Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Brotación más rápida con ultrasonidos


Los germinados son un alimento saludable muy popular, rico en vitaminas, proteínas, minerales y antioxidantes. El proceso de germinación es laborioso y lleva mucho tiempo. La activación ultrasónica de las semillas aumenta la tasa de germinación, acelera el proceso de germinación, mejora el perfil nutricional y promueve el crecimiento de las plántulas saludables. El remojo y cebado ultrasónico de las semillas es la técnica ideal para aumentar sus capacidades de germinación.

Semillas, granos y legumbres germinadas

Ultrasonic seed activation improves the germination and sprouting of cereals, legumes and microgreens.Los germinados son semillas germinadas de alfalfa, trébol, girasol, brócoli, mostaza, rábano, ajo, eneldo, calabaza, almendras, cereales (por ejemplo, bayas de trigo, quinua, cebada, centeno, trigo sarraceno, sorgo, mijo), legumbres (por ejemplo, cacahuetes, guisantes, garbanzos, lentejas), así como de diversos frijoles, tales como mung, riñón, pinto, azul marino y soja. Dado que los germinados son ricos en fitonutrientes como las proteínas, las vitaminas, los minerales y los antioxidantes y tienen pocas calorías, grasas y sodio, se consideran en general como “comida sana” y "súper comida". La inclusión de los brotes en el plan de nutrición diario ayuda a nutrir el cuerpo con fibra, vitaminas, minerales y otros fitonutrientes que promueven la salud.
Biodisponibilidad de los nutrientes en los brotes y los microverdes: Los cereales y las legumbres contienen diversos antinutrientes que impiden la digestión e inhiben la biodisponibilidad de los micronutrientes y los minerales. Por ejemplo, los inhibidores de la tripsina y los fitatos, que están presentes en los cereales y las legumbres, reducen la digestibilidad de las proteínas y la absorción de minerales, respectivamente. Los inhibidores de la tripsina obstaculizan la actividad de la enzima digestiva tripsina, por lo que las proteínas ingeridas no pueden ser digeridas adecuadamente y absorbidas por el organismo.
Por lo tanto, la germinación y la brotación se aplican para desactivar estos antinutrientes. Durante la germinación, se inician las vías de producción de nutrientes y fitoquímicos y se activan las enzimas. Por ese medio, las semillas y legumbres germinadas proporcionan un amplio espectro de nutrientes bioaccesibles.
Durante el procedimiento de germinación y brotación, las enzimas endógenas como la α-amilasa, pullulanasa, fitasa y otras glucosidasas se activan en las semillas. Estas enzimas degradan los factores antinutricionales y descomponen los macronutrientes complejos en formas simples y más digeribles.
Los brotes están llenos de nutrientes que promueven la salud, como proteínas, clorofila, vitaminas, minerales, enzimas, aminoácidos y fitoquímicos. Por ejemplo, se sabe que los brotes de brócoli son extremadamente ricos en sulfato. En comparación con las flores de brócoli maduras, las semillas de brócoli germinadas contienen 50 veces más sulfuro.

Procedimiento de brotación

El cultivo de los brotes es laborioso y lleva mucho tiempo. Durante el proceso de germinación, las condiciones higiénicas y sanitarias son cruciales para prevenir la contaminación microbiana y el deterioro. El remojo, la germinación y la brotación asistidos por ultrasonidos aceleran el cultivo y el crecimiento de los brotes y plántulas ricos en nutrientes y vigorosos.

Mejoramiento del cultivo de brotes y microverduras con ultrasonido

El remojo, la germinación y la brotación ultrasónica intensifica el proceso de cultivo de los brotes y los microverdes. La germinación es un proceso laborioso y que requiere mucho tiempo, que es propenso al deterioro por el moho y las bacterias. Como las semillas pasan una cantidad significativa de tiempo en agua (durante la etapa de remojo y remojo) y en un ambiente muy húmedo (durante la etapa de germinación), el riesgo de contaminación microbiana y de deterioro es muy alto. Cuando se consumen brotes y microverduras estropeadas, causan una grave intoxicación alimentaria. El remojo y la germinación ultrasónica reducen la duración del remojo y la germinación. A medida que las semillas germinan y crecen más rápido, el tiempo de presencia en ambientes de alta humedad se reduce. De esta manera, se minimiza el tiempo para el crecimiento microbiano y el deterioro. La germinación ultrasónica no sólo hace que el proceso de germinación sea más eficiente, sino que también reduce el riesgo de contaminación.
Además, varios estudios de investigación han demostrado que los brotes empapados y germinados por ultrasonido sobresalen por un perfil nutricional elevado, como un mayor contenido de proteínas, vitaminas y fitonutrientes, en comparación con las semillas germinadas convencionalmente. Los brotes cultivados por ultrasonido también muestran un mayor vigor de las plántulas.

The UP400St is a 400W powerful ultrasonic homogenizer for seed priming, germination and sprouting.

Ultrasonicador UP400St para la preparación de las semillas. El tratamiento ultrasónico da como resultado una brotación más rápida, un perfil de nutrientes más alto y un mejor vigor de las plántulas.

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Ultrasonically treated lentils show a higher water uptake.

La hidroprimación ultrasónica mejora la absorción de agua y nutrientes. La comparación de las lentejas sonicadas (40Ws/g) contra las lentejas no sonicadas muestra que la sonicación mejora la absorción de agua de manera significativa.

Activación de semillas por ultrasonido

La germinación intensificada por ultrasonido es causada por los efectos mecánicos de la cavitación ultrasónica/acústica. Los efectos de la cavitación ultrasónica impactan en la cáscara de la semilla: Fragmenta la capa de la semilla y crea así una mayor porosidad de la superficie de las semillas. Significa literalmente que la fragmentación ultrasónica del recubrimiento de la semilla perfora la cáscara. Además, la sonicación amplía el tamaño de los poros para que se produzca una mayor transferencia de masa entre el núcleo de la semilla y el medio de crecimiento. La intensificación de la transferencia de masa proporciona a la semilla el agua y los nutrientes necesarios. Debido al aumento de la porosidad y la permeabilidad, la semilla puede absorber agua y nutrientes más rápidamente. La mejor hidratación y el aumento de la capacidad de retención de agua en las semillas / granos secos dan lugar a un crecimiento acelerado de los brotes.

La duración del tratamiento de semillas por ultrasonidos es de sólo unos minutos. La duración específica de la sonicación depende de la dureza de la capa 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 ultrasonido es un factor importante que contribuye significativamente a la eficacia del remojo y cebado ultrasónico de las semillas. Cuanto más dura y gruesa sea la cáscara de la semilla, se requieren mayores amplitudes. Hielscher Ultrasonics tiene un profundo conocimiento del remojo/ remojo, cebado y germinación de semillas asistido por ultrasonidos. Le ofreceremos el equipo de ultrasonidos más adecuado y eficaz para sus variedades de brotes y capacidades de germinación.

cebado de semillas ultrasónico

Más largos resultados de sonicación en el mejor germinación de los híbridos Calanthe. (Shin et al. 2011)

El mayor valor nutricional de los brotes germinados por ultrasonido

La germinación asistida por ultrasonido no sólo promueve la velocidad de germinación y la tasa de estimulación, sino que también tiene efectos positivos en la calidad nutricional de los brotes. Varios estudios demostraron un aumento de la biosíntesis de los fitonutrientes por ultrasonido. Yang y otros (2015) midieron el aumento del contenido de isoflavonoides en los brotes de soja sonicados. El aumento de las cantidades de los isoflavonoides daidzeína y genisteína en un 39,13 y 96,91%, respectivamente, en comparación con las muestras no sonicadas. Los brotes de soja preparados por ultrasonidos también mostraron un elevado ácido gamma-aminobutírico (GABA) en un 43,4%. En otro estudio, Yu y otros (2016) observaron una mayor capacidad antioxidante con la lechuga romana tratada con ultrasonidos.
Ampofo (2020) demostró en su tesis que la sonicación de los frijoles comunes a 360 W durante 60 min. provocó un aumento significativo de la acumulación de marcadores de estrés a las 96 h de brotación. El estrés durante el crecimiento de las plántulas lleva a una elevada actividad de las enzimas desencadenantes de los fenilpropanoides de defensa, compuestos fenólicos y capacidades antioxidantes a niveles significativos en comparación con la muestra de control no sonicada. La ultrasonicación redujo el tiempo de germinación en 60 h, en comparación con el control. Las semillas tratadas con ultrasonido mostraron la aparición de adicciones a las 24 h de brotación con una elongación significativa de la radícula al aumentar los tiempos de brotación, mientras que en comparación las muestras de control habían retrasado la aparición de la radícula hasta 48 h de brotación. En cuanto al valor nutritivo, los brotes de judías sonicadas mostraron un contenido total de flavonoides 6,6 veces mayor y un contenido total de antocianinas 11,57 veces mayor en comparación con las muestras no sonicadas.
Hielscher Ultrasonics’ Los ultrasonidos de la sonda son controlables con precisión. Los parámetros de proceso como el control de la amplitud y la temperatura, así como la exposición uniforme y uniforme de todas las semillas a la zona de cavitación ultrasónica, son factores esenciales para provocar una biosíntesis regulada en las semillas y los brotes.

Ventajas de la brotación promovida por ultrasonido

  • Reducción de la pre-remojación
  • La germinación más rápida
  • Un crecimiento más uniforme
  • Aumento de la absorción de nutrientes
  • Aumento del vigor de las plántulas
  • El mayor valor nutritivo de los brotes
  • Un cambio más rápido
  • Reducción del riesgo de deterioro mirobiano
  • Proceso de grado alimentario
  • simple y seguro de operar
The SonoStation is a complete ultrasonic setup, which is suitable to process larger volumes of hand sanitizer.

SonoStation – una simple solución llave en mano para los procesos ultrasónicos

Estudios de casos de brotes ultrasónicos

Hassan y otros (2020) demuestran que las semillas de sorgo germinadas por ultrasonido muestran un perfil nutricional significativamente mejorado. El perfil y la cantidad de fitonutrientes en las semillas de sorgo fueron mejorados por ultrasonido. Diversos componentes fitoquímicos (alcaloides, fitatos, saponinas y esteroles), actividad de eliminación de radicales (ensayo de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo, ensayo de poder antioxidante reductor de hierro y ensayo de capacidad de absorción de radicales de oxígeno), Se examinó el perfil fenólico (contenido total de fenólicos, contenido total de flavonoides, ácido ferúlico, ácido gálico, catequina, quercetina y tanino) junto con la digestibilidad de la proteína in vitro (% de DPIV) para determinar la influencia de la germinación ultrasónica de los brotes de sorgo. Todos los factores examinados se mejoraron mediante el tratamiento ultrasónico. Los brotes tratados mostraron una actividad de eliminación de radicales especialmente alta y un rico perfil fenólico con un mayor porcentaje de DPIV.
El tratamiento de sonicación leve a una amplitud del 40% durante 5 min. mostró las mejoras significativas. Después de la germinación, los brotes de sorgo tratados con ultrasonido mostraron un perfil superior de fitoquímicos que pueden servir como valiosa materia prima para producir alimentos funcionales de alto contenido proteico a bajo costo.

The UIP1000hdT is Hielscher's powerful 1kW ultrasonic processor for batch and continuous sonication (Click to enlarge!)Petru y otros (2018) investigaron la acción de la cavitación ultrasónica durante el colapso de las burbujas de cavitación. Descubrieron que la cavitación ultrasónica induce microerosiones en las capas de las semillas, lo que aumenta la permeabilidad de la cáscara de la semilla y promueve la transferencia de masa. Estudiaron la influencia del tratamiento ultrasónico para la germinación de semillas, la aparición y las etapas iniciales de crecimiento de las plántulas de triticale (híbrido de centeno y trigo). Las muestras de 50 semillas fueron tratadas por ultrasonido en agua en el siguiente régimen: la amplitud 15 µm a una temperatura de 25 degС para diferentes duraciones de tratamiento 0, 2, 4, 6, 8 min. Luego las semillas se colocaron para su germinación y brotación en un papel de filtro húmedo a temperatura ambiente. El efecto más pronunciado del tratamiento estadounidense se observó durante la duración del tratamiento de 4 min. Los datos óptimos de la germinación de las semillas de triticale tratadas con ultrasonidos en 4 min y la aparición de las plántulas en comparación con las semillas no tratadas (control) se muestran en la Fig. 1. Se descubrió que la longitud media de las plántulas de las semillas tratadas con ultrasonidos en 15 – El 20% supera la longitud de las semillas de control. Las semillas tratadas con ultrasonidos germinan antes y muestran un mayor vigor de germinación, mayor longitud de las plántulas y raíces.

Procesadores ultrasónicos para la germinación intensificada y la brotación

Los procesadores de alto rendimiento de Hielscher Ultrasonics se utilizan en la alimentación y la agricultura para promover la germinación y la brotación, la cebadura de semillas, incluida la osmo-primación, la hidro-primación, así como los procesos de fermentación. La tecnología más avanzada, la facilidad de uso, la seguridad de funcionamiento y la robustez son características fundamentales de todos los procesadores de Hielscher Ultrasonics.

Por lotes y en línea

Los ultrasonidos de Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y de flujo continuo. Dependiendo del volumen del proceso y del rendimiento por hora, se podría recomendar el procesamiento en línea. Si bien el procesamiento por lotes requiere más tiempo y mano de obra, un proceso de mezcla en línea continuo es más eficiente, más rápido y requiere mucho menos trabajo.

Mezcladores ultrasónicos para cada capacidad de producto

Procesador ultrasónico UIP4000hdT, un reactor ultrasónico de 4kW de potenciaLa gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde los ultrasonidos compactos de laboratorio, pasando por los sistemas de mesa y los sistemas piloto, hasta los procesadores ultrasónicos totalmente industriales con capacidad para procesar cargas de camiones por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el procesador ultrasónico más adecuado para la capacidad y los objetivos de su proceso.
Ultrasonic benchtop systems are ideal for feasibility tests and process optimization. Linear scale-up based on established process parameters makes it very easy to increase the processing capacities from smaller lots to fully commercial production. Up-scaling can be done by either installing a more powerful ultrasonic mixer unit or clustering several ultrasonicators in parallel. With the UIP16000, Hielscher offers the most powerful ultrasonic processor worldwide.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Todos los ultrasonidos de Hielscher son controlables con precisión y, por lo tanto, herramientas de trabajo fiables. La amplitud es uno de los parámetros de proceso cruciales que influyen en la eficiencia y la eficacia de la germinación y la brotación por ultrasonidos. Las semillas con un recubrimiento blando requieren un tratamiento de sonicación suave y ajustes de amplitud más bajos, mientras que las semillas con una cáscara robusta y dura muestran mejores resultados de germinación cuando se las somete a una sonicación de mayor amplitud. Todos los ultrasonidos de Hielscher’ Los procesadores permiten el ajuste preciso de la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los procesadores industriales de ultrasonidos de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy altas y ofrecer la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente operadas continuamente en operación 24/7.
Los ajustes precisos de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante un software inteligente le dan la posibilidad de tratar sus semillas con las condiciones ultrasónicas más eficaces. Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de brotación.
The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments. This makes Hielscher’s ultrasonic equipment a reliable work tool that fulfils your processing requirements.

Pruebas fáciles y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden ser completamente lineales. Esto significa que cada resultado que se ha logrado usando un laboratorio o un ultrasonido de mesa, puede ser escalado a exactamente la misma salida usando exactamente los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonificación sea ideal para la realización de pruebas de viabilidad sin riesgos, la optimización de los procesos y la posterior aplicación en la fabricación comercial. Contáctenos para saber cómo la sonicación puede aumentar el rendimiento y la calidad de sus brotes.

La más alta calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance ultrasonicators.

Puede comprar el procesador ultrasónico de Hielscher en cualquier tamaño diferente y configurado exactamente según sus requerimientos de proceso. Desde el tratamiento de semillas en un pequeño vaso de laboratorio hasta el mezclado continuo de lechadas de semillas a nivel industrial, Hielscher Ultrasonics ofrece un ultrasonido adecuado para usted! Por favor, contáctenos – estamos encantados de recomendarle la configuración ultrasónica ideal!

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para dispersión, emulsificación y extracción celular.

Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.

Literatura / Referencias



Información interesante

¿Por qué los germinados contienen más nutrientes?

La brotación y la germinación son etapas del crecimiento de una planta, en las que se activan muchas vías bioquímicas para iniciar el comienzo del crecimiento y promover el desarrollo de una planta sana y capaz de sobrevivir. Estas vías bioquímicas incluyen la activación de múltiples enzimas. Por medio de la biosíntesis, se forman metabolitos secundarios (también conocidos como fitoquímicos) por conversión enzimática. Estos metabolitos secundarios se conocen como promotores de la salud. Entre los ejemplos más destacados figuran los polifenoles, los terpenos, el sulfurafano y muchos otros.
Un ejemplo de esa biosíntesis es la enzima fenilalanina amoníaco-liasa (PAL). La enzima PAL cataliza las vías de biosíntesis de los diferentes fitoquímicos. Cuando esta enzima se inhibe, se convierte en un factor limitante para la biosíntesis de los ácidos fenólicos y los flavonoides. Una posible explicación para el alto contenido de fitoquímicos en los brotes es que la actividad de la PAL se incrementa durante la germinación. Explicaciones alternativas sugieren que los compuestos fenólicos unidos se hidrolizan y/o que se produce una biosíntesis de novo de los fenoles en el eje embrionario de los brotes. Muchos fitoquímicos son conocidos por sus características antioxidantes, lo que explica el aumento de la actividad antioxidante de los cereales y las legumbres germinadas.
Altos en fitonutrientes, los brotes son una gran adición al plan de comidas. Los fitonutrientes contribuyen a muchas vías en el cuerpo humano y pueden, por lo tanto, prevenir y/o mejorar las enfermedades.

Las investigaciones han encontrado varios beneficios nutricionales para la germinación de semillas, granos y legumbres:

  • En el caso del alforfón, después de 72 horas de germinación se encontró un contenido de proteínas significativamente mayor. Además, el alforfón germinado tenía mayores cantidades de fenólicos totales, flavonoides y tanino condensado (Zhang y otros, 2015).
  • En el mijo de dedo germinado, la digestibilidad de la proteína aumentó en un 64%. (Mbithi-Mwikya et al. 2000)
  • En el caso de los granos de maíz blanco, cuando germinaron durante 5 días los compuestos fenólicos biodisponibles aumentaron en un 92%.