Schnellere Sprossenanzucht mit Ultraschall

Sprossen sind beliebte gesunde Lebensmittel, die reich an Vitaminen, Proteinen, Mineralstoffen und Antioxidantien sind. Die Sprossenanzucht ist jedoch arbeitsintensiv und zeitaufwendig. Die Aktivierung von Samen durch Ultraschall erhöht die Keimrate, beschleunigt die Sprossenbildung, verbessert das Nährstoffprofil und fördert das Wachstum gesunder Keimlinge. Das ultraschallgestützte Einweichen und Priming von Samen ist die ideale Technik, um Ihre Kapazitäten für die Sprossenanzucht zu erhöhen.

Sprossenanzucht aus Samen, Getreide und Hülsenfrüchten

Sprossen sind gekeimte Samen von Luzerne, Klee, Sonnenblumen, Brokkoli, Senf, Rettich, Knoblauch, Dill, Kürbis, Mandeln, Getreide (z. B. Weizenkörner, Quinoa, Gerste, Roggen, Buchweizen, Sorghum, Hirse), Hülsenfrüchten (z. B. Erdnüssen, Erbsen, Kichererbsen, Linsen) sowie verschiedenen Bohnen wie Mungbohnen, Kidneybohnen, Pintobohnen, weißen Bohnen und Sojabohnen. Da Sprossen reich an pflanzlichen Nährstoffen wie Proteinen, Vitaminen, Mineralstoffen und Antioxidantien sind und wenig Kalorien, Fett und Natrium enthalten, gelten sie weithin als „gesunde Lebensmittel“ und „Superfood“. Die Aufnahme von Sprossen in den täglichen Ernährungsplan hilft dabei, den Körper mit Ballaststoffen, Vitaminen, Mineralstoffen und anderen gesundheitsfördernden pflanzlichen Nährstoffen zu versorgen.
Bioverfügbarkeit von Nährstoffen in Sprossen und Microgreens: Getreide und Hülsenfrüchte enthalten verschiedene antinutritive Stoffe, die die Verdauung erschweren und die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen und Mineralstoffen hemmen. Beispielsweise vermindern die in Getreide und Hülsenfrüchten enthaltenen Trypsininhibitoren die Proteinverdaulichkeit, während Phytate die Mineralstoffaufnahme verringern. Trypsininhibitoren hemmen die Aktivität des Verdauungsenzyms Trypsin, sodass mit der Nahrung aufgenommene Proteine nicht richtig verdaut und vom Körper aufgenommen werden können.
Daher werden Keimung und Sprossenanzucht eingesetzt, um diese antinutritiven Stoffe zu deaktivieren. Während der Sprossenbildung werden Stoffwechselwege zur Bildung von Nährstoffen und sekundären Pflanzenstoffen angestoßen und Enzyme aktiviert. Dadurch liefern gekeimte Samen und Hülsenfrüchte ein breites Spektrum an biozugänglichen Nährstoffen.
Während der Keimung und Sprossenbildung werden in den Samen endogene Enzyme wie α-Amylase, Pullulanase, Phytase und andere Glucosidasen aktiviert. Diese Enzyme bauen antinutritive Faktoren ab und zerlegen komplexe Makronährstoffe in einfachere und leichter verdauliche Formen.
Sprossen stecken voller gesundheitsfördernder Nährstoffe wie Proteinen, Chlorophyll, Vitaminen, Mineralstoffen, Enzymen, Aminosäuren und sekundären Pflanzenstoffen. Beispielsweise sind Brokkolisprossen dafür bekannt, besonders reich an Sulfurophan zu sein. Im Vergleich zu ausgewachsenen Brokkoliröschen enthalten gekeimte Brokkolisamen 50-mal mehr Sulfurophan.

Ablauf der Sprossenanzucht

Die Anzucht von Sprossen ist arbeitsintensiv und zeitaufwendig. Während der Sprossenanzucht sind hygienische Bedingungen entscheidend, um mikrobielle Kontamination und Verderb zu verhindern. Ultraschallgestütztes Einweichen, Keimen und Sprossenziehen beschleunigt die Anzucht und das Wachstum nährstoffreicher, kräftiger Sprossen und Keimlinge.

Verbesserte Anzucht von Sprossen und Microgreens mit Ultraschall

Ultraschallgestütztes Einweichen, Keimen und Sprossenziehen intensiviert Ihren Anzuchtprozess für Sprossen und Microgreens. Die Sprossenanzucht ist ein arbeitsintensiver und zeitaufwendiger Prozess, bei dem die Gefahr des Verderbs durch Schimmel und Bakterien besteht. Da die Samen viel Zeit im Wasser (während des Einweichens und Quellens) und in einer sehr feuchten Umgebung (während der Sprossenbildung) verbringen, ist das Risiko einer mikrobiellen Kontamination und des Verderbs sehr hoch. Werden verdorbene Sprossen und Microgreens verzehrt, verursachen sie schwere Lebensmittelvergiftungen. Ultraschallgestütztes Einweichen und Keimen verkürzt die Einweich- und Anzuchtdauer. Da die Samen schneller keimen und wachsen, verbringen sie weniger Zeit in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit. Dadurch wird die für mikrobielles Wachstum und Verderb verfügbare Zeit minimiert. Die ultraschallgestützte Sprossenanzucht macht Ihren Anzuchtprozess nicht nur effizienter, sondern verringert auch das Kontaminationsrisiko.
Darüber hinaus haben verschiedene Forschungsarbeiten gezeigt, dass Sprossen, die unter Ultraschalleinwirkung eingeweicht und gekeimt wurden, gegenüber konventionell gekeimten Samen ein verbessertes Nährstoffprofil aufweisen, etwa höhere Gehalte an Proteinen, Vitaminen und pflanzlichen Nährstoffen. Unter Ultraschalleinwirkung angezogene Sprossen weisen zudem eine höhere Keimlingsvitalität auf.

Ultraschallgestütztes Hydropriming verbessert die Wasser- und Nährstoffaufnahme. Der Vergleich beschallter Linsen (40Ws/g) mit nicht beschallten Linsen zeigt, dass die Beschallung die Wasseraufnahme deutlich verbessert.

Aktivierung von Samen durch Ultraschall

Die Intensivierung der Keimung durch Ultraschall beruht auf den mechanischen Effekten der ultraschallinduzierten beziehungsweise akustischen Kavitation. Die Ultraschallkavitation wirkt auf die Samenschale: Sie fragmentiert die Samenschale und erhöht dadurch die Porosität der Samenoberfläche. Das bedeutet wörtlich, dass die Fragmentierung der Samenschale durch Ultraschall die Schale perforiert. Darüber hinaus vergrößert die Beschallung die Poren, sodass ein stärkerer Stofftransport zwischen dem Samenkern und dem Wachstumsmedium stattfindet. Der intensivierte Stofftransport versorgt den Samen mit dem benötigten Wasser und den erforderlichen Nährstoffen. Dank der erhöhten Porosität und Durchlässigkeit kann der Samen Wasser und Nährstoffe schneller aufnehmen. Die bessere Hydratation und die erhöhte Wasserrückhaltefähigkeit trockener Samen beziehungsweise Körner führen zu einem beschleunigten Wachstum der Sprossen.

Die Ultraschallbehandlung von Samen dauert nur wenige Minuten. Die jeweilige Beschallungsdauer hängt von der Härte der Samenschale ab und kann bei den meisten Samenarten zwischen 4 und 6 Minuten liegen. Um die Ultraschallbehandlung an die jeweilige Samen- beziehungsweise Getreideart anzupassen, ist die Amplitude des Ultraschallgeräts ein wichtiger Faktor, der wesentlich zur Wirksamkeit des ultraschallgestützten Einweichens und Primings der Samen beiträgt. Je härter und dicker die Samenschale ist, desto höhere Amplituden sind erforderlich. Hielscher Ultrasonics verfügt über fundierte Kenntnisse zum ultraschallgestützten Einweichen und Quellen sowie zum Priming und zur Keimung von Samen. Wir bieten Ihnen die am besten geeigneten und wirksamsten Ultraschallgeräte für Ihre Sprossenarten und Anzuchtkapazitäten.

Eine längere Beschallung führt zu einer besseren Keimung der Calanthe-Hybriden. (Shin et al. 2011)

Höherer Nährwert ultraschallgestützt gekeimter Sprossen

Die ultraschallgestützte Sprossenanzucht fördert nicht nur die Keimgeschwindigkeit und die Rate der Auslösung biologischer Reaktionen, sondern wirkt sich auch positiv auf die Nährstoffqualität der Sprossen aus. Mehrere Studien zeigten eine verstärkte Biosynthese pflanzlicher Nährstoffe durch Ultraschallbehandlung. Yang et al. (2015) maßen erhöhte Isoflavonoidgehalte in beschallten Sojasprossen. Die Mengen der Isoflavonoide Daidzein und Genistein waren gegenüber den nicht beschallten Proben um 39,13 beziehungsweise 96,91 % erhöht. Die mit Ultraschall geprimten Sojabohnen wiesen außerdem einen um 43,4% erhöhten Gehalt an Gamma-Aminobuttersäure (GABA) auf. In einer anderen Studie beobachteten Yu et al. (2016) eine verbesserte antioxidative Kapazität bei ultraschallbehandeltem Römersalat.
Ampofo (2020) zeigte in ihrer Dissertation, dass die Beschallung von Gartenbohnen bei 360 W für 60 min nach 96 h Sprossenanzucht eine deutlich erhöhte Anreicherung von Stressmarkern bewirkte. Stress während des Keimlingswachstums führt gegenüber der nicht beschallten Kontrollprobe zu einer signifikant erhöhten Aktivität der Enzyme, die den abwehrbezogenen Phenylpropanoid-Stoffwechselweg auslösen, sowie zu signifikant erhöhten Gehalten an phenolischen Verbindungen und einer signifikant erhöhten antioxidativen Kapazität. Die Ultraschallbehandlung verkürzte die Anzuchtdauer im Vergleich zur Kontrolle um 60 h. Bei ultraschallbehandelten Samen traten die Keimwurzeln nach 24 h Sprossenanzucht hervor und verlängerten sich bei zunehmender Anzuchtdauer deutlich. Bei den Kontrollproben hingegen war das Hervortreten der Keimwurzeln bis zu einer Anzuchtdauer von 48 h verzögert. Hinsichtlich des Nährwerts wiesen die beschallten Bohnensprossen gegenüber den nicht beschallten Proben einen 6,6-fach höheren Gesamtflavonoidgehalt und einen 11,57-fach höheren Gesamtanthocyangehalt auf.
Die mit Sonotroden ausgestatteten Ultraschallgeräte von Hielscher Ultrasonics lassen sich präzise steuern. Prozessparameter wie Amplitude und Temperaturregelung sowie die gleichmäßige Einwirkung der Ultraschallkavitationszone auf alle Samen sind wesentliche Faktoren, um eine verstärkte Biosynthese in Samen und Sprossen auszulösen.

Fallstudien zur ultraschallgestützten Sprossenanzucht

Hassan et al. (2020) zeigen, dass unter Ultraschalleinwirkung gekeimte Sorghumsamen ein deutlich verbessertes Nährstoffprofil aufweisen. Das Profil und die Menge pflanzlicher Nährstoffe in Sorghumsamen wurden durch die Ultraschallbehandlung verbessert. Untersucht wurde der Einfluss der ultraschallgestützten Keimung von Sorghumsprossen auf verschiedene sekundäre Pflanzenstoffe (Alkaloide, Phytate, Saponine und Sterole), die Radikalfängeraktivität (2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl-Assay, Assay zur Bestimmung der eisenreduzierenden antioxidativen Kapazität und Assay zur Bestimmung der Sauerstoffradikal-Absorptionskapazität), das Profil phenolischer Verbindungen (Gesamtphenolgehalt, Gesamtflavonoidgehalt, Ferulasäure, Gallussäure, Catechin, Quercetin und Tannin) sowie die In-vitro-Proteinverdaulichkeit (IVPD %). Alle untersuchten Faktoren wurden durch die Ultraschallbehandlung verbessert. Die behandelten Sprossen zeigten eine besonders hohe Radikalfängeraktivität und ein reichhaltiges Profil phenolischer Verbindungen bei einem höheren IVPD-Prozentsatz.
Eine milde Beschallung bei 40% Amplitude für 5 min führte zu den signifikanten Verbesserungen. Nach der Keimung wiesen die ultraschallbehandelten Sorghumsprossen ein überlegenes Profil sekundärer Pflanzenstoffe auf und können als wertvoller Rohstoff für die kostengünstige Herstellung proteinreicher funktioneller Lebensmittel dienen.

Petru et al. (2018) untersuchten die Wirkung der Ultraschallkavitation beim Kollaps von Kavitationsblasen. Sie stellten fest, dass Ultraschallkavitation Mikroerosion an den Samenschalen verursacht, die deren Durchlässigkeit erhöht und den Stofftransport fördert. Sie untersuchten den Einfluss der Ultraschallbehandlung auf die Keimung der Samen, das Auflaufen und die frühen Wachstumsstadien von Triticale-Keimlingen (einer Kreuzung aus Roggen und Weizen). Die Proben mit jeweils 50 Samen wurden unter folgenden Bedingungen in Wasser mit Ultraschall behandelt: eine Amplitude von 15 µm bei einer Temperatur von 25 degС und unterschiedlichen Behandlungsdauern von 0, 2, 4, 6, 8 min. Anschließend wurden die Samen zur Keimung und Sprossenbildung bei Raumtemperatur auf feuchtes Filterpapier gelegt. Der ausgeprägteste Effekt der Ultraschallbehandlung wurde bei einer Behandlungsdauer von 4 min beobachtet. Die optimalen Ergebnisse zur Keimung der für 4 min ultraschallbehandelten Triticalesamen und zum Auflaufen der Keimlinge im Vergleich zu den unbehandelten Samen (Kontrolle) sind in Abb. 1 dargestellt. Es wurde festgestellt, dass die durchschnittliche Länge der Keimlinge aus ultraschallbehandelten Samen diejenige der Kontrollkeimlinge um 15–20% übersteigt. Die ultraschallbehandelten Samen keimen früher und weisen eine höhere Keimkraft sowie längere Keimlinge und Wurzeln auf. 

Ultraschallprozessoren zur Intensivierung der Keimung und Sprossenbildung

Die Hochleistungsprozessoren von Hielscher Ultrasonics werden in der Lebensmittelwirtschaft und Landwirtschaft eingesetzt, um Keimung und Sprossenbildung, das Priming von Samen einschließlich Osmopriming und Hydropriming sowie Fermentationsprozesse zu fördern. Modernste Technologie, Benutzerfreundlichkeit, sichere Bedienung und Robustheit sind zentrale Merkmale aller Prozessoren von Hielscher Ultrasonics.
Erfahren Sie mehr über die Wirkung der Ultraschallgeräte von Hielscher auf Samen und Hülsenfrüchte!

Chargenbetrieb und Inline-Verarbeitung

Die Ultraschallgeräte von Hielscher können sowohl im Chargenbetrieb als auch zur kontinuierlichen Durchflussverarbeitung eingesetzt werden. Je nach Prozessvolumen und stündlichem Durchsatz kann eine Inline-Verarbeitung empfehlenswert sein. Während die chargenweise Verarbeitung großer Volumina zeit- und arbeitsintensiver ist, ist ein kontinuierlicher Inline-Beschallungsprozess effizienter, schneller und erfordert deutlich weniger Arbeitsaufwand.

Ultraschallprozessoren für jede Produktionskapazität

Das Produktsortiment von Hielscher Ultrasonics deckt das gesamte Spektrum an Ultraschallprozessoren ab: von kompakten Laborgeräten über Tischgeräte und Pilotanlagen bis hin zu vollindustriellen Ultraschallprozessoren, die pro Stunde ganze Lkw-Ladungen verarbeiten können. Dieses umfassende Sortiment ermöglicht es uns, Ihnen den am besten geeigneten Ultraschallprozessor für Ihre Verarbeitungskapazität und Ihre Prozessziele anzubieten.
Ultraschall-Tischgeräte eignen sich ideal für Machbarkeitstests und die Prozessoptimierung. Die lineare Maßstabsvergrößerung auf Grundlage etablierter Prozessparameter macht es sehr einfach, die Verarbeitungskapazitäten von kleineren Chargen bis zur vollständigen kommerziellen Produktion zu erhöhen. Die Maßstabsvergrößerung kann entweder durch die Installation einer leistungsstärkeren Ultraschallmischeinheit oder durch die Parallelschaltung mehrerer Ultraschallgeräte erfolgen. Mit dem UIP16000 bietet Hielscher den weltweit leistungsstärksten Ultraschallprozessor an.

Präzise steuerbare Amplituden für optimale Ergebnisse

Alle Ultraschallgeräte von Hielscher lassen sich präzise steuern und sind dadurch zuverlässige Arbeitsgeräte. Die Amplitude ist einer der entscheidenden Prozessparameter, die die Effizienz und Wirksamkeit der ultraschallgestützten Keimung und Sprossenbildung beeinflussen. Samen mit weicher Schale benötigen eine milde Beschallung und niedrigere Amplitudeneinstellungen, während Samen mit robuster, harter Schale bei höheren Amplituden bessere Ergebnisse bei der Sprossenbildung zeigen. Alle Prozessoren von Hielscher Ultrasonics ermöglichen eine präzise Einstellung der Amplitude. Sonotroden und Booster sind Zubehörteile, mit denen sich die Amplitude über einen noch größeren Bereich verändern lässt. Die industriellen Ultraschallprozessoren von Hielscher können sehr hohe Amplituden erzeugen und die erforderliche Ultraschallintensität für anspruchsvolle Anwendungen bereitstellen. Amplituden von bis zu 200µm lassen sich problemlos kontinuierlich im 24/7-Betrieb einsetzen.
Präzise Amplitudeneinstellungen und die permanente Überwachung der Ultraschallprozessparameter durch intelligente Software ermöglichen es Ihnen, Ihre Samen unter den wirksamsten Ultraschallbedingungen zu behandeln. Optimale Beschallung für beste Ergebnisse bei der Sprossenanzucht!
Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht den 24/7-Betrieb unter hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen. Damit sind die Ultraschallgeräte von Hielscher zuverlässige Arbeitsgeräte, die Ihre Verarbeitungsanforderungen erfüllen.

Einfache, risikofreie Tests

Ultraschallprozesse lassen sich vollständig linear skalieren. Das bedeutet, dass jedes mit einem Labor- oder Tischultraschallgerät erzielte Ergebnis bei exakt denselben Prozessparametern mit genau demselben Resultat auf einen größeren Maßstab übertragen werden kann. Dadurch eignet sich die Ultraschallbehandlung ideal für risikofreie Machbarkeitstests, die Prozessoptimierung und die anschließende Umsetzung in der kommerziellen Produktion. Kontaktieren Sie uns, um zu erfahren, wie die Beschallung den Ertrag und die Qualität Ihrer Sprossen steigern kann.

Höchste Qualität – entwickelt und hergestellt in Deutschland

Als familiengeführtes Unternehmen in Familienbesitz legt Hielscher bei seinen Ultraschallprozessoren größten Wert auf höchste Qualitätsstandards. Alle Ultraschallgeräte werden an unserem Hauptsitz in Teltow bei Berlin, Deutschland, entwickelt, hergestellt und gründlich geprüft. Die Robustheit und Zuverlässigkeit der Ultraschallgeräte von Hielscher machen sie zu leistungsfähigen Dauerläufern in Ihrer Produktion. Der 24/7-Betrieb unter Volllast und in anspruchsvollen Umgebungen ist eine selbstverständliche Eigenschaft der Hochleistungsultraschallgeräte von Hielscher.

Sie können Ultraschallprozessoren von Hielscher in unterschiedlichsten Größen und exakt auf Ihre Prozessanforderungen abgestimmt erwerben. Von der Behandlung von Samen in einem kleinen Laborbecherglas bis zum kontinuierlichen Mischen von Samensuspensionen im Durchfluss auf industriellem Niveau bietet Hielscher Ultrasonics Ihnen ein geeignetes Ultraschallgerät! Kontaktieren Sie uns – wir empfehlen Ihnen gerne die ideale Ultraschallanlage!

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte: