Ultraheli linnasestamine ja linnaste idanemine
- Linnased on aeganõudev protsess: teravilja seemnete leotamine ja niisutamine võtab palju aega ja saavutab enamasti ebaühtlased tulemused.
- Ultraheli abil saab oluliselt parandada odra idanevuse kiirust, kiirust ja saagikust.
Linnaste tootmine
Linnased / linnastatud terad kasutatakse laialdaselt õlle, viski, linnastatud kokteilide, linnaseäädika ja toidulisandi valmistamiseks. Linnastamisprotsessi käigus leotatakse kuivatatud terasid (nt otra) idanemise alustamiseks vees. Idanemise käigus vabanevad olemasolevad ensüümid, toodetakse uusi ensüüme ja purustatakse endospermi rakuseinad, et vabastada nende rakusisu ning lagundada osa ladustatud valgust aminohapeteks. Kui on saavutatud teatud idanevus, peatatakse idanemisprotsess kuivatusprotsessiga. Linnaste terade abil ensüümid – nimelt α-amülaas ja β-amülaas – Töötatakse välja teravilja tärkliste muutmine suhkruteks. Erinevad suhkrutüübid hõlmavad monosahhariidi glükoosi, disahhariidi maltoosi, trisahhariidi maltotrioosi ja kõrgemaid suhkruid, mida nimetatakse maltodekstriinideks. Teravilja leotamine ja idanemine on üsna aeganõudev, arvestades, et leotamine võtab aega 1-2 päeva ja idanemine võtab veel 4-6 päeva. See muudab linnaste tootmise aeganõudvaks ja kalliks.
Idanev oder
Ultraheli täiustatud linnastamine
Lahendus: ultrahelitöötlus
- Sonikatsioon parandab odra terade idanevust ja kiirust.
Ultraheli mõju:
- Kiirem ja parem leotamine
- Kiirem idanevus
- Täielikum idanemine
- Ensüümide aktiveerimine
- kõrgem ekstraheerimiskiirus
- Kvaliteetsed linnased
Need ultraheli algatatud mõjud on põhjustatud paranenud ensümaatilisest aktiivsusest ja mikrolõhedest, mille on indutseerinud ultraheli kavitatsioon seemnel. Odraterad suudavad lühema aja jooksul absorbeerida rohkem vett, mis toob kaasa märkimisväärse Parem hüdratatsioon seemnetest. Kiire hüdratatsioon ja ühtlane idanevus on linnastamise hea kvaliteedi jaoks olulised, kuna idanemata seemned on altid bakteriaalsetele ja seenkahjustustele.
Linnastamine on keeruline protsess, mis hõlmab paljusid ensüüme; Olulised neist on α-amülaas, β-amülaas, α-glükosidaas ja dekstriini piiramine. Linnastamise ajal läbib oder mittetäieliku loodusliku idanemisprotsessi, mis hõlmab mitmeid odra tuuma endospermi ensüümide lagunemisi. Selle ensüümi lagunemise tulemusena lagunevad endospermi rakuseinad ja tärklise graanulid vabanevad endospermi maatriksist, milles need on kinnitatud. Ultraheli aktiveerib ensüüme ja parandab rakusisese materjali, nt tärklise, valkude ekstraheerimise kiirust. Arabinoksülaani molekulid kipuvad lahjendatud polüsahhariidlahustes moodustama makromolekulaarseid agregaate. Ultraheli aitab tõhusalt vähendada polüsahhariidide agregaate. Polüsahhariidi tärklise lagunemisel tekivad fermenteeritavad süsivesikud. Sellised süsivesikud muundatakse õlletootmise käärimisetapis alkoholiks.
Kõik need ultraheli mõjud biokeemilistele protsessidele linnastamise ajal toovad kaasa lühem idanemisaeg ning kõrgem idanevus / saagikus. Idanemisperioodi lühendamine toob kaasa märkimisväärse Kaubanduslik kasu linnase- ja õlletööstusele.
(2008) on näidanud, et ultraheli “on võimalik kasutada linnastamisprotsessides seemnete töötlemise meetodina, et vähendada idanemisperioodi ja parandada kogu idanevuse protsenti.”
Kiirem idanemine ultrahelitöötlusega
Ultraheli odra seemnete kruntimise protokoll
Odra seemned Hordeum vulgare (9% niiskusesisaldus; säilitatakse toatemperatuuril 3 kuud pärast saagikoristust)
Ultraheli seade UP200H (200W, 24kHz), mis on varustatud sonotrode S3-ga (radiaalne kuju, läbimõõt 3mm, maksimaalne sukeldumissügavus 90mm)
Protokoll:
Sarve ots kasteti umbes 9 mm protsessilahusesse, mis koosnes veest ja odraseemnetest. Kõik katsed viidi läbi proovidega (10 g odra seemneid), mis olid hajutatud 80 ml kraanivees otsese ultrahelitöötlusega (sondisüsteem) võimsusega 20, 60 ja 100%, täiendava segamise või raputamisega. Seda kasutati selleks, et vältida seisvaid laineid või tahkete vabade piirkondade moodustumist ultraheli lainete ühtlaseks jaotamiseks. Ultraheli seade seadistati pulsatsioonirežiimile, kasutades töötsükli juhtimist, et vähendada vabade radikaalide teket. Tsükkel oli kõigi katsete jaoks seatud 50% -le. Lahust töödeldi konstantsel temperatuuril 30 °C 5, 10 ja 15 minutit. [Yaldagard et al. 2008]
Tulemused:
Ultraheliravi tulemuseks on kõrgem hüdratatsioon ja kiirem idanemine lühema aja jooksul.
Kõrgeim seemnete idanevus (umbes 100%) registreeriti 100% võimsuse seadistuses. Seemnete puhul, mis on ultraheliga töödeldud 5, 10 ja 15 min täisvõimsusel (seadme 100% võimsuse seadistus), suurendati idanevuse määra ~ 93,3% -lt (ultraheliga töötlemata seemned) vastavalt 97,2%, 98% ja 99,4%. Need tulemused võivad olla tingitud ultraheli indutseeritud kavitatsioonist tingitud mehaanilistest mõjudest, mis suurendavad rakuseinte vee omastamist. Ultrahelitöötlus suurendab massiülekannet ja hõlbustab vee tungimist läbi rakuseina raku sisemusse. Kavitatsioonimullide kokkuvarisemine rakuseinte lähedal häirib raku struktuuri ja võimaldab ultraheli vedelikujoade tõttu head massiülekannet.
Meetod vähendas oluliselt seemnete idanemise alustamiseks kuluvat aega. Juuksejuured ilmusid töödeldud proovides kiiremini ja kasvasid rikkalikult võrreldes ultraheliga töötlemata seemnetega. Ülaltoodud viisil töödeldud odra kasutamisel lühendati idanemisperioodi tavalisest 7 päevast 4 kuni 5 päevani (sõltuvalt ultraheli võimsusest ja kokkupuuteajast). Lisaks vähenes keskmine idanevusaeg 6,66 päevalt 20% võimsuse seadistuse puhul 4,04 päevani ultraheli võimsuse seadistamisel 100% pärast 15-minutilist töötlemisaega. Saadud andmete analüüs näitab, et idanevuse ulatust ja keskmist idanemisaega mõjutasid idanemiskatse ajal oluliselt erinevad ultraheli võimsuse seaded. Kõik katsed tõid kaasa odra seemnete suurenenud idanemise võrreldes ultraheliga töötlemata kontrolliga (joonis 1). 20% võimsuse seadistuse puhul registreeriti maksimaalne keskmine idanevusaeg ja 100% võimsuse seadistuse jaoks minimaalne keskmine idanevusaeg (joonis 2).
Suurem idanevus ja saagikus ultraheliga
Samuti on tõestatud, et ultrahelitöötlus suurendab kikerherneste, nisu, tomati, pipra, porgandi, redis, maisi, riisi, arbuusi, päevalille ja paljude teiste seemnete idanemist.
Ultraheli seadmed
Hielscher Ultrasonics varustab usaldusväärseid suure võimsusega ultrasonikaatoreid laboris, pink-top ja tööstuslikuks kasutamiseks. Seemnete kruntimiseks ja linnastamiseks kaubanduslikus mastaabis soovitame teile meie tööstuslikke ultraheli süsteeme, näiteks UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) või UIP16000 (16kW). Kollektori vooluelemendireaktorid ja tarvikud täiendavad meie tootevalikut. Kõik Hielscheri süsteemid on äärmiselt vastupidavad ja ehitatud 24/7 tööks.
Ultraheli seemnete kruntimise ja idanemise testimiseks ja optimeerimiseks pakume teile võimalust külastada meie täielikult varustatud ultraheli protsessi laborit ja tehnikakeskust!
Võtke meiega ühendust juba täna! Meil on hea meel teiega teie protsessi arutada!
UIP1000hdT
ultraheli
- Kiirendatud idanemine
- Suurem saagikus
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Kirjandus / viited
- Goussous, S. J.; Samarah, N. H.; Alqudah, A. M.; Othman, M. O. (2010): Nelja põllukultuuriliigi seemnete idanemise suurendamine ultraheli tehnika abil. Eksperimentaalne põllumajandus, 46/02, 2010. 231-242.
- Nilsson, Frida (2009): Odravalgu koostise uuring õlle pruulimisprotsessi ajal, kasutades SE-HPLC-d. Kraadiõppe projekt töötab Kalmari Ülikooli puhta ja rakendusliku loodusteaduste koolis, Rootsis.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2008): Ultraheli lainete rakendamine kruntimistehnikana odra seemnete idanemise kiirendamiseks ja suurendamiseks: meetodi optimeerimine Taguchi lähenemisviisi abil. J. Inst. Pruulima. 114(1), 2008. 14-21.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2007): Ultraheliravi efektiivsus odra seemnete idanemise stimuleerimisel ja selle alfa-amülaasi aktiivsusel. Rahvusvaheline bioloogilise, biomolekulaarse, põllumajandus-, toidu- ja biotehnoloogiatehnika ajakiri 1/10, 2007.
Faktid odra kohta & linnas
Linnastamise protsess
Linnastamisel idaneb teravilja ja see hõlmab kolme etappi: leotamist, idanemist ja ahju. Leotamise ajal lisatakse teradele vett, mis aktiveerib ensüüme. Tavaline leotamine võtab aega 1-2 päeva. 1-2 päeva pärast on odra terad jõudnud veesisalduseni 40-45%. Sel hetkel eemaldatakse oder leotavast veest ja algab idanemine.
Idanemise käigus moodustuvad või aktiveeritakse mitmed ensüümid, mis hiljem hõõrumisprotsessis on olulised. β-glükaanid lagundatakse endo-β-1,4-glükanaasi ja endo-β-1,3-glükanaasiga. Endo-β-1,4-glükanaas esineb juba odras, kuid endo-β-1,3-glükanaas esineb ainult linnastes. Kuna β-glükaanid on geeli moodustavad ja võivad seetõttu põhjustada filtreerimisel probleeme, on linnastes soovitav kõrge β-glükanaasi ja madal β-glükaani sisaldus. Tärklisesisaldus väheneb ja suhkrusisaldus suureneb idanemise ajal ning tärklis laguneb α-amülaasi ja β-amülaasiga. Odras ei ole α-amülaasi; Seda toodetakse idanemise ajal, samas kui β-amülaas on juba odras. Valgud lagunevad ka idanemise ajal. Peptidaasid lagundavad 35–40 % valkudest lahustuvaks aineks. 5–6 päeva pärast on idanemine lõppenud ja selle eluprotsessid inaktiveeritakse ahju abil. Ahjus eemaldatakse vesi kuuma õhu juhtimisega läbi linnaste. See peatab idanemise ja modifikatsioonid ning selle asemel moodustuvad Maillardi reaktsioonidel värvus- ja maitseühendid.
Ensüümid linnastes & Pruulimisprotsess
Kõige olulisemad ensüümid tärklise hüdrolüüsiks odras on α-amülaasi ja β-amülaasi ensüümid, mis katalüüsivad tärklise hüdrolüüsi suhkruteks. Amülaas lagundab polüsahhariide, nimelt tärklist, maltoosiks. β-amülaas esineb enne idanemist inaktiivses vormis, samas kui α-amülaas ja proteaasid ilmuvad pärast idanemise algust. Kuna α-amülaas võib toimida kõikjal substraadil, kipub see olema kiiremini toimiv kui β-amülaas. β-amülaas katalüüsib teise α-1,4 glükosiidsideme hüdrolüüsi, lõhustades korraga kaks glükoosiühikut / maltoosi.
Teised ensüümid, nagu proteaasid, lagundavad teravilja valgud vormideks, mida saab kasutada pärm. Sõltuvalt sellest, millal linnaseprotsess on peatatud, saadakse eelistatud tärklise / ensüümi suhe ja osaliselt muundatud tärklis fermenteeritavateks suhkruteks. Linnased sisaldavad väikeses koguses ka muid suhkruid, näiteks sahharoosi ja fruktoosi, mis ei ole tärklist modifitseerivad saadused, vaid olid juba teraviljas. Edasine muundamine fermenteeritavateks suhkruteks saavutatakse meskimisprotsessi käigus.
Tärklise hüdrolüüs
Ensümaatilise hüdrolüüsi ajal katalüüsivad ensüümid sahharifitseerimisprotsessi, mis tähendab, et süsivesikud (tärklis) lagunevad selle koostisosadeks suhkrumolekulideks. Hüdrolüüsi teel muundatakse energiaressurss (tärklis) suhkruteks, mida idud tarbivad kasvamiseks.
Valgud odras
Odra valgusisaldus on 8–15%. Odravalgud aitavad oluliselt kaasa linnaste ja õlle kvaliteedile. Lahustuvad valgud on olulised õllepea säilitamise ja stabiilsuse jaoks.
Arabinoksülaanid ja β-glükaan odras
Arabinoksülaanid ja β-glükaan on lahustuvad kiudained. Linnaseekstraktid võivad sisaldada suures koguses arabinoksülaane, mis võib filtreerimisel raskusi tekitada, kuna viskoossed ekstraktid võivad oluliselt halvendada pruulimisprotsesside jõudlust. Pruulimisprotsessi jaoks võib kõrge β-glükaani sisaldus odras põhjustada rakuseinte ebapiisavat lagunemist, mis omakorda takistab ensüümide difusiooni, idanemist ja tuumavarude mobiliseerimist ning vähendab seega linnaseekstrakti. β-glükaani jääk võib põhjustada ka väga viskoosset virret, põhjustades õlletehases filtreerimisprobleemi ja see võib osaleda õlle küpsemises, põhjustades jahedat udusust. Arabinoksülaane leidub odra, kaera, nisu, rukki, maisi, riisi, sorgo ja hirsi rakuseintes. Nii arabinoksülaanide kui ka β-glükaani ekstraheeritavus suureneb ultrahelitöötlusega oluliselt.
Antioksüdandid odras
Oder sisaldab üle 50 proantotsüanidiini, sealhulgas oligomeerset ja polümeerset flavan-3-ooli, katehhiini ja gallokatekiini. Dimeerne proantotsüaniin B3 ja protsüanidiin B3 on odra kõige rikkalikumad.
Antioksüdandid on tuntud oma võime poolest edasi lükata või vältida oksüdatsioonireaktsioone ja hapniku vabade radikaalide reaktsioone, mis muudab need oluliseks linnase- ja pruulimisprotsessis. Antioksüdante (nt sulfitid, formaldehüüd, askorbaat) kasutatakse pruulimisprotsessis lisanditena, et parandada õlle maitse stabiilsust. Umbes 80% õlles sisalduvatest fenoolsetest ühenditest on saadud odralinnastest.