مالت سازی اولتراسونیک و جوانه زنی مالت
- مالت سازی یک فرآیند زمان بر است: خیساندن و هیدراتاسیون دانه دانه زمان زیادی می برد و به نتایج عمدتا ناهموار می رسد.
- با امواج فراصوت ، سرعت جوانه زنی ، سرعت و عملکرد جو را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید.
تولید مالت
دانه مالت / مالت به طور گسترده ای برای تهیه آبجو، ویسکی، شیک مالت، سرکه مالت و همچنین افزودنی های غذایی استفاده می شود. در طی فرآیند مالت سازی، دانه خشک شده (به عنوان مثال جو) در آب خیس می شود تا جوانه زنی شروع شود. در طول جوانه زنی آنزیم های موجود آزاد می شوند ، آنزیم های جدید تولید می شوند و دیواره های سلولی آندوسپرم شکسته می شوند تا محتویات سلولی آنها آزاد شود و همچنین مقداری از پروتئین ذخیره شده را به اسیدهای آمینه تجزیه کند. هنگامی که درجه معینی از جوانه زنی به دست آمد ، روند جوانه زنی با یک فرآیند خشک شدن متوقف می شود. با مالت کردن دانه ها ، آنزیم ها – یعنی α-آمیلاز و β-آمیلاز – مورد نیاز برای اصلاح نشاسته دانه به قند توسعه می یابد. انواع مختلف قند شامل گلوکز مونوساکارید ، دی ساکارید مالتوز ، مالتوتریوز تری ساکارید و قندهای بالاتر به نام مالتودکسترین است. خیساندن و جوانه زنی دانه کاملا زمان بر است، با توجه به اینکه خیساندن 1-2 روز طول می کشد و جوانه زنی 4-6 روز دیگر طول می کشد. این باعث می شود تولید مالت زمان بر و گران باشد.
جو جوانه زنی
التراسونیک بهبود مالت
راه حل: فراصوت
- فراصوت باعث بهبود ظرفیت جوانه زنی و سرعت دانه های جو می شود.
اثرات سونوگرافی:
- خیساندن سریعتر و بهتر
- جوانه زنی سریعتر
- جوانه زنی کامل تر
- فعال سازی آنزیم ها
- نرخ استخراج بالاتر
- مالت با کیفیت بالا
این اثرات اولتراسونیک آغاز شده توسط بهبود فعالیت آنزیمی و شکاف های میکرو ناشی از خلا سازی آلتراسونیک روی دانه. دانه جو می تواند آب بیشتری را در مدت زمان کوتاه تری جذب کند که منجر به افزایش قابل توجه می شود هیدراتاسیون بهبود یافته از دانه ها. هیدراتاسیون سریع و حتی جوانه زنی برای کیفیت مالت سازی خوب مهم است زیرا بذرهای جوانه نخورده مستعد آسیب باکتریایی و قارچی هستند.
مالت سازی یک فرآیند پیچیده است که شامل آنزیم های زیادی است. مهمترین آنها عبارتند از α-آمیلاز، β-آمیلاز، α-گلوکوزیداز و دکسترین محدود. در طول مالت سازی، جو تحت یک فرآیند جوانه زنی طبیعی ناقص قرار می گیرد که شامل یک سری تخریب آنزیم آندوسپرم هسته جو است. در نتیجه تخریب این آنزیم ، دیواره های سلولی آندوسپرم تخریب می شوند و گرانول های نشاسته از ماتریس آندوسپرمی که در آن تعبیه شده اند آزاد می شوند. اولتراسونیک آنزیم ها را فعال می کند و میزان استخراج مواد داخل سلولی، به عنوان مثال نشاسته، پروتئین ها را بهبود می بخشد. مولکول های آرابینوکسیلان تمایل به تشکیل سنگدانه های ماکرومولکولی در محلول های پلی ساکارید رقیق دارند. امواج فراصوت کمک می کند تا برای کاهش سنگدانه های پلی ساکاریدها به طور موثر. با تخریب نشاسته پلی ساکارید ، کربوهیدرات های قابل تخمیر تولید می شوند. چنین کربوهیدرات هایی در مرحله تخمیر تولید آبجو به الکل تبدیل می شوند.
تمام این اثرات مافوق صوت بر فرآیندهای بیوشیمیایی در طول مالت سازی منجر به یک زمان جوانه زنی کوتاه تر و یک سرعت جوانه زنی / عملکرد بالاتر. کوتاه شدن دوره جوانه زنی منجر به معنی داری می شود مزایای تجاری برای صنعت مالت سازی و آبجوسازی.
یلداگارد و همکاران (2008) نشان داده است که اولتراسونیک “این پتانسیل را دارد که در فرآیندهای مالت سازی به عنوان روشی برای تصفیه بذرها برای کاهش دوره جوانه زنی و بهبود درصد جوانه زنی کل استفاده شود.”
جوانه زنی سریعتر توسط فراصوت
پروتکل پرایمینگ دانه جو التراسونیک
دانه جو Hordeum vulgare (9٪ رطوبت؛ به مدت 3 ماه پس از برداشت در دمای اتاق نگهداری می شود)
دستگاه اولتراسونیک UP200H (200W، 24kHz) مجهز به sonotrode S3 (شکل شعاعی، قطر 3 میلی متر، حداکثر عمق غوطه وری 90 میلی متر)
پروتکل:
نوک شاخ تقریبا 9 میلی متر در محلول فرآیندی متشکل از آب و دانه جو غوطه ور شد. تمام آزمایش ها بر روی نمونه های (10 گرم بذر جو) پراکنده در 80 میلی لیتر آب لوله کشی با فراصوت مستقیم (سیستم پروب) در توان ورودی 20، 60 و 100 درصد با هم زدن یا تکان دادن اضافی انجام شد. این برای جلوگیری از امواج ایستاده یا تشکیل مناطق آزاد جامد برای توزیع یکنواخت امواج اولتراسونیک استفاده شد. دستگاه اولتراسونیک با استفاده از کنترل چرخه کار، به منظور کاهش تشکیل رادیکال های آزاد به حالت ضربان تنظیم شد. چرخه برای تمام آزمایش ها 50 درصد تعیین شد. محلول در دمای ثابت 30 درجه سانتیگراد به مدت 5، 10 و 15 دقیقه پردازش شد.
نتیجه:
درمان های اولتراسونیک منجر به هیدراتاسیون بالاتر و جوانه زنی سریعتر در زمان کوتاه تر می شود.
بیشترین جوانه زنی بذر (حدود 100 درصد) در تنظیم توان 100 درصد ثبت شد. برای دانه های فراصوت به مدت 5، 10 و 15 دقیقه در قدرت کامل (تنظیم قدرت 100٪ دستگاه)، میزان جوانه زنی از ~ 93.3٪ (دانه های غیر فراصوتی) به 97.2٪ ، 98٪ و 99.4٪ به ترتیب افزایش یافت. این نتایج ممکن است به اثرات مکانیکی ناشی از کاویتاسیون ناشی از اولتراسونیک افزایش جذب آب توسط دیواره های سلولی نسبت داده شود. فراصوت افزایش انتقال جرم و تسهیل نفوذ آب از طریق دیواره سلولی به داخل سلول. فروپاشی حباب های کاویتاسیون در نزدیکی دیواره های سلولی ساختار سلول را مختل می کند و با توجه به جت های مایع اولتراسونیک ، انتقال جرم خوبی را امکان پذیر می کند.
این روش زمان مورد نیاز برای شروع جوانه زنی بذرها را به میزان قابل توجهی کاهش داد. ریشه های مو در نمونه های تیمار شده سریعتر ظاهر شدند و در مقایسه با دانه های غیر فراصوت به وفور رشد کردند. هنگام استفاده از جو که به شرح بالا درمان شد، دوره جوانه زنی از 7 روز معمول به 4 تا 5 روز (بسته به توان اولتراسونیک و زمان نوردهی) کاهش یافت. علاوه بر این، میانگین زمان جوانه زنی از 66/6 روز برای تنظیم توان 20 درصد به 04/4 روز برای تنظیم توان اولتراسونیک 100 درصد پس از زمان پردازش 15 دقیقه کاهش یافت. تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده نشان می دهد که میزان جوانه زنی و میانگین زمان جوانه زنی به طور قابل توجهی تحت تأثیر تنظیمات مختلف قدرت اولتراسونیک در طول test جوانه زنی قرار گرفته است. تمام آزمایش ها منجر به افزایش جوانه زنی بذر جو در مقایسه با شاهد بدون فراصوت شد (شکل 1). حداکثر میانگین زمان جوانه زنی برای تنظیم توان 20 درصد و کمترین میانگین زمان جوانه زنی برای تنظیم توان 100 درصد ثبت شد (شکل 2).
سرعت جوانه زنی و عملکرد بالاتر با اولتراسونیک
همچنین ثابت شده است که فراصوت باعث افزایش جوانه زنی بذر نخود، گندم، گوجه فرنگی، فلفل، هویج، تربچه، ذرت، برنج، هندوانه، آفتابگردان و بسیاری دیگر می شود.
تجهیزات اولتراسونیک
Hielscher مافوق صوت تامین قابل اعتماد قدرت بالا ultrasonicators برای آزمایشگاه، نیمکت بالا و استفاده صنعتی. برای بذر و مالت سازی در مقیاس تجاری، ما به شما توصیه می کنیم سیستم های اولتراسونیک صنعتی مانند UIP2000hdT (2 کیلو وات)، UIP4000hdT (4 کیلو وات)، UIP10000 (10 کیلو وات) یا UIP16000 (16 کیلو وات). راکتورهای سلول جریان منیفولد و لوازم جانبی طیف محصولات ما را تکمیل می کنند. تمام سیستم های Hielscher بسیار قوی هستند و برای عملیات 24/7 ساخته شده اند.
برای test و بهینه سازی پرایمینگ و جوانه زنی بذر اولتراسونیک ، ما به شما این امکان را می دهیم که از آزمایشگاه فرآیند اولتراسونیک و مرکز فنی کاملا مجهز ما بازدید کنید!
امروز با ما تماس بگیرید! ما خوشحالیم که در مورد روند شما با شما صحبت می کنیم!
UIP1000hdT
Ultrasonics
- جوانه زنی تسریع شده
- بازده بالاتر
تماس با ما! / از ما بپرسید!
ادبیات/منابع
- گوسوس، S. J.; سامارا ، N. H. ; القداح، ا. م.; عثمان، م. ا. (1389): افزایش جوانه زنی بذر چهار گونه زراعی با استفاده از تکنیک اولتراسونیک. کشاورزی تجربی, 46/02, 1389. 231-242.
- نیلسون ، فریدا (2009): بررسی ترکیب پروتئین جو طی فرایند دم کردن آبجو با استفاده از SE-HPLC. پروژه مدرک در دانشگاه کالمار، دانشکده علوم طبیعی محض و کاربردی، سوئد کار می کند.
- یلداگرد، مریم; مرتضوی، سیدعلی; طباطبایی، فریده (1387): (1401). کاربرد امواج فراصوت به عنوان یک تکنیک پرایمینگ برای تسریع و افزایش جوانه زنی بذر جو: بهینه سازی روش با رویکرد تاگوچی. J. Inst. دم کردن. 114(1), 2008. 14-21.
- یلداگرد، مریم; مرتضوی، سیدعلی; طباطبایی، فریده (1386): اثربخشی تیمار امواج فراصوت بر تحریک جوانه زنی دانه جو و فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز آن. مجله بین المللی مهندسی بیولوژیکی، زیست مولکولی، کشاورزی، غذا و بیوتکنولوژی 1/10، 2007.
حقایقی در مورد جو & مالت
فرآیند مالت سازی
در مالت سازی دانه غلات جوانه می زند و شامل سه مرحله خیساندن ، جوانه زنی و کوره زنی است. در حین خیساندن ، آب به دانه هایی اضافه می شود که آنزیم ها را فعال می کنند. خیساندن معمولی 1-2 روز طول می کشد. پس از 1-2 روز دانه های جو به محتوای آب 40-45٪ رسیده اند. در این مرحله جو از آب خیساندن خارج شده و جوانه زنی آغاز می شود.
در طول جوانه زنی چندین آنزیم تشکیل یا فعال می شوند که بعدا در فرآیند له کردن ضروری هستند. β-گلوکان ها توسط اندو-β-1،4-گلوکاناز و اندو-β-1،3-گلوکاناز تجزیه می شوند. اندو-β-1،4-گلوکاناز در حال حاضر در جو وجود دارد، اما اندو-β-1،3-گلوکاناز فقط در مالت وجود دارد. از آنجا که β-گلوکان ها ژل تشکیل می دهند و در نتیجه می توانند مشکلاتی را در فیلتراسیون ایجاد کنند ، محتوای بالای β-گلوکاناز و محتوای کم β-گلوکان در مالت مطلوب است. محتوای نشاسته کاهش می یابد و محتوای قند در طول جوانه زنی افزایش می یابد و نشاسته توسط α-آمیلاز و β-آمیلاز تجزیه می شود. هیچ آمیلاز α در جو وجود ندارد. در حین جوانه زنی تولید می شود ، در حالی که β-آمیلاز در حال حاضر در جو وجود دارد. پروتئین ها نیز در هنگام جوانه زنی تخریب می شوند. پپتیدازها 35 تا 40 درصد پروتئین ها را به مواد محلول تجزیه می کنند. پس از 5 تا 6 روز جوانه زنی به پایان می رسد و فرآیندهای زندگی آن با کوره غیرفعال می شود. در کوره آب با عبور هوای گرم از مالت خارج می شود. این جوانه زنی و تغییرات را متوقف می کند و در عوض ترکیبات رنگی و طعم توسط واکنش های میلارد تشکیل می شوند.
آنزیم های موجود در مالت سازی & فرآیند دم کردن
مهم ترین آنزیم های هیدرولیز نشاسته در جو آنزیم های α-آمیلاز و β-آمیلاز هستند که هیدرولیز نشاسته را به قندها کاتالیز می کنند. آمیلاز پلی ساکاریدها یعنی نشاسته را به مالتوز تجزیه می کند. β-آمیلاز قبل از جوانه زنی به صورت غیرفعال وجود دارد، در حالی که α-آمیلاز و پروتئازها پس از شروع جوانه زنی ظاهر می شوند. از آنجایی که α-آمیلاز می تواند در هر نقطه از بستر عمل کند، نسبت به β-آمیلاز سریعتر عمل می کند. β-آمیلاز هیدرولیز پیوند گلیکوزیدی دوم α-1,4 را کاتالیز می کند و دو واحد گلوکز / مالتوز را به طور همزمان قطع می کند.
آنزیم های دیگر مانند پروتئازها پروتئین های موجود در دانه را به اشکال تجزیه می کنند که می تواند توسط مخمر استفاده شود. بسته به زمانی که فرآیند مالت سازی متوقف می شود ، نسبت نشاسته / آنزیم ترجیحی دریافت می شود و تا حدی نشاسته را به قندهای قابل تخمیر تبدیل می کند. مالت همچنین حاوی مقادیر کمی از قندهای دیگر مانند ساکارز و فروکتوز است که محصول اصلاح نشاسته نیستند اما قبلا در دانه بودند. تبدیل بیشتر به قندهای قابل تخمیر در طول فرآیند له کردن حاصل می شود.
هیدرولیز نشاسته
در طی هیدرولیز آنزیمی، آنزیم ها فرآیند ساکاریفیکاسیون را کاتالیز می کنند، به این معنی که کربوهیدرات ها (نشاسته) به مولکول های قند تشکیل دهنده آن شکسته می شوند. با هیدرولیز، منبع انرژی (نشاسته) به قندهایی تبدیل می شود که توسط جوانه برای رشد مصرف می شود.
پروتئین های موجود در جو
جو دارای محتوای پروتئین 8 تا 15 درصد است. پروتئین های جو اساسا به کیفیت مالت و آبجو کمک می کنند. پروتئین های محلول برای حفظ و پایداری سر آبجو مهم هستند.
آرابینوکسیلان ها و β-گلوکان در جو
آرابینوکسیلان ها و β-گلوکان فیبرهای غذایی محلول هستند. عصاره های مالت می توانند حاوی سطوح بالایی از آرابینوکسیلان باشند که می تواند در طول فیلتراسیون مشکلاتی ایجاد کند زیرا عصاره های چسبناک ممکن است عملکرد فرآیندهای دم کردن را به طور قابل توجهی بدتر کنند. برای فرآیند دم کردن، محتوای بالای β-گلوکان در جو ممکن است منجر به تخریب ناکافی دیواره های سلولی شود که به نوبه خود مانع انتشار آنزیم ها، جوانه زنی و بسیج ذخایر هسته می شود و در نتیجه عصاره مالت را کاهش می دهد. گلوکان β باقیمانده همچنین ممکن است منجر به مخمر بسیار چسبناک شود و باعث ایجاد مشکل فیلتراسیون در کارخانه آبجوسازی شود و ممکن است در بلوغ آبجو شرکت کند و باعث مه سرما شود. آرابینوکسیلان ها در دیواره های سلولی جو، جو، گندم، چاودار، ذرت، برنج، سورگوم و ارزن یافت می شوند. قابلیت استخراج هر دو arabinoxylans و β-گلوکان به طور قابل توجهی با فراصوت افزایش می یابد.
آنتی اکسیدان های موجود در جو
جو حاوی بیش از 50 پروآنتوسیانیدین از جمله الیگومریک و پلیمری فلاوان-3-ال ، کاتچین و گالوکاتچین است. پروآنتوسیانین دیمریک B3 و پروسیانیدین B3 فراوان ترین آنها در جو هستند.
آنتی اکسیدان ها به دلیل توانایی خود در به تاخیر انداختن یا جلوگیری از واکنش های اکسیداسیون و واکنش های رادیکال های آزاد اکسیژن شناخته شده اند، که باعث می شود آنها در فرآیند مالت سازی و دم کردن مهم باشند. آنتی اکسیدان ها (مانند سولفیت ها، فرمالدئید، آسکوربات) به عنوان مواد افزودنی در فرآیند دم کردن به منظور بهبود پایداری طعم آبجو استفاده می شوند. حدود 80 درصد از ترکیبات فنلی موجود در آبجو از مالت جو مشتق شده است.