доставят най-подходящия ултразвуков интензитет за всяка стъпка на лечение в производството на ферментирали напитки.

Комбуча и Ферментирали напитки

Kombucha се произвежда чрез ферментиране на захарен чай с помощта на "Симбиотична култура на бактерии и дрожди" (SCOBY), наричан също "майка” или "чайна гъба”. Разнообразието и съотношението на микробните популации в SCOBY може да варира доста значително. Компонентът на дрожди по принцип включва Saccharomyces cerevisiae, Заедно с други видове Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces, и Kluyveromyces; бактериалният компонент почти винаги включва Komagataeibacter xylinus (преди Gluconacetobacter xylinus), който ферментира алкохолите, произведени от дрождите, в оцетни и други киселини, увеличавайки киселинността и ограничавайки съдържанието на етанол.
По същия начин други ферментирали напитки като ферментирали плодови и зеленчукови сокове се инокулира с бактерии и дрожди.
Лечението с ултразвук може да подобри ферментационната ефективност и качествените характеристики на ферментирала напитка, включваща съдържание на хранителни вещества и аромат.

Ултразвуково засилена Kombucha ферментация

Ултразвуковите вълни са добре известни, за да стимулират растежа на бактериите и дрожди. Следователно контролирана лека ултразвукова обработка на културите kombucha (SCOBY, известна още като чайна гъба, чайна гъба, или манджурска гъба) може да насърчи процеса на ферментация и да доведе до по-високи добиви на kombucha в ускорено време за ферментация.
Ултразвуково стимулирана ферментация показва подобрена мембранна пермеабилизация и по този начин повишен масов трансфер. Сономеханичното лечение чрез ултразвукови вълни перфорира клетъчните стени и плазмените мембрани на микроорганизмите (процес, наречен сонопорация). Някои клетки може дори да са разкъсани. Тези нарушени клетки освобождават растеж насърчаване на фактори като витамини, нуклеотиди, аминокиселини и ензими, които биха могли да стимулират растежа на клетъчно непокътнати, както и мембранни компрометирани бактерии.
Ултразвуковото лечение предварителна ферментация, както и във фазите на изоставане и регистрационен файл показаха най-видните ефекти върху бактериалната стимулация на растежа.

Ултразвуковата стимулация на микробния растеж е най-ефективна, когато ултразвукът се прилага преди ферментация или във фазите на изоставане и регистрационен файл.

Ултразвукова стимулация на Ябълков сок Ферментация

Изследванията показаха, че ултразвуковото лечение при лаг и логаритмични фази по време на ферментацията на ябълков сок насърчава микробния растеж и засилената биотрансформация на ябълчната киселина до млечна киселина. Например, след ултразвук при фаза на изоставане за 0,5 h, Броят на микробните и съдържанието на млечна киселина в обработените с ултразвук проби при 58,3 W/L достига 7,91 ± 0,01 Log CFU/mL и 133,70 ± 7,39 mg/L, които са значително по-високи от тези в пробите без ултразвук. Освен това ултразвукът при миг и логаритмични фази имаше сложни влияния върху метаболизма на ябълковата фенолика като хлорогенна киселина, кафеена киселина, процианидин В2, катехина и галовата киселина. Ултразвукът би могъл да повлияе положително на хидролизата на хлорогенната киселина до кофеинова киселина, трансформацията на процианидин В2 и декарбоксилиране на галова киселина. Метаболизмът на органичните киселини и свободните аминокиселини в ултразвуковите проби е статистически корелиран с фенолния метаболизъм, което предполага, че ултразвукът може да е от полза за фенолното производство чрез подобряване на микробния метаболизъм на органичните киселини и аминокиселините. (срв. Уанг и др., 2021)

Ултразвуково подобрена ферментация на соево мляко

Изследователският екип на Ewe et al. (2012) изследва ефектите на ултразвука върху метаболитната ефективност на щамовете лактобацили (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. ферментум BT 8219, L. ацидофилус FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) по време на ферментацията на соята. Наблюдавано бе, че ултразвуковото лечение пермеабилизира клетъчните мембрани на бактериите. Пермеабилизираните клетъчни мембрани доведоха до подобрена интернализация на хранителните вещества и последващо повишаване на растежа (P ≺ 0,05). По-високите амплитуди и по-дългите продължителности на лечението с ултразвук насърчиха растежа на лактобацилите в соята, с жизнеспособни броеве, надвишаващи 9 log CFU/mL. Вътреклетъчната и извънклетъчната β-глюкозидаза специфични дейности на лактобацилите също бяха засилени (P ≺ 0.05) чрез ултразвук, което води до повишена биоконверсия на изофлавони в соята, особено генистина и малонил генистина към генищайн. Резултатите от това проучване показват, че ултразвуковото лечение върху лактобацили клетки насърчава (P ≺ 0.05) β-глюкозидазна активност на клетките в полза на засилено (P ≺ 0.05) изофлавон глюкозиди биоконверсия към биоактивни агликони в соята. (срв. Ewe et al., 2012)

Сканиране на електронни микрографии на лактобацили без лечение (А) и лактобацили, третирани с ултразвук при 60% амплитуда за 3 мин (В). Кръгове, показващи разкъсани клетки и клетки с пори.
(Проучване и изображения: ©Ewe et al., 2012)

Екстракция на хранителни съединения и аромати в Комбуха и Ферментирали напитки

Ферментирали чай, сок и зеленчукови напитки, например ферментирал сок от ябълка или мълберия или плодови вливани kombuchas, полза аромат- и хранително-мъдър значително от ултразвуково лечение. Ултразвуковите вълни нарушават клетъчните структури на растителните материали и освобождават вътреклетъчни съединения като аромати, полифеноли, антиоксиданти и флавоноиди. В същото време ултразвуковата хомогенизация осигурява равномерно разпръсната и емулгифицирана напитка, предотвратяваща разделянето на фазата и предлагаща притегателна външност за потребителите. Можете да видите пример за ултразвуково обработен морски зърнастец бери комбуха без разделяне на фазата в сравнение с необработена версия по-долу.
Прочетете повече за ултразвуков вкус и екстракция на хранителни вещества!

Ултразвук за Запазване на Kombucha

Ултразвуковото лечение може да повлияе на микробите или като ги стимулира или инактивира. Също така ензимите се въздействат от ултразвук: Ултразвукът може да промени характеристиките на ензимите, субстратите и техните реакции. Тези ефекти на нискочестотния ултразвук се използват при преработката на храни като нетермална алтернатива за пастьоризиране на храни и напитки. Sonication предлага предимството на прецизен контрол върху параметрите на процеса като амплитуда, време, температура, и налягане, което позволява целенасочено инактивиране на микроорганизми. Инактивацията на микробното натоварване в kombucha и ферментирали напитки позволява да се увеличи срокът на годност и стабилността на продукта. Намаляването на микробите и ензимите улеснява търговското разпределение поради продължителен срок на годност на крайния продукт. Ultrasonication е нетермичен метод за пастьоризация, който се използва вече в търговската преработка на храни като пастьоризацията на соковете. Особено при по-високи амплитуди ултразвукът инактивира бактериите и дрожди, като уврежда клетъчните стени. Това води до по-бавен или спря микробен растеж. Например, Kwaw et al. (2018) изследва ултразвуковата като стратегия за нетермична пастьоризация за сок от млечна киселина ферментирала мълберия. Ултразвуково обработеният ферментирал сок от мълберия имаше по-високо съдържание на фенолни съединения (1700,07 ± 2,44 μg / mL) от контролата, необработен ферментирал сок от мълберия. "Сред отделните нетермични лечения, ултразвуковата обработка причини значителна (p < 0.05) подем във фенолните и антиоксидантните свойства на ферментиралия с млечна киселина сок от мълберия в сравнение с пулсираното светлинно лечение." (Kwaw et al., 2018) Въпреки че kombucha е напитка, известна със своите житейски култури, може да се използва контролирано намаляване на микробите, за да се удължи срокът на годност на търговски разпределените напитки kombucha. Редовната термична пастьоризация убива всички живи дрожди и бактерии, които обикновено присъстват в kombucha и са един от основните фактори за неговото въздействие, насърчаващо здравето. Ултразвуковата пастьоризация е нетермичен метод за запазване, който може да се използва или за намаляване на микробните бройки, или за премахване на микроорганизмите напълно. Това означава, че търговските производители могат да прилагат ултразвук при по-ниски амплитуди и за по-кратки периоди, за да понижат броя на бактериите и дрожди, без да елиминират напълно. По този начин житейските култури все още присъстват в kombucha, въпреки че при по-ниски числа, така че срокът на годност и времето на съхранение да се подобрят.

Научно доказани резултати в ултразвуково обработена Kombucha

Dornan et al. (2020) изследва ефектите на нискочестотния ултразвук върху kombucha, направен с плодове от морски зърнастец с помощта на ултразвуков процесор UIP500hdT. Изследователският екип би могъл да демонстрира множество благотворни ефекти на ултразвук върху подготовката на зрънцето на морския зърнастец и последващата ферментация на Kombucha.

Ултразвукова морски зърнастец Бери екстракция

Sonication на пресни цели морски зърнасти плодове (известен също като sanddorne; H. rhamnoides cv. Sunny) са били пречистени с помощта на Vitamix блендер за 2 мин. Добавен и смесен е обем от dH2O, равен на 30% от оригиналния обем пюре. Ултразвук (90 W, 20 kHz, 10 min) е приложен към 200 mL от разреденото пюре с помощта на UIP500hdT ултразвуков процесор (Hielscher Ultrasonics, Германия). Времето за лечение беше избрано за оптимизиране на хранителните вещества и поддържане на пробата в прясно подобно състояние. Резултатите от ултразвуковата екстракция демонстрират значително (P ≺ 0,05) увеличение с 10% добив на екстракция от целулоза (от 19,04 ± 0,08 до 0, 20,97 ± 0,29%) и със 7% за семена (от 14,81 ± 0,08 до 15,83 ± 0,28%). Това увеличение на добива на масло подчертава функционалността на ултразвука като ефикасна и зелена технология за максимално увеличаване на стойността на суровината. Ултразвуковата екстракция от морски зърнасти плодове доведе до по-висок добив на масло и намалено време за обработка, консумация на енергия, и избягване на опасни разтворители.

Ултразвукова хомогенизация на морски зърнастец Бери Комбуха

Ултразвуково обработените морски зърнастици (sanddorne) бери комбуха показаха значително подобрена стабилност на продукта. До ден 21 на съхранение, ултразвуковият бери комбуча остава хомогенен. Фактът, че не е наблюдавана синереза при ултразвуково зрънце kombucha за цялото проучване (21 дни, вижте картината по-долу) показва, че ултразвукът сам по себе си е ефективна емулгиране техника в състояние да произвежда стабилност на продукта и да се предотврати разделянето на фазата.

Пюре от Seabuckthorn (P) без и с ултразвуково лечение (P+US) на ден 0 и 21.
Проучване и картина:©Дорнан и др., 2020.

Ултразвукова обработка за спиране на ферментацията

Направени са четири проби от kombucha: K (kombucha), K+US (kombucha + ултразвук), K+S (kombucha + захароза), и K+S+US (kombucha + захароза + ултразвук). Всички проби бяха приготвени с помощта на 200 mL пюре от морски зърнастец (P) или P+US и 12,5 g SCOBY. K се състоя от P и SCOBY. K+US се състоя от P+US и SCOBY. K+S се състои от P, 15,0 g захароза и SCOBY. K+S+US се състоя от P+US, 15,0 g захароза и SCOBY. Всички проби бяха оставени да ферментират на тъмно място при стайна температура в продължение на пет дни. Втора обработка с ултразвук (90 W, 20 kHz, 10 min) е приложена към K+US и K+S+US за спиране на ферментацията на ден 5.

Ултразвукови запазване ефекти върху Kombucha

При морските зърнастци kombucha ултразвукът намалява първоначалното микробно натоварване с 2,6 log CFU/mL, като по този начин се прекратява ферментационният процес в избрано време, за да се предотврати свръхферментацията. Освен това контролираното микробно намаляване спомага за увеличаване на срока на годност и стабилността на крайния продукт, което улеснява търговското разпределение на kombucha.
Прочетете повече за ultrasonication като метод за пастьоризация на нетермичен сок!

Цялостни резултати в ултразвуково обработена Kombucha

Ultrasonication намалява първоначалното микробно натоварване с 2.6 log CFU / mL, повишена стойност на ORAC с 3% и повишен индекс на разтворимост на водата (WSI) с 40% (от 6.64 до 9.29 g / g) без синереза. Резултатите от това проучване предполагат, че прилагането на ултразвук може да засили фенолната функционалност по време на ферментацията и е способно да намаляваща синереза, увеличаване на добива на масло, намаляващо микробно натоварване, и увеличаване на ORAC с минимална загуба на хранително качество. (срв. Дорнан и др., 2020 г.)

Ултразвуково оборудване за подобрено варене на Kombucha

Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и разпространява високопроизводителни ултразвукови уреди, ултразвукови биореактори и аксесоари за подобрени процеси на ферментация, екстракция и пастьоризация, използвани в храната & производството на напитки. Hielscher ултразвукови системи за преработка на храни се използват за колекторни приложения е безопасна, надеждна и рентабилна технология за производство на висококачествени храни и напитки. Монтаж и работа на всички Hielscher ултразвукови процесори е проста: Те изисква само малко пространство, може лесно да бъде преоборудвана в съществуващите съоръжения за обработка.
Hielscher Ultrasonics е с дългогодишен опит в прилагането на мощност ултразвук в храната & както и много други промишлени отрасли. Нашите ултразвукови процесори са оборудвани с лесни за почистване (чисти на място CIP / стерилизира на място SIP) sonotrodes и поток-клетки (мокрите части). Hielscher Ултразвук’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди. Амплитудите до 200μm могат лесно непрекъснато да се изпълняват в 24/7 работа. Прецизното настройване на амплитудите и опцията за превключване между ниски и високи амплитуди са важни за стимулиране или инактивиране на микроорганизмите. По този начин същият ултразвуков уред може да се използва или за стимулиране на микробите, увеличаващи ферментацията, или за инактивиране на микроорганизмите за пастьоризация.
Най-съвременни технологии, високопроизводителни и сложни софтуер направи Hielscher Ultrasonics’ надеждни работни коне във вашия процес на ферментация на храни. С малък отпечатък и универсални опции за монтаж, ultrasonicators Hielscher могат лесно да бъдат интегрирани или ретро-монтирани в съществуващите производствени линии.

Стандартизация на процесите с Hielscher Ultrasonics

Продуктите от хранителни продукти следва да се произвеждат в съответствие с добрите производствени практики (ДПП) и съгласно стандартизирани технологични спецификации. Hielscher Ултразвук' цифровисистеми за извличане идват с интелигентен софтуер, което го прави лесно да се настроите и контролира процеса на ултразвук точно. Автоматичното записване на данни записва всички ултразвукови параметри на процеса като ултразвукова енергия (обща и нетна енергия), амплитуда, температура, налягане (когато са монтирани сензори за температура и налягане) с дата и час на вградената SD-карта. Това ви позволява да ревизирате всяка ултразвуково обработена партида . В същото време се осигурява възпроизводимост и непрекъснато високо качество на продукта.
Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи усилди. Усилите на до 200 μm могат лесно да се движат непрекъснато в 24/7 операция. За дори по-високи усилки, персонализирани ултразвукови синсинсинди са на разположение. Здравината на ултразвуковата екипировка Hielscher позволява 24/7 операция при тежкотоварни и в взискателни среди.
Моля, свържете се с нас, за да научите повече за характеристиките и възможностите на нашите ултразвукови системи за пастьоризация. Ще се радваме да обсъдим молбата ви с вас!

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: