Ultraheli täiustatud kombucha käärimine

Sonikatsioon soodustab kääritamist ultraheliga kääritatud toitudes, nagu kombucha, kimchi ja muud kääritatud köögiviljad, suurendades massiülekannet, häirides mikroobirakke, aktiveerides ensüüme ja parandades homogeensust, mis lõppkokkuvõttes viib kiirendatud kääritamise määrani ja kõrgema kvaliteediga toote tootmiseni. Sonikatsioon algatab piimhappe kääritamise ajal bioaktiivsete ühendite kasulikke muutusi, suurendades toitaineühendite ja fütokemikaalide sisaldust.

Kombucha ja kääritatud joogid

Kombuchat toodetakse suhkrustatud tee kääritamisel, kasutades "bakterite ja pärmi sümbiootilist kultuuri" (SCOBY), mida tavaliselt nimetatakse ka "emaks"” või "tee seene”. Mikroobipopulatsioonide mitmekesisus ja suhe SCOBY-s võib üsna oluliselt erineda. Pärmikomponent sisaldab tavaliselt Saccharomyces cerevisiae't koos teiste liikidega Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces ja Kluyveromyces; bakterikomponent sisaldab peaaegu alati Komagataeibacter xylinus (endine Gluconacetobacter xylinus), mis fermenteerib pärmide toodetud alkoholid äädikhappeks ja muudeks hapeteks, suurendades happesust ja piirates etanoolisisaldust.
Samamoodi nakatatakse bakterite ja pärmiga ka teisi kääritatud jooke, näiteks kääritatud puu- ja köögiviljamahlu.
Ravi ultraheliga võib parandada kääritatud joogi fermentatsiooni efektiivsust ja kvaliteediomadusi, sealhulgas toitainete sisaldust ja maitset.

Ultraheli intensiivistunud Kombucha käärimine

Ultraheli lained on hästi teada, et stimuleerida bakterite ja pärmi kasvu. Kombucha kultuuride kontrollitud kerge ultrahelitöötlus (SCOBY, tuntud ka kui tee seened, tee seen või manchuri seened) võib seetõttu soodustada käärimisprotsessi ja viia kombucha saagise suurenemiseni kiirendatud käärimisajal.
Ultraheli stimuleeritud fermentatsioon näitab suurenenud membraani permeabilisatsiooni ja seeläbi suurenenud massiülekannet. Sonomehaaniline töötlemine ultraheli lainetega perforeerib mikroorganismide rakuseinu ja plasmamembraane (protsess, mida nimetatakse sonoporatsiooniks). Mõned rakud võivad olla isegi rebenenud. Need häiritud rakud vabastavad kasvu soodustavaid tegureid, nagu vitamiinid, nukleotiidid, aminohapped ja ensüümid, mis võivad stimuleerida nii rakuliselt tervete kui ka membraani kahjustatud bakterite kasvu.
Ultraheliravi enne kääritamist, samuti viivitus- ja logaritmifaasis näitas kõige silmapaistvamat mõju bakterite kasvu stimuleerimisele.

Ultrahelitöötluse eelised Kombucha kääritamisel

Kuidas ultraheli soodustab käärimisprotsessi ja aitab toota paremat kombuchat, taimseid fermente, koji jne? Sonikatsioon intensifitseerib kääritamist mitmel viisil, mida on näidatud allpool kääritatud kombucha kontekstis. Kombucha on kääritatud jook, mida traditsiooniliselt valmistatakse magustatud tee ning bakterite ja pärmi sümbiootilise kultuuriga (SCOBY). Lahjendatud puuviljapüreed annavad kombucha tootmiseks toitainerikka ja maitsva aluse. Allpool saate teada, kuidas ultraheliuuring soodustab

• Suurenenud massiülekanne: Ultraheli lained tekitavad vedelikus mikroskoopilisi kavitatsioonimulle, mis viivad mikrovoolu, vedelate düüside ja turbulentside moodustumiseni. See agitatsioon suurendab massiülekannet, suurendades fermentatsiooni eest vastutavate mikroorganismide ja söötmes olevate toitainete vahelist kontakti. Selle tulemusena imenduvad fermenteerivad mikroorganismid toitaineid tõhusamalt, mis viib kiirenenud käärimiskiiruseni.
• Rakkude häired: Sonikaatorid on tuntud rakkude lüüsi ja ekstraheerimise efektiivsuse poolest. Toidu kääritamisel häirivad sonikaatorid mikroobide rakuseinu, vabastades rakusiseseid ensüüme ja metaboliite, mis võivad veelgi katalüüsida fermentatsioonireaktsioone. See häire suurendab lõhna- ja maitseühendite, vitamiinide ja orgaaniliste hapete vabanemist mikroobirakkudest, aidates kaasa kääritatud toote maitse keerukusele ja toitainerikkusele. Ultraheli kääritatud seabuckthorn kombuchas võib mõõta oluliselt suuremat fenoolsete ühendite fraktsiooni. (vrd Dornan et al., 2020)
• Toitainerikaste fermentatsioonisubstraatide valmistamine: Ultraheli ekstraheerimine aitab valmistada fermentatsioonisubstraati, mis pakub mikroobide seedimiseks palju toitaineid kättesaadavas vormis. See tähendab, et ultraheliga töödeldud fermentatsioonisubstraatides (nt puu- ja köögiviljapüreedes) vabanevad bioaktiivsed ühendid, nagu tärklised ja suhkrud, taimerakkude rakusisesest maatriksist. Mikroobid võivad substraadil kergesti toituda, mis kiirendab ja lühendab käärimisprotsessi. Sama kehtib ka polüfenoolide, flavonoidide ja vitamiinide kohta, mis vabanevad rakusisestest maatriksitest ja aitavad kaasa kääritatud toidu või jookide üldisele toiteväärtusele.
• Tõhustatud ensüümi aktiivsus: Sonikatsioon aktiveerib või suurendab teatud fermentatsiooniprotsessides osalevate ensüümide aktiivsust. Näiteks suurendab see tsellulaasi ja amülaasi aktiivsust, ensüüme, mis on olulised komplekssete süsivesikute lagundamiseks lihtsamateks suhkruteks, mida seejärel kääritavad kombucha kultuuris esinevad mikroorganismid.
• Parem homogeensus: Kuna ultrahelitöötlusjõud põhjustab alati segamist ja segamist, tagab ultraheliravi fermentatsioonisegu parema homogeniseerimise, mille tulemuseks on toitainete ja mikroorganismide ühtlane jaotumine kogu söötmes. See ühtlus soodustab järjepidevat käärimiskineetikat ja soovitavate sensoorsete omadustega kvaliteetse kombucha toote tootmist.

Mikroobide kasvu ultraheli stimuleerimine on kõige tõhusam, kui ultraheli rakendatakse enne kääritamist või viivitus- ja logaritmifaasis.

Juhtumiuuring: õunamahla kääritamise ultraheli stimuleerimine

Uuringud näitasid, et ultraheli töötlemine õunamahla kääritamise ajal viivitusega ja logaritmilistes faasides soodustas mikroobide kasvu ja õunhappe intensiivistunud biotransformatsiooni piimhappeks. Näiteks pärast ultrahelitöötlust viivitusfaasis 0,5 tundi jõudis mikroobide arv ja piimhappesisaldus ultraheliga töödeldud proovides 58,3 W / L juures 7,91 ± 0,01 log CFU / ml ja 133,70 ± 7,39 mg / l, mis olid oluliselt kõrgemad kui ultraheliga töötlemata proovides. Veelgi enam, ultraheliuuringul viivitus- ja logaritmilistes faasides oli keeruline mõju õuna fenoolide, nagu klorogeenhappe, kofeiinhappe, protsüanidiin B2, katehhiini ja gallushape, metabolismile. Ultraheli võib positiivselt mõjutada klorogeenhappe hüdrolüüsi kofeiinhappeks, protsüanidiin B2 transformatsiooni ja gallushappe dekarboksüülimist. Orgaaniliste hapete ja vabade aminohapete metabolism ultraheliga töödeldud proovides oli statistiliselt korrelatsioonis fenoolse ainevahetusega, mis tähendab, et ultraheli võib olla kasulik fenoolide derivatsioonile, parandades orgaaniliste hapete ja aminohapete mikroobide metabolismi. (vrd Wang et al., 2021)

Juhtumiuuring: ultraheli täiustatud sojapiima kääritamine

(2012) uuris ultraheli mõju laktobatsillide tüvede (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) metaboolsele efektiivsusele sojapiima kääritamise ajal. Täheldati, et ultraheliravi läbib bakterite rakumembraane. Läbilaskvad rakumembraanid parandasid toitainete internaliseerimist ja sellele järgnenud kasvu suurenemist (P ≺ 0,05). Ultrahelitöötluse suurem amplituud ja pikem kestus soodustasid laktobatsillide kasvu sojapiimas, kusjuures elujõulised arvud ületasid 9 log CFU / ml. Laktobatsillide rakusiseseid ja rakuväliseid β-glükosidaasi spetsiifilisi tegevusi suurendati ka ultraheliga (P ≺ 0,05), mis viis isoflavoonide biokonversiooni suurenemiseni sojapiimas, eriti genistiinis ja malonüül-genistiinis. Selle uuringu tulemused näitavad, et laktobatsillide rakkude ultraheliravi soodustab (P ≺ 0,05) rakkude β-glükosidaasi aktiivsust suurenenud (P ≺ 0,05) isoflavoonglükosiidide biokonversiooni kasuks bioaktiivseteks aglükoonideks sojapiimas. (vrd Ewe et al., 2012)

Skaneerivad laktobatsillide elektronmikrograafid ilma ravita (A) ja ultraheliga töödeldud laktobatsille 60% amplituudiga 3 min (B). Ringid, mis näitavad rebenenud rakke ja pooridega rakke.
(Uuring ja pildid: ©Ewe et al., 2012)

Toitaineühendite ning lõhna- ja maitseainete ekstraheerimine Kombuchas ja kääritatud jookides

Kääritatud tee, mahl ja köögiviljajoogid, nt kääritatud õuna- või mooruspuumahl või puuviljadest infundeeritud kombuchad, saavad ultraheliravist oluliselt kasu maitse- ja toitainete poolest. Ultraheli lained häirivad taimsete materjalide rakulisi struktuure ja vabastavad rakusiseseid ühendeid, nagu maitseained, polüfenoolid, antioksüdandid ja flavonoidid. Samal ajal pakub ultraheli homogeniseerimine ühtlaselt hajutatud ja emulgeeritud jooki, mis takistab faaside eraldamist ja pakub tarbijatele atraktiivset välimust. Näete näidet ultraheliga töödeldud astelpaju marja kombuchast ilma faaside eraldamiseta võrreldes allpool toodud töötlemata versiooniga.
Loe lähemalt ultraheli maitse ja toitainete ekstraheerimise kohta!

Juhtumiuuring: ultraheli säilinud kombucha

Ultraheliravi võib mikroobe mõjutada, stimuleerides või inaktiveerides neid. Ultrahelitöötlus mõjutab ka ensüüme: Ultraheli võib muuta ensüümide, substraatide ja nende reaktsioonide omadusi. Neid madala sagedusega ultraheli mõjusid kasutatakse toiduainete töötlemisel mittetermilise alternatiivina toidu ja jookide pastöriseerimiseks. Sonikatsioon pakub täpset kontrolli protsessi parameetrite üle, nagu amplituud, aeg, temperatuur ja rõhk, mis võimaldab mikroorganismide sihipärast inaktiveerimist. Mikroobse koormuse inaktiveerimine kombuchas ja kääritatud jookides võimaldab suurendada säilivusaega ja toote stabiilsust. Mikroobide ja ensüümide vähenemine hõlbustab lõpptoote pikema säilivusaja tõttu kaubanduslikku turustamist. Ultraheli on mittetermiline pastöriseerimismeetod, mida kasutatakse juba kaubanduslikus toiduainete töötlemises, näiteks mahlade pastöriseerimisel. Eriti suuremate amplituudide korral inaktiveerib ultraheli bakterid ja pärmi, kahjustades rakuseinu. Selle tulemuseks on mikroobide aeglasem või peatunud kasv. Näiteks (2018) uuris ultraheli kui piimhappega kääritatud mooruspuu mahla mittetermilise pastöriseerimise strateegiat. Ultraheliga töödeldud kääritatud mooruspuu mahlal oli suurem fenoolsete ühendite sisaldus (1700,07 ± 2,44 μg/ml) kui kontrollrühmal, töötlemata kääritatud mooruspuu mahlal. "Individuaalsete mittetermiliste ravimeetodite hulgas põhjustas ultraheliuuring märkimisväärse (p < 0.05) piimhappega kääritatud mooruspuu mahla fenoolsete ja antioksüdantsete omaduste tõus võrreldes impulssvalgusraviga." (Kwaw et al., 2018) Kuigi kombucha on jook, mis on tuntud oma elukultuuride poolest, saab mikroobide kontrollitud redutseerimist kasutada kaubanduslikult levitatavate kombucha jookide säilivusaja pikendamiseks.
Regulaarne termiline pastöriseerimine tapab kõik elavad pärmid ja bakterid, mis tavaliselt kombuchas esinevad ja on selle tervist edendava mõju üks peamisi tegureid. Ultraheli pastöriseerimine on mittetermiline säilitusmeetod, mida saab kasutada mikroobide arvu vähendamiseks või mikroorganismide täielikuks kõrvaldamiseks. See tähendab, et kaubanduslikud tootjad saavad ultraheli rakendada madalamate amplituudidega ja lühemate perioodide jooksul, et vähendada bakterite ja pärmi arvu ilma täielikult kõrvaldamata. Seega on kombuchas endiselt elukultuure, kuigi neid on vähem, nii et säilivusaeg ja säilitusajad paranevad.

Teaduslikult tõestatud tulemused ultraheliga töödeldud kombuchas

(2020) uuris madalsagedusliku ultraheli mõju merepõhja marjadega valmistatud kombuchale, kasutades sonikaatorit UIP500hdT. Uurimisrühm võib näidata ultraheliuuringu mitmekordset kasulikku mõju astelpaju marja valmistamisele ja sellele järgnevale kombucha kääritamisele.

Ultraheli astelpaju marja ekstraheerimine

Värskete tervete astelpaju marjade (tuntud ka kui sanddorne; H. rhamnoides cv. Sunny) ultrahelitöötlus püreestati Vitamixi segistiga 2 minutit. Lisati ja segati dH2O maht, mis võrdub 30% -ga algsest püree mahust. Ultraheli (90 W, 20 kHz, 10 min) rakendati 200 ml lahjendatud püree abil, kasutades UIP500hdT ultraheli protsessorit (vt pilti vasakul). Raviaeg valiti toitainete optimeerimiseks ja proovi värskes olekus hoidmiseks. Ultraheli ekstraheerimise tulemused näitavad märkimisväärset (P ≺ 0,05) suurenemist 10% ekstraheerimise saagisega paberimassist (19,04 ± 0,08 kuni 20,97 ± 0,29%) ja 7% seemnete puhul (14,81 ± 0,08 kuni 15,83 ± 0,28%). See õli saagikuse suurenemine tõstab esile ultrahelitöötluse funktsionaalsust kui tõhusat ja rohelist tehnoloogiat tooraine väärtuse maksimeerimiseks. Ultraheli ekstraheerimine astelpaju marjadest tõi kaasa suurema õli saagise ja vähendas töötlemisaega, energiatarbimist ja ohtlike lahustite vältimist.

Juhtumiuuring: astelpaju marja kombucha ultraheli homogeniseerimine

Ultraheliga töödeldud astelpaju (sanddorne) marja kombucha näitas toote oluliselt paremat stabiilsust. Ladustamise 21. päevaks jäi ultraheliga töödeldud marja kombucha homogeenseks. Asjaolu, et ultraheliga töödeldud marja kombuchas ei täheldatud sünereesi kogu uuringu jooksul (21 päeva, vt pilti allpool), näitab, et ainuüksi ultraheli on tõhus emulgeerimismeetod, mis suudab toota toote stabiilsust ja vältida faaside eraldumist.

Seabuckthorn püree (P) ilma ultraheliravita ja ultraheliraviga (P + US) 0. ja 21. päeval.
Uuring ja pilt:©Dornan et al., 2020.

Ultraheli kääritamise peatamiseks

Tehti neli kombucha proovi: K (kombucha), K+US (kombucha + ultraheli), K+S (kombucha + sahharoos) ja K+S+US (kombucha + sahharoos + ultraheli). Kõigi proovide valmistamiseks kasutati 200 ml astelpajupüreed (P) või P+US ja 12,5 g SCOBY-d. K koosnes P-st ja SCOBY-st. K+US koosnes P+US ja SCOBY. K+S koosnes P-st, 15,0 g sahharoosist ja SCOBY-st. K+S+US koosnes P+US-st, 15,0 g sahharoosist ja SCOBY-st. Kõik proovid jäeti viieks päevaks toatemperatuuril pimedas kohas käärima. Teine ultrahelitöötlus (90 W, 20 kHz, 10 min) rakendati K + US ja K + S + USA-le, et peatada käärimine 5. päeval.

Ultraheli säilitamise mõju Kombuchale

Astelpaju kombucha puhul vähendas ultrahelitöötlus esialgset mikroobide koormust 2,6 log CFU / ml võrra, peatades seeläbi käärimisprotsessi valitud ajal, et vältida liigset käärimist. Lisaks aitab kontrollitud mikroobide redutseerimine pikendada lõpptoote säilivusaega ja stabiilsust, mis hõlbustab kombucha kaubanduslikku turustamist.
Loe lähemalt ultraheli kui mittetermilise mahla pastöriseerimise meetodi kohta!

Üldised tulemused ultraheliga töödeldud kombucha

Ultraheli vähendas esialgset mikroobikoormust 2,6 log CFU / ml võrra, suurendas ORAC väärtust 3% ja suurendas vees lahustuvuse indeksit (WSI) 40% (6,64-lt 9,29 g/g) ilma sünereesita. Selle uuringu tulemused näitavad, et ultraheli rakendamine võib kääritamise ajal suurendada fenoolset funktsionaalsust ja on võimeline sünereesi vähendamine, õli saagise suurendamine, mikroobide koormuse vähendamine ja ORAC-i suurendamine toiteväärtuse minimaalse vähenemisega. (vrd Dornan et al., 2020)

Ultraheli seadmed täiustatud kombucha pruulimiseks

Hielscher Ultrasonics projekteerib, toodab ja levitab suure jõudlusega ultrasonikaatoreid, ultraheli bioreaktoreid ja tarvikuid, et parandada toiduainetes kasutatavaid kääritamis-, ekstraheerimis- ja pastöriseerimisprotsesse & jookide tootmine. Hielscheri ultraheli toiduainete töötlemise süsteeme kasutatakse mitmesugustes rakendustes, mis on ohutud, usaldusväärsed ja kulutõhusad tehnoloogiad kvaliteetsete toitude ja jookide tootmiseks. Kõigi Hielscheri ultraheli protsessorite paigaldamine ja kasutamine on lihtne: Nad vajavad vaid vähe ruumi, neid saab kergesti moderniseerida olemasolevatesse töötlemisrajatistesse.
Hielscher Ultrasonics on pikaajaline kogemus võimsuse ultraheli rakendamisel toidus & joogitööstus ja paljud teised tööstusharud. Meie ultraheli protsessorid on varustatud kergesti puhastatavate (puhas kohapeal CIP / steriliseerimine kohapeal SIP) sonotroodide ja voolurakkudega (märjad osad). Hielscheri ultraheli’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Mikroorganismide stimuleerimiseks või inaktiveerimiseks on oluline amplituudide täpne häälestamine ja võimalus vahetada madala ja kõrge amplituudi vahel. Seega võib sama ultrasonikaatorit kasutada kas fermentatsiooni suurendavate mikroobide stimuleerimiseks või pastöriseerimiseks mõeldud mikroorganismide inaktiveerimiseks.
Tipptasemel tehnoloogia, suure jõudlusega ja keerukas tarkvara teeb Hielscheri ultraheli’ usaldusväärsed tööhobused teie toidu käärimisprotsessis. Väikese jalajälje ja mitmekülgsete paigaldusvõimalustega saab Hielscheri ultrasonikaatoreid hõlpsasti integreerida või retro-paigaldada olemasolevatesse tootmisliinidesse.

Protsessi standardimine Hielscheri ultraheliga

Toiduks ettenähtud tooteid tuleks toota vastavalt heale tootmistavale ja standarditud töötlemisspetsifikatsioonidele. Hielscher Ultrasonics'i digitaalsed ekstraheerimissüsteemid on varustatud intelligentse tarkvaraga, mis muudab ultrahelitöötluse protsessi täpse seadistamise ja juhtimise lihtsaks. Automaatne andmete salvestamine kirjutab kõik ultraheli protsessi parameetrid, nagu ultraheli energia (kogu- ja netoenergia), amplituud, temperatuur, rõhk (kui temp ja rõhuandurid on paigaldatud) sisseehitatud SD-kaardile kuupäeva ja kellaajatempliga. See võimaldab teil läbi vaadata iga ultraheli töödeldud partii . Samal ajal on tagatud reprodutseeritavus ja pidevalt kõrge toote kvaliteet.
Hielscher Ultrasonics’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Palun võtke meiega ühendust, et saada lisateavet meie ultraheli pastöriseerimissüsteemide omaduste ja võimaluste kohta. Meil oleks hea meel teiega teie taotlust arutada!

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest: