Hurtigere spireudvikling med ultralyd

Spirer er en populær sund fødevare, der er rig på vitaminer, proteiner, mineraler og antioxidanter. Spireprocessen er dog arbejdskrævende og tidskrævende. Ultralydsaktivering af frø øger spiringsraten, fremskynder spireprocessen, forbedrer næringsprofilen og fremmer væksten af sunde kimplanter. Udblødning og priming af frø med ultralyd er den ideelle teknik til at øge din kapacitet til spireproduktion.

Spiring af frø, korn og bælgfrugter

Spirer er spirede frø af lucerne, kløver, solsikke, broccoli, sennep, radise, hvidløg, dild, græskar, mandler, kornarter (f.eks. hele hvedekerner, quinoa, byg, rug, boghvede, sorghum, hirse), bælgfrugter (f.eks. jordnødder, ærter, kikærter, linser) samt forskellige bønner såsom mungbønner, kidneybønner, pintobønner, små hvide bønner og sojabønner. Da spirer er rige på fytonæringsstoffer såsom proteiner, vitaminer, mineraler og antioxidanter og har et lavt indhold af kalorier, fedt og natrium, betragtes de i vid udstrækning som “sund mad” og “superfood”. Ved at inkludere spirer i den daglige kostplan forsynes kroppen med kostfibre, vitaminer, mineraler og andre sundhedsfremmende fytonæringsstoffer.
Biotilgængelighed af næringsstoffer i spirer og mikrogrønt: Korn og bælgfrugter indeholder forskellige antinæringsstoffer, som hæmmer fordøjelsen og begrænser biotilgængeligheden af mikronæringsstoffer og mineraler. For eksempel reducerer trypsinhæmmere og fytater, som findes i korn og bælgfrugter, henholdsvis proteinfordøjeligheden og mineraloptagelsen. Trypsinhæmmere hæmmer aktiviteten af fordøjelsesenzymet trypsin, så indtagne proteiner som følge heraf ikke kan fordøjes ordentligt og optages af kroppen.
Derfor anvendes spiring og spireudvikling til at deaktivere disse antinæringsstoffer. Under spireudviklingen igangsættes reaktionsveje til produktion af næringsstoffer og fytokemikalier, og enzymer aktiveres. På den måde leverer spirede frø og bælgfrugter et bredt spektrum af biotilgængelige næringsstoffer.
Under spiringen og spireudviklingen aktiveres endogene enzymer såsom α‐amylase, pullulanase, fytase og andre glukosidaser i frøene. Disse enzymer nedbryder antinæringsfaktorer og nedbryder komplekse makronæringsstoffer til enklere og lettere fordøjelige former.
Spirer er fulde af sundhedsfremmende næringsstoffer såsom proteiner, klorofyl, vitaminer, mineraler, enzymer, aminosyrer og fytokemikalier. For eksempel er broccolispirer kendt for at være ekstremt rige på sulfurophane. Sammenlignet med modne broccolibuketter indeholder spirede broccolifrø 50 gange mere sulfurophane.

Fremgangsmåde ved spireproduktion

Dyrkning af spirer er arbejdskrævende og tidskrævende. Under spireprocessen er hygiejne og sanitære forhold afgørende for at forhindre mikrobiel kontaminering og fordærv. Ultralydsassisteret iblødsætning, spiring og spireudvikling fremskynder dyrkningen og væksten af næringsrige, livskraftige spirer og kimplanter.

Forbedret dyrkning af spirer og mikrogrønt med ultralyd

Udblødning, spiring og spireudvikling med ultralyd intensiverer din dyrkningsproces for spirer og mikrogrønt. Spireproduktion er en arbejdskrævende og tidskrævende proces, som er udsat for fordærv forårsaget af skimmelsvampe og bakterier. Da frøene tilbringer en betydelig mængde tid i vand (under iblødsætning og udblødning) og i et meget fugtigt miljø (under spireudviklingen), er risikoen for mikrobiel kontaminering og fordærv meget høj. Når fordærvede spirer og mikrogrønt indtages, forårsager de alvorlig madforgiftning. Udblødning og spiring med ultralyd reducerer varigheden af iblødsætningen og spireudviklingen. Da frøene spirer og vokser hurtigere, reduceres den tid, de opholder sig i miljøer med høj fugtighed. På den måde minimeres tiden til mikrobiel vækst og fordærv. Spireproduktion med ultralyd gør ikke blot din spireproces mere effektiv, men reducerer også risikoen for kontaminering.
Desuden har forskellige forskningsstudier vist, at spirer, der er udblødt og spiret med ultralyd, udmærker sig ved en forbedret næringsprofil, såsom et højere indhold af proteiner, vitaminer og fytonæringsstoffer, sammenlignet med konventionelt spirede frø. Spirer dyrket med ultralyd udviser også større kimplantevitalitet.

Hydropriming med ultralyd forbedrer optagelsen af vand og næringsstoffer. Sammenligningen af sonikerede linser (40Ws/g) med ikke-sonikerede linser viser, at sonikering forbedrer vandoptagelsen betydeligt.

Frøaktivering med ultralyd

Spiring intensiveret med ultralyd skyldes de mekaniske virkninger af ultralydskavitation / akustisk kavitation. Virkningerne af ultralydskavitation påvirker frøskallen: Kavitationen fragmenterer frøskallen og skaber derved større porøsitet i frøenes overflade. Det betyder bogstaveligt talt, at ultralydsfragmentering af frøets ydre lag perforerer skallen. Desuden øger sonikering porestørrelsen, så der sker større masseoverførsel mellem frøets kerne og vækstmediet. Den intensiverede masseoverførsel forsyner frøet med det nødvendige vand og de nødvendige næringsstoffer. På grund af den øgede porøsitet og permeabilitet kan frøet optage vand og næringsstoffer hurtigere. Den bedre hydrering og øgede vandtilbageholdelseskapacitet i tørre frø / korn resulterer i hurtigere vækst af spirerne.

Ultralydsbehandling af frø tager kun få minutter. Den specifikke sonikeringsvarighed afhænger af frøskallens hårdhed og kan variere fra 4 til 6 minutter for de fleste frøsorter. For at tilpasse ultralydsbehandlingen til den specifikke frøtype / kornart er ultralydsapparatets amplitude en vigtig faktor, der bidrager væsentligt til effektiviteten af iblødsætningen og primingen af frøene med ultralyd. Jo hårdere og tykkere frøskallen er, desto højere amplituder kræves der. Hielscher Ultrasonics har indgående viden om ultralydsassisteret iblødsætning / udblødning, priming og spiring af frø. Vi tilbyder dig det mest egnede og effektive ultralydsudstyr til dine spiresorter og din kapacitet til spireproduktion.

Længere sonikering resulterer i bedre spiring af Calanthe-hybriderne. (Shin et al. 2011)

Højere næringsværdi i spirer frembragt med ultralyd

Ultralydsassisteret spireudvikling fremmer ikke blot spiringshastigheden og hastigheden af induktionen af biologiske responser, men har også positive virkninger på spirernes ernæringsmæssige kvalitet. Flere studier har påvist øget biosyntese af fytonæringsstoffer ved sonikering. Yang et al. (2015) målte øget indhold af isoflavonoider i sonikerede sojabønnespirer. Mængderne af isoflavonoiderne daidzein og genistein steg med henholdsvis 39,13 og 96,91 % sammenlignet med de ikke-sonikerede prøver. De ultralydsprimede sojabønner viste også et indhold af gamma-aminosmørsyre (GABA), der var øget med 43,4%. I et andet studie observerede Yu et al. (2016) forbedret antioxidantkapacitet i ultralydsbehandlet romainesalat.
Ampofo (2020) viste i sin afhandling, at sonikering af almindelige bønner ved 360 W i 60 min fremkaldte en signifikant øget ophobning af stressmarkører efter 96 h spireudvikling. Stress under kimplanters vækst fører til signifikant højere aktivitet af enzymer, der igangsætter den defensive fenylpropanoidreaktionsvej, højere indhold af fenolforbindelser og større antioxidantkapacitet sammenlignet med den ikke-sonikerede kontrolprøve. Sonikeringen reducerede spireudviklingstiden med 60 h sammenlignet med kontrollen. Hos de ultralydsbehandlede frø viste kimrødderne sig efter 24 h spireudvikling med signifikant forlængelse af kimrødderne ved længere spireudviklingstider, mens kontrolprøverne til sammenligning havde forsinket fremkomst af kimrødder på op til 48 h spireudvikling. Med hensyn til næringsværdi viste de sonikerede bønnespirer et 6,6 gange højere samlet flavonoidindhold og et 11,57 gange højere samlet anthocyaninindhold sammenlignet med ikke-sonikerede prøver.
Hielscher Ultrasonics’ ultralydsapparater med sonde kan styres præcist. Procesparametre såsom amplitude og temperaturstyring samt ensartet og jævn eksponering af alle frø for ultralydskavitationszonen er afgørende faktorer for at fremkalde opreguleret biosyntese i frø og spirer.

Casestudier om spireudvikling med ultralyd

Hassan et al. (2020) viser, at sorghumfrø, der er spiret med ultralyd, har en signifikant forbedret næringsprofil. Profilen og mængden af fytonæringsstoffer i sorghumfrø blev forbedret ved sonikering. Forskellige fytokemiske bestanddele (alkaloider, fytater, saponiner og steroler), radikalfangende aktivitet (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl-analyse, analyse af jernreducerende antioxidantkapacitet og analyse af absorptionskapaciteten for oxygenradikaler), fenolprofil (samlet fenolindhold, samlet flavonoidindhold, ferulasyre, gallussyre, catechin, quercetin og tannin) samt in vitro-proteinfordøjelighed (IVPD %) blev undersøgt med hensyn til virkningen af spiring af sorghumspirer med ultralyd. Alle undersøgte faktorer blev forbedret ved ultralydsbehandling. De behandlede spirer udviste særligt høj radikalfangende aktivitet og en rig fenolprofil med en højere IVPD-procent.
Mild sonikeringsbehandling ved 40% amplitude i 5 min viste de signifikante forbedringer. Efter spiringen viste de ultralydsbehandlede sorghumspirer en overlegen fytokemisk profil, som kan tjene som værdifuldt råmateriale til fremstilling af proteinrige funktionelle fødevarer til lave omkostninger.

Petru et al. (2018) undersøgte virkningen af ultralydskavitation under kavitationsboblers kollaps. De fandt, at ultralydskavitation fremkalder mikroerosion på frøskallerne, som øger frøskallens permeabilitet og fremmer masseoverførslen. De undersøgte ultralydsbehandlingens indflydelse på frøspiring, fremspiring og de indledende vækststadier hos kimplanter af triticale (en hybrid af rug og hvede). Prøverne med 50 frø blev behandlet med ultralyd i vand under følgende betingelser: en amplitude på 15 µm ved en temperatur på 25 degС med forskellige behandlingsvarigheder på 0, 2, 4, 6, 8 min. Derefter blev frøene anbragt til spiring og spireudvikling på fugtigt filterpapir ved stuetemperatur. Den mest udtalte virkning af ultralydsbehandlingen blev observeret ved en behandlingsvarighed på 4 min. De optimale data for spiringen af triticalefrø, der var ultralydsbehandlet i 4 min, og kimplanternes fremspiring sammenlignet med de ubehandlede frø (kontrol) er vist i fig. 1. Det blev konstateret, at den gennemsnitlige længde af kimplanterne fra de ultralydsbehandlede frø overstiger længden af kimplanterne fra kontrolfrøene med 15–20%. De ultralydsbehandlede frø spirer tidligere og udviser større spiringskraft samt længere kimplanter og rødder. 

Ultralydsprocessorer til intensiveret spiring og spireudvikling

Hielscher Ultrasonics’ højtydende processorer anvendes inden for fødevarer og landbrug til at fremme spiring og spireudvikling, frøpriming, herunder osmopriming og hydropriming, samt fermenteringsprocesser. Den nyeste teknologi, brugervenlighed, sikker betjening og robusthed er centrale egenskaber ved alle Hielscher Ultrasonics’ processorer.
Læs mere om virkningerne af sonikeringsapparater fra Hielscher på frø og bælgfrugter!

Batch og inline

Ultralydsapparater fra Hielscher kan anvendes til batchbehandling og kontinuerlig gennemstrømningsbehandling. Afhængigt af dit procesvolumen og din behandlingskapacitet pr. time kan inlinebehandling være anbefalelsesværdig. Mens batchbehandling af store volumener er mere tidskrævende og arbejdskrævende, er en kontinuerlig inline-sonikeringsproces mere effektiv, hurtigere og kræver betydeligt mindre arbejde.

Ultralydsprocessorer til enhver produktionskapacitet

Hielscher Ultrasonics’ produktsortiment dækker hele spektret af ultralydsprocessorer fra kompakte ultralydsapparater til laboratoriet over bord- og pilotsystemer til fuldt industrielle ultralydsprocessorer med kapacitet til at behandle lastbillæs i timen. Det komplette produktsortiment gør det muligt for os at tilbyde dig den ultralydsprocessor, der er bedst egnet til din proceskapacitet og dine mål.
Ultralydsbordsystemer er ideelle til gennemførlighedstest og procesoptimering. Lineær opskalering baseret på etablerede procesparametre gør det meget nemt at øge behandlingskapaciteten fra mindre partier til fuld kommerciel produktion. Opskalering kan ske ved enten at installere en kraftigere ultralydsblandeenhed eller samle flere ultralydsapparater i en parallel klynge. Med UIP16000 tilbyder Hielscher verdens kraftigste ultralydsprocessor.

Præcist styrbare amplituder til optimale resultater

Alle ultralydsapparater fra Hielscher kan styres præcist og er dermed pålidelige arbejdsredskaber. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, der påvirker effektiviteten og virkningen af spiring og spireudvikling med ultralyd. Frø med en blød skal kræver mild sonikeringsbehandling og lavere amplitudeindstillinger, mens frø med en robust og hård skal viser bedre spireudviklingsresultater, når de sonikeres ved højere amplituder. Alle processorer fra Hielscher Ultrasonics muliggør præcis indstilling af amplituden. Sonotroder og forstærkerhorn er tilbehør, der gør det muligt at ændre amplituden inden for et endnu bredere område. Industrielle ultralydsprocessorer fra Hielscher kan levere meget høje amplituder og den nødvendige ultralydsintensitet til krævende anvendelser. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift.
Præcise amplitudeindstillinger og permanent overvågning af ultralydsprocesparametrene via intelligent software giver dig mulighed for at behandle dine frø under de mest effektive ultralydsbetingelser. Optimal sonikering til de bedste spireudviklingsresultater!
Robustheden af ultralydsudstyret fra Hielscher muliggør 24/7-drift under høj belastning og i krævende miljøer. Det gør ultralydsudstyret fra Hielscher til et pålideligt arbejdsredskab, der opfylder dine behandlingskrav.

Nem, risikofri afprøvning

Ultralydsprocesser kan skaleres fuldstændigt lineært. Det betyder, at ethvert resultat, du har opnået med et ultralydsapparat til laboratorie- eller bordbrug, kan skaleres til præcis det samme resultat med præcis de samme procesparametre. Det gør sonikering ideel til risikofri gennemførlighedstest, procesoptimering og efterfølgende implementering i kommerciel produktion. Kontakt os for at høre, hvordan sonikering kan øge dit spireudbytte og din spirekvalitet.

Højeste kvalitet – designet og fremstillet i Tyskland

Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydsapparater designes, fremstilles og testes grundigt i vores hovedsæde i Teltow nær Berlin i Tyskland. Robustheden og pålideligheden af ultralydsudstyret fra Hielscher gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7-drift under fuld belastning og i krævende miljøer er en naturlig egenskab ved de højtydende ultralydsapparater fra Hielscher.

Du kan købe en ultralydsprocessor fra Hielscher i enhver størrelse og konfigureret præcist til dine proceskrav. Fra behandling af frø i et lille laboratoriebægerglas til kontinuerlig gennemstrømningsblanding af frøsuspensioner i industriel skala tilbyder Hielscher Ultrasonics et passende ultralydsapparat til dig! Kontakt os – vi anbefaler dig gerne den ideelle ultralydsopstilling!

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: