Rychlejší naklíčování pomocí ultrazvuku

Klíčky jsou oblíbenou zdravou potravinou bohatou na vitaminy, bílkoviny, minerální látky a antioxidanty. Proces naklíčování je však pracný a časově náročný. Ultrazvuková aktivace semen zvyšuje míru klíčivosti, urychluje proces naklíčování, zlepšuje nutriční profil a podporuje růst zdravých semenáčků. Ultrazvukové máčení a priming semen je ideální technikou ke zvýšení vašich kapacit naklíčování.

Naklíčování semen, obilovin a luštěnin

Klíčky jsou naklíčená semena vojtěšky, jetele, slunečnice, brokolice, hořčice, ředkvičky, česneku, kopru, dýně, mandlí, obilovin (např. pšeničná zrna, quinoa, ječmen, žito, pohanka, čirok, proso), luštěnin (např. arašídy, hrách, cizrna, čočka) a také různých druhů fazolí, jako jsou mungo, ledvinové, pinto, navy a sójové. Protože jsou klíčky bohaté na fytonutrienty, jako jsou bílkoviny, vitaminy, minerální látky a antioxidanty, a mají nízký obsah kalorií, tuku a sodíku, jsou obecně považovány za „zdravou potravinu“ a „superpotravinu“. Zařazení klíčků do denního jídelníčku pomáhá zásobovat tělo vlákninou, vitaminy, minerálními látkami a dalšími zdraví prospěšnými fytonutrienty.
Biologická dostupnost živin v klíčcích a mikrozelenině: Obiloviny a luštěniny obsahují různé antinutriční látky, které ztěžují trávení a snižují biologickou dostupnost mikroživin a minerálních látek. Například inhibitory trypsinu a fytáty, které se vyskytují v obilovinách a luštěninách, snižují stravitelnost bílkovin, resp. příjem minerálních látek. Inhibitory trypsinu brzdí aktivitu trávicího enzymu trypsinu, takže přijaté bílkoviny nemohou být tělem správně stráveny a vstřebány.
Proto se klíčení a naklíčování využívají k deaktivaci těchto antinutričních látek. Během naklíčování se spouštějí dráhy tvorby živin a fytochemikálií a aktivují se enzymy. Díky tomu poskytují naklíčená semena a luštěniny široké spektrum biologicky přístupných živin.
Během klíčení a naklíčování se v semenech aktivují endogenní enzymy, jako jsou α‐amyláza, pullulanáza, fytáza a další glukosidázy. Tyto enzymy odbourávají antinutriční faktory a štěpí komplexní makroživiny na jednoduché a lépe stravitelné formy.
Klíčky jsou plné zdraví prospěšných živin, jako jsou bílkoviny, chlorofyl, vitaminy, minerální látky, enzymy, aminokyseliny a fytochemikálie. Například brokolicové klíčky jsou známé tím, že jsou mimořádně bohaté na sulfurophane. Ve srovnání se zralými růžičkami brokolice obsahují naklíčená semena brokolice 50krát více sulfurophane.

Postup naklíčování

Pěstování klíčků je pracné a časově náročné. Během procesu naklíčování jsou hygiena a sanitární podmínky klíčové pro prevenci mikrobiální kontaminace a kažení. Ultrazvukem podporované namáčení, klíčení a naklíčování urychluje pěstování a růst vitálních klíčků a semenáčků bohatých na živiny.

Intenzivnější pěstování klíčků a mikrozeleniny pomocí ultrazvuku

Ultrazvukové máčení, klíčení a naklíčování intenzifikuje váš proces pěstování klíčků a mikrozeleniny. Naklíčování je pracný a časově náročný proces, který je náchylný ke kažení plísněmi a bakteriemi. Protože semena tráví značnou dobu ve vodě (během fáze namáčení a máčení) a ve vysoce vlhkém prostředí (během fáze naklíčování), je riziko mikrobiální kontaminace a kažení velmi vysoké. Pokud jsou zkažené klíčky a mikrozelenina zkonzumovány, způsobují závažné otravy z potravin. Ultrazvukové máčení a klíčení zkracuje dobu namáčení a naklíčování. Protože semena klíčí a rostou rychleji, zkracuje se doba jejich pobytu v prostředí s vysokou vlhkostí. Díky tomu je doba pro mikrobiální růst a kažení minimalizována. Ultrazvukové naklíčování nejen zefektivňuje váš proces naklíčování, ale také snižuje riziko kontaminace.
Různé výzkumné studie navíc prokázaly, že ultrazvukem namáčené a naklíčené klíčky vynikají ve srovnání s konvenčně naklíčenými semeny zvýšeným nutričním profilem, například vyšším obsahem bílkovin, vitaminů a fytonutrientů. Ultrazvukem pěstované klíčky vykazují také vyšší vitalitu semenáčků.

Ultrazvukový hydropriming zlepšuje příjem vody a živin. Srovnání sonikované čočky (40Ws/g) s nesonikovanou čočkou ukazuje, že sonikace výrazně zlepšuje příjem vody.

Ultrazvuková aktivace semen

Ultrazvukem intenzifikované klíčení je způsobeno mechanickými účinky ultrazvukové / akustické kavitace. Účinky ultrazvukové kavitace působí na obal semene: fragmentují osemení, a vytvářejí tak větší pórovitost povrchu semen. Doslova to znamená, že ultrazvuková fragmentace osemení perforuje obal. Sonikace dále zvětšuje velikost pórů, takže dochází k vyššímu přenosu hmoty mezi jádrem semene a růstovým médiem. Intenzivnější přenos hmoty zásobuje semeno potřebnou vodou a živinami. Díky zvýšené pórovitosti a propustnosti může semeno přijímat vodu a živiny rychleji. Lepší hydratace a zvýšená schopnost zadržovat vodu u suchých semen / zrn vedou k urychlenému růstu klíčků.

Ultrazvukové ošetření semen trvá jen několik minut. Konkrétní doba sonikace závisí na tvrdosti osemení a u většiny odrůd semen se může pohybovat v rozmezí 4 až 6 minut. Pro přizpůsobení ultrazvukového ošetření konkrétnímu typu semen / zrn je amplituda sonikátoru důležitým faktorem, který významně přispívá k účinnosti ultrazvukového namáčení a primingu semen. Čím tvrdší a silnější je obal semene, tím vyšší amplitudy jsou zapotřebí. Hielscher Ultrasonics má hluboké znalosti o ultrazvukem podporovaném namáčení / máčení, primingu a klíčení semen. Nabídneme vám nejvhodnější a nejúčinnější ultrazvukové zařízení pro vaše odrůdy klíčků a kapacity naklíčování.

Delší sonikace vede k lepšímu klíčení hybridů rodu Calanthe. (Shin et al. 2011)

Vyšší nutriční hodnota klíčků vyklíčených pomocí ultrazvuku

Ultrazvukem podporované naklíčování nejen podporuje rychlost klíčení a míru elicitace, ale má také pozitivní vliv na nutriční kvalitu klíčků. Několik studií prokázalo zvýšenou biosyntézu fytonutrientů vlivem sonikace. Yang et al. (2015) naměřili zvýšený obsah isoflavonoidů v sonikovaných sójových klíčcích. Množství isoflavonoidů daidzeinu a genisteinu se ve srovnání s nesonikovanými vzorky zvýšilo o 39,13, resp. 96,91 %. Ultrazvukově primované sójové boby vykazovaly také o 43,4% vyšší obsah kyseliny gama-aminomáselné (GABA). V jiné studii pozorovali Yu et al. (2016) zlepšenou antioxidační kapacitu u ultrazvukem ošetřeného římského salátu.
Ampofo (2020) ve své disertační práci ukázala, že sonikace fazolu obecného při 360 W po dobu 60 min vyvolala významně zvýšenou akumulaci stresových markerů po 96 h naklíčování. Stres během růstu semenáčků vede ve srovnání s nesonikovaným kontrolním vzorkem k významně zvýšeným aktivitám obranných enzymů spouštějících fenylpropanoidní dráhu, fenolických sloučenin a antioxidačních kapacit. Sonikace zkrátila dobu naklíčování ve srovnání s kontrolou o 60 h. U ultrazvukem ošetřených semen se kořínky objevily po 24 h naklíčování s významným prodlužováním kořínků s rostoucí dobou naklíčování, zatímco u kontrolních vzorků se pro srovnání vznik kořínků opozdil až na 48 h naklíčování. Pokud jde o nutriční hodnotu, sonikované fazolové klíčky vykazovaly ve srovnání s nesonikovanými vzorky 6,6násobně vyšší celkový obsah flavonoidů a 11,57násobně vyšší celkový obsah anthokyanů.
Sondové sonikátory Hielscher Ultrasonics jsou přesně regulovatelné. Procesní parametry, jako je amplituda a regulace teploty, a také rovnoměrné a stejnoměrné vystavení všech semen zóně ultrazvukové kavitace jsou zásadními faktory pro vyvolání zesílené (up-regulované) biosyntézy v semenech a klíčcích.

Případové studie ultrazvukového naklíčování

Hassan et al. (2020) prokazují, že ultrazvukem naklíčená semena čiroku vykazují výrazně zlepšený nutriční profil. Profil a množství fytonutrientů v semenech čiroku se sonikací zlepšily. Vliv ultrazvukového klíčení klíčků čiroku byl zkoumán na různé fytochemické složky (alkaloidy, fytáty, saponiny a steroly), aktivitu vychytávání radikálů (test s radikálem 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl, test antioxidační síly redukce železitých iontů a test kapacity absorbance kyslíkových radikálů), fenolický profil (celkový obsah fenolických látek, celkový obsah flavonoidů, kyselina ferulová, kyselina gallová, katechin, kvercetin a tanin) a také na in vitro stravitelnost bílkovin (IVPD %). Všechny testované faktory byly ultrazvukovým ošetřením zlepšeny. Ošetřené klíčky vykazovaly obzvláště vysokou aktivitu vychytávání radikálů a bohatý fenolický profil s vyšším procentem IVPD.
Významná zlepšení vykázalo mírné ošetření sonikací při 40% amplitudě po dobu 5 min. Po klíčení vykazovaly ultrazvukem ošetřené klíčky čiroku vynikající profil fytochemikálií a mohou sloužit jako cenná surovina pro výrobu funkčních potravin s vysokým obsahem bílkovin při nízkých nákladech.

Petru et al. (2018) zkoumali působení ultrazvukové kavitace během kolapsu kavitačních bublin. Zjistili, že ultrazvuková kavitace vyvolává na osemení mikroerozi, která zvyšuje propustnost obalu semene a podporuje přenos hmoty. Studovali vliv ultrazvukového ošetření na klíčení semen, vzcházení a počáteční fáze růstu semenáčků tritikale (hybridu žita a pšenice). Vzorky po 50 semenech byly ošetřeny ultrazvukem ve vodě v následujícím režimu: amplituda 15 µm při teplotě 25 degС při různých dobách ošetření 0, 2, 4, 6, 8 min. Poté byla semena umístěna ke klíčení a naklíčení na vlhký filtrační papír při pokojové teplotě. Nejvýraznější účinek ultrazvukového (US) ošetření byl pozorován při době ošetření 4 min. Optimální data o klíčení semen tritikale ošetřených ultrazvukem po dobu 4 min a o vzcházení semenáčků ve srovnání s neošetřenými semeny (kontrola) jsou uvedena na obr. 1. Bylo zjištěno, že průměrná délka semenáčků z ultrazvukem ošetřených semen převyšuje délku u kontrolních semen o 15–20%. Ultrazvukem ošetřená semena klíčí dříve a vykazují vyšší energii klíčení a větší délku semenáčků a kořenů. 

Ultrazvukové procesory pro intenzifikované klíčení a naklíčování

Vysoce výkonné procesory Hielscher Ultrasonics se používají v potravinářství a zemědělství k podpoře klíčení a naklíčování, primingu semen včetně osmoprimingu a hydroprimingu a také fermentačních procesů. Nejmodernější technologie, uživatelská přívětivost, bezpečný provoz a robustnost jsou klíčovými vlastnostmi všech procesorů Hielscher Ultrasonics.
Přečtěte si více o účincích sonikátorů Hielscher na semena a luštěniny!

Vsádkové a inline zpracování

Sonikátory Hielscher lze použít pro vsádkové i kontinuální průtokové zpracování. V závislosti na objemu vašeho procesu a hodinové kapacitě zpracování může být doporučeno inline zpracování. Zatímco vsádkové zpracování velkých objemů je časově i pracovně náročnější, kontinuální inline proces sonikace je efektivnější, rychlejší a vyžaduje výrazně méně práce.

Ultrazvukové procesory pro každou výrobní kapacitu

Produktová řada Hielscher Ultrasonics pokrývá celé spektrum ultrazvukových procesorů od kompaktních laboratorních sonikátorů přes stolní a pilotní systémy až po plně průmyslové ultrazvukové procesory s kapacitou zpracovat celé nákladní vozy za hodinu. Kompletní produktová řada nám umožňuje nabídnout vám nejvhodnější ultrazvukový procesor pro vaši procesní kapacitu a cíle.
Ultrazvukové stolní systémy jsou ideální pro testy proveditelnosti a optimalizaci procesů. Lineární zvětšení měřítka na základě stanovených procesních parametrů velmi usnadňuje zvýšení kapacit zpracování z menších šarží až na plně komerční výrobu. Zvětšení měřítka lze provést buď instalací výkonnější ultrazvukové míchací jednotky, nebo paralelním sdružením několika sonikátorů. S UIP16000 nabízí Hielscher nejvýkonnější ultrazvukový procesor na světě.

Přesně regulovatelné amplitudy pro optimální výsledky

Všechny sonikátory Hielscher jsou přesně regulovatelné, a jsou tak spolehlivými pracovními nástroji. Amplituda je jedním z klíčových procesních parametrů, které ovlivňují efektivitu a účinnost ultrazvukového klíčení a naklíčování. Semena s měkkým obalem vyžadují mírné ošetření sonikací a nižší nastavení amplitudy, zatímco semena s robustním a tvrdým obalem vykazují lepší výsledky naklíčování při sonikaci s vyššími amplitudami. Všechny procesory Hielscher Ultrasonics umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a boostery jsou příslušenství, která umožňují upravit amplitudu v ještě širším rozsahu. Průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher mohou dodávat velmi vysoké amplitudy a poskytovat ultrazvukovou intenzitu potřebnou pro náročné aplikace. Amplitudy až 200µm lze snadno provozovat kontinuálně v režimu 24/7.
Přesné nastavení amplitudy a trvalé monitorování ultrazvukových procesních parametrů pomocí chytrého softwaru vám dávají možnost ošetřit vaše semena za nejúčinnějších ultrazvukových podmínek. Optimální sonikace pro nejlepší výsledky naklíčování!
Robustnost ultrazvukových zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích. Díky tomu jsou ultrazvuková zařízení Hielscher spolehlivým pracovním nástrojem, který splňuje vaše požadavky na zpracování.

Snadné testování bez rizika

Ultrazvukové procesy lze zcela lineárně škálovat. To znamená, že každý výsledek, kterého jste dosáhli s laboratorním nebo stolním sonikátorem, lze převést na zcela stejný výstup při použití naprosto stejných procesních parametrů. Díky tomu je sonikace ideální pro testování proveditelnosti bez rizika, optimalizaci procesu a následnou implementaci do komerční výroby. Kontaktujte nás a zjistěte, jak může sonikace zvýšit výnos a kvalitu vašich klíčků.

Nejvyšší kvalita – navrženo a vyrobeno v Německu

Jako rodinná firma vlastněná a řízená rodinou klade Hielscher u svých ultrazvukových procesorů důraz na nejvyšší standardy kvality. Všechny sonikátory jsou navrženy, vyrobeny a důkladně testovány v našem sídle v Teltow nedaleko Berlína v Německu. Robustnost a spolehlivost ultrazvukových zařízení Hielscher z nich činí tahouna vaší výroby. Provoz 24/7 při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou vlastností vysoce výkonných sonikátorů Hielscher.

Ultrazvukové procesory Hielscher si můžete zakoupit v libovolné velikosti a přesně nakonfigurované podle vašich procesních požadavků. Od ošetření semen v malé laboratorní kádince až po kontinuální průtokové míchání suspenzí semen v průmyslovém měřítku nabízí Hielscher Ultrasonics vhodný sonikátor pro vás! Kontaktujte nás – rádi vám doporučíme ideální ultrazvukovou sestavu!

Níže uvedená tabulka vám poskytuje orientační přehled přibližné kapacity zpracování našich sonikátorů: