Obtención más rápida de brotes con ultrasonidos

Los brotes son un alimento saludable muy popular, rico en vitaminas, proteínas, minerales y antioxidantes. Sin embargo, el proceso de obtención de brotes es laborioso y requiere mucho tiempo. La activación ultrasónica de las semillas aumenta la tasa de germinación, acelera la formación de brotes, mejora el perfil nutricional y favorece el crecimiento de plántulas sanas. El remojo y el acondicionamiento pregerminativo de las semillas mediante ultrasonidos son la técnica ideal para aumentar su capacidad de producción de brotes.

Obtención de brotes de semillas, cereales y legumbres

Los brotes se obtienen a partir de semillas germinadas de alfalfa, trébol, girasol, brócoli, mostaza, rábano, ajo, eneldo, calabaza, almendras, cereales (p. ej., granos de trigo, quinoa, cebada, centeno, trigo sarraceno, sorgo, mijo), legumbres (p. ej., cacahuetes, guisantes, garbanzos, lentejas), así como de diversas judías, como las mungo, rojas, pintas, blancas pequeñas y la soja. Dado que los brotes son ricos en fitonutrientes, como proteínas, vitaminas, minerales y antioxidantes, y bajos en calorías, grasas y sodio, suelen considerarse «alimentos saludables» y «superalimentos». Incluir brotes en la dieta diaria ayuda a aportar al organismo fibra, vitaminas, minerales y otros fitonutrientes beneficiosos para la salud.
Biodisponibilidad de los nutrientes en los brotes y microvegetales: los cereales y las legumbres contienen diversos antinutrientes que dificultan la digestión e inhiben la biodisponibilidad de micronutrientes y minerales. Por ejemplo, los inhibidores de la tripsina y los fitatos presentes en cereales y legumbres reducen la digestibilidad de las proteínas y la absorción de minerales, respectivamente. Los inhibidores de la tripsina dificultan la actividad de esta enzima digestiva, por lo que las proteínas ingeridas no pueden digerirse correctamente ni ser absorbidas por el organismo.
Por ello, se recurre a la germinación y la formación de brotes para desactivar estos antinutrientes. Durante la formación de brotes, se ponen en marcha las rutas de producción de nutrientes y compuestos fitoquímicos, y se activan las enzimas. De este modo, las semillas y legumbres germinadas proporcionan una amplia variedad de nutrientes bioaccesibles.
Durante la germinación y la formación de brotes, se activan en las semillas enzimas endógenas como la α‐amilasa, la pululanasa, la fitasa y otras glucosidasas. Estas enzimas degradan los factores antinutricionales y descomponen los macronutrientes complejos en formas simples y más digeribles.
Los brotes están repletos de nutrientes beneficiosos para la salud, como proteínas, clorofila, vitaminas, minerales, enzimas, aminoácidos y compuestos fitoquímicos. Por ejemplo, los brotes de brócoli son conocidos por ser extremadamente ricos en sulfurophane. En comparación con los floretes de brócoli maduro, las semillas germinadas de brócoli contienen 50 veces más sulfurophane.

Procedimiento de obtención de brotes

El cultivo de brotes es laborioso y requiere mucho tiempo. Durante la formación de brotes, la higiene y las condiciones sanitarias son fundamentales para evitar la contaminación microbiana y el deterioro. El remojo, la germinación y la formación de brotes asistidos por ultrasonidos aceleran el cultivo y el crecimiento de brotes y plántulas vigorosos y ricos en nutrientes.

Mejora del cultivo de brotes y microvegetales con ultrasonidos

El remojo, la germinación y la formación de brotes mediante ultrasonidos intensifican el proceso de cultivo de brotes y microvegetales. La obtención de brotes es un proceso laborioso que requiere mucho tiempo y es susceptible al deterioro por mohos y bacterias. Como las semillas pasan bastante tiempo en agua (durante la etapa de remojo) y en un entorno muy húmedo (durante la formación de brotes), el riesgo de contaminación microbiana y deterioro es muy elevado. El consumo de brotes y microvegetales deteriorados provoca intoxicaciones alimentarias graves. El remojo y la germinación mediante ultrasonidos reducen la duración del remojo y de la formación de brotes. Como las semillas germinan y crecen más deprisa, se reduce su permanencia en entornos muy húmedos. De este modo, se minimiza el tiempo disponible para el crecimiento microbiano y el deterioro. La obtención de brotes mediante ultrasonidos no solo aumenta la eficiencia del proceso, sino que también reduce el riesgo de contaminación.
Además, diversos estudios han demostrado que los brotes obtenidos mediante remojo y germinación asistidos por ultrasonidos destacan por un mejor perfil nutricional, con un mayor contenido de proteínas, vitaminas y fitonutrientes que las semillas germinadas de forma convencional. Los brotes cultivados mediante ultrasonidos también presentan un mayor vigor de las plántulas.

El acondicionamiento pregerminativo por hidratación mediante ultrasonidos mejora la absorción de agua y nutrientes. La comparación entre lentejas sonicadas (40 Ws/g) y lentejas sin sonicar muestra que la sonicación mejora significativamente la absorción de agua.

Activación ultrasónica de semillas

La intensificación de la germinación mediante ultrasonidos se debe a los efectos mecánicos de la cavitación ultrasónica / acústica. Los efectos de la cavitación ultrasónica actúan sobre la cubierta de la semilla: la fragmentan y, de este modo, aumentan la porosidad de su superficie. Esto significa, literalmente, que la fragmentación ultrasónica de la cubierta de la semilla la perfora. Además, la sonicación aumenta el tamaño de los poros, lo que incrementa la transferencia de masa entre el interior de la semilla y el medio de crecimiento. La intensificación de la transferencia de masa aporta a la semilla el agua y los nutrientes necesarios. Gracias al aumento de la porosidad y la permeabilidad, la semilla puede absorber agua y nutrientes con mayor rapidez. Una mejor hidratación y una mayor capacidad de retención de agua en las semillas / granos secos aceleran el crecimiento de los brotes.

El tratamiento ultrasónico de las semillas dura tan solo unos minutos. La duración específica de la sonicación depende de la dureza de la cubierta de la semilla y puede variar entre 4 y 6 minutos para la mayoría de las variedades de semillas. Para adaptar el tratamiento ultrasónico al tipo específico de semilla / grano, la amplitud del sonicador es un factor importante que contribuye significativamente a la eficacia del remojo y el acondicionamiento pregerminativo de las semillas mediante ultrasonidos. Cuanto más dura y gruesa sea la cubierta de la semilla, mayores serán las amplitudes necesarias. Hielscher Ultrasonics posee amplios conocimientos sobre el remojo, el acondicionamiento pregerminativo y la germinación de semillas asistidos por ultrasonidos. Le ofreceremos el equipo ultrasónico más adecuado y eficaz para sus variedades de brotes y su capacidad de producción.

Una sonicación más prolongada mejora la germinación de los híbridos de Calanthe. (Shin et al. 2011)

Mayor valor nutricional de los brotes germinados mediante ultrasonidos

La formación de brotes asistida por ultrasonidos no solo favorece la velocidad de germinación y la tasa de elicitación, sino que también tiene efectos positivos en la calidad nutricional de los brotes. Varios estudios han demostrado que la ultrasonicación mejora la biosíntesis de fitonutrientes. Yang et al. (2015) midieron un aumento del contenido de isoflavonoides en brotes de soja sonicados. Las cantidades de los isoflavonoides daidzeína y genisteína aumentaron un 39,13 y un 96,91 %, respectivamente, en comparación con las muestras sin sonicar. La soja sometida a acondicionamiento pregerminativo ultrasónico también mostró un aumento del ácido gamma-aminobutírico (GABA) del 43,4%. En otro estudio, Yu et al. (2016) observaron una mejora de la capacidad antioxidante en lechuga romana tratada con ultrasonidos.
Ampofo (2020) demostró en su tesis que la sonicación de judías comunes a 360 W durante 60 min provocó un aumento significativo de la acumulación de marcadores de estrés a las 96 h de formación de brotes. El estrés durante el crecimiento de las plántulas provoca un aumento significativo de la actividad de las enzimas que activan la vía defensiva de los fenilpropanoides, de los compuestos fenólicos y de las capacidades antioxidantes, en comparación con la muestra de control sin sonicar. La ultrasonicación redujo el tiempo de formación de brotes en 60 h respecto al control. Las semillas tratadas con ultrasonidos mostraron la aparición de radículas a las 24 h de formación de brotes, con una elongación significativa de las radículas a medida que aumentaba el tiempo de formación de brotes, mientras que, en las muestras de control, la aparición de radículas se retrasó hasta las 48 h. En cuanto al valor nutricional, los brotes de judías sonicados presentaron un contenido total de flavonoides 6,6 veces mayor y un contenido total de antocianinas 11,57 veces mayor que las muestras sin sonicar.
Los sonicadores de sonda de Hielscher Ultrasonics permiten un control preciso. Los parámetros del proceso, como la amplitud y el control de la temperatura, así como la exposición uniforme y homogénea de todas las semillas a la zona de cavitación ultrasónica, son factores esenciales para estimular la biosíntesis en semillas y brotes.

Estudios de casos sobre la obtención de brotes mediante ultrasonidos

Hassan et al. (2020) demuestran que las semillas de sorgo germinadas mediante ultrasonidos presentan un perfil nutricional significativamente mejor. La ultrasonicación mejoró el perfil y la cantidad de fitonutrientes de las semillas de sorgo. Se examinaron diversos componentes fitoquímicos (alcaloides, fitatos, saponinas y esteroles), la actividad captadora de radicales (ensayo de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo, ensayo de poder antioxidante reductor del hierro y ensayo de capacidad de absorción de radicales de oxígeno), el perfil fenólico (contenido total de compuestos fenólicos, contenido total de flavonoides, ácido ferúlico, ácido gálico, catequina, quercetina y tanino), así como la digestibilidad de las proteínas in vitro (IVPD %), para evaluar la influencia de la germinación ultrasónica de los brotes de sorgo. Todos los factores evaluados mejoraron con el tratamiento ultrasónico. Los brotes tratados mostraron una actividad captadora de radicales especialmente elevada y un perfil fenólico rico, con un mayor porcentaje de IVPD.
Un tratamiento de sonicación suave al 40% de amplitud durante 5 min produjo mejoras significativas. Tras la germinación, los brotes de sorgo tratados con ultrasonidos mostraron un perfil fitoquímico superior y pueden servir como materia prima valiosa para producir alimentos funcionales ricos en proteínas a bajo coste.

Petru et al. (2018) investigaron la acción de la cavitación ultrasónica durante el colapso de las burbujas de cavitación. Descubrieron que la cavitación ultrasónica induce microerosión en las cubiertas de las semillas, lo que aumenta su permeabilidad y favorece la transferencia de masa. Estudiaron la influencia del tratamiento ultrasónico en la germinación de semillas, la emergencia y las etapas iniciales del crecimiento de plántulas de triticale (híbrido de centeno y trigo). Las muestras de 50 semillas se trataron con ultrasonidos en agua bajo las siguientes condiciones: una amplitud de 15 µm a una temperatura de 25 degС, con distintas duraciones de tratamiento de 0, 2, 4, 6, 8 min. A continuación, las semillas se colocaron sobre papel de filtro húmedo a temperatura ambiente para la germinación y la formación de brotes. El efecto más pronunciado del tratamiento con ultrasonidos se observó con una duración de tratamiento de 4 min. Los datos óptimos sobre la germinación de semillas de triticale tratadas con ultrasonidos durante 4 min y la emergencia de plántulas, en comparación con las semillas sin tratar (control), se muestran en la Fig. 1. Se constató que la longitud media de las plántulas procedentes de semillas tratadas con ultrasonidos superaba en un 15 – 20% la de las semillas de control. Las semillas tratadas con ultrasonidos germinan antes y presentan un mayor vigor germinativo, así como plántulas y raíces de mayor longitud. 

Procesadores ultrasónicos para intensificar la germinación y la formación de brotes

Los procesadores de alto rendimiento de Hielscher Ultrasonics se utilizan en alimentación y agricultura para favorecer la germinación y la formación de brotes, el acondicionamiento pregerminativo de semillas, incluido el acondicionamiento osmótico y por hidratación, así como los procesos de fermentación. La tecnología de vanguardia, la facilidad de uso, la seguridad de manejo y la robustez son características clave de todos los procesadores de Hielscher Ultrasonics.
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Por lotes y en línea

Los sonicadores de Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en flujo continuo. Según el volumen del proceso y la capacidad de procesamiento por hora, puede ser recomendable el procesamiento en línea. Mientras que el procesamiento de grandes volúmenes por lotes requiere más tiempo y mano de obra, un proceso de sonicación continuo en línea es más eficiente, más rápido y requiere considerablemente menos mano de obra.

Procesadores ultrasónicos para cualquier capacidad de producción

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde sonicadores compactos de laboratorio y sistemas de sobremesa y piloto hasta procesadores ultrasónicos totalmente industriales con capacidad para procesar cargas de camión por hora. Esta gama completa nos permite ofrecerle el procesador ultrasónico más adecuado para la capacidad y los objetivos de su proceso.
Los sistemas ultrasónicos de sobremesa son ideales para ensayos de viabilidad y la optimización de procesos. El escalado lineal basado en parámetros de proceso establecidos facilita enormemente el aumento de la capacidad de procesamiento, desde pequeños lotes hasta la producción plenamente comercial. El escalado puede realizarse instalando una unidad de mezcla ultrasónica más potente o agrupando varios sonicadores en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el procesador ultrasónico más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para obtener resultados óptimos

Todos los sonicadores de Hielscher permiten un control preciso y, por ello, son herramientas de trabajo fiables. La amplitud es uno de los parámetros de proceso fundamentales que influyen en la eficiencia y la eficacia de la germinación y la formación de brotes mediante ultrasonidos. Las semillas con una cubierta blanda requieren un tratamiento de sonicación suave y ajustes de amplitud más bajos, mientras que las semillas con una cubierta resistente y dura ofrecen mejores resultados de formación de brotes cuando se sonican a amplitudes más altas. Todos los procesadores de Hielscher Ultrasonics permiten ajustar la amplitud con precisión. Los sonotrodos y los amplificadores mecánicos de amplitud son accesorios que permiten modificar la amplitud en un intervalo aún más amplio. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher pueden generar amplitudes muy elevadas y proporcionar la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Se puede trabajar fácilmente con amplitudes de hasta 200 µm de forma continua en funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante software inteligente permiten tratar las semillas con las condiciones ultrasónicas más eficaces. ¡Sonicación óptima para obtener los mejores resultados en la formación de brotes!
La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intenso y en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos ultrasónicos de Hielscher en herramientas de trabajo fiables que satisfacen sus requisitos de procesamiento.

Ensayos sencillos y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden escalarse de forma completamente lineal. Esto significa que cualquier resultado obtenido con un sonicador de laboratorio o de sobremesa puede escalarse para obtener exactamente el mismo resultado utilizando exactamente los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonicación sea ideal para realizar ensayos de viabilidad sin riesgos, optimizar procesos y, posteriormente, implantarlos en la fabricación comercial. Póngase en contacto con nosotros para conocer cómo la sonicación puede aumentar el rendimiento y la calidad de sus brotes.

Máxima calidad – Diseñados y fabricados en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher da prioridad a los más altos estándares de calidad en sus procesadores ultrasónicos. Todos los sonicadores se diseñan, fabrican y someten a pruebas exhaustivas en nuestra sede de Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y la fiabilidad de los equipos ultrasónicos de Hielscher los convierten en herramientas incansables para su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica propia de los sonicadores de alto rendimiento de Hielscher.

Puede adquirir un procesador ultrasónico de Hielscher en distintos tamaños y configurado exactamente según los requisitos de su proceso. Desde el tratamiento de semillas en un pequeño vaso de precipitados de laboratorio hasta la mezcla en flujo continuo de suspensiones de semillas a escala industrial, ¡Hielscher Ultrasonics le ofrece un sonicador adecuado! Póngase en contacto con nosotros – estaremos encantados de recomendarle el sistema ultrasónico ideal.

La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores: