Nopeampaa idätystä ultraäänellä

Idut ovat suosittua terveysruokaa, jossa on runsaasti vitamiineja, proteiineja, kivennäisaineita ja antioksidantteja. Idätysprosessi on kuitenkin työläs ja aikaa vievä. Siementen aktivointi ultraäänellä lisää itävyyttä, nopeuttaa idätysprosessia, parantaa ravintoainekoostumusta ja edistää terveiden taimien kasvua. Siementen ultraääniliotus ja itävyyttä edistävä esikäsittely ovat ihanteellinen menetelmä idätyskapasiteetin kasvattamiseen.

Siementen, viljojen ja palkokasvien idätys

Idut ovat sinimailasen, apilan, auringonkukan, parsakaalin, sinapin, retiisin, valkosipulin, tillin, kurpitsan, mantelien, viljojen (esim. vehnänjyvien, kvinoan, ohran, rukiin, tattarin, durran ja hirssin), palkokasvien (esim. maapähkinöiden, herneiden, kikherneiden ja linssien) sekä erilaisten papujen, kuten mungpapujen, kidneypapujen, pintopapujen, pienten valkoisten papujen ja soijapapujen, itäneitä siemeniä. Koska idut sisältävät runsaasti kasviravintoaineita, kuten proteiineja, vitamiineja, kivennäisaineita ja antioksidantteja, mutta vähän kaloreita, rasvaa ja natriumia, niitä pidetään yleisesti ”terveysruokana” ja ”superruokana”. Itujen sisällyttäminen päivittäiseen ruokavalioon auttaa ravitsemaan elimistöä kuidulla, vitamiineilla, kivennäisaineilla ja muilla terveyttä edistävillä kasviravintoaineilla.
Itujen ja mikroversojen ravintoaineiden biologinen hyötyosuus: Viljat ja palkokasvit sisältävät erilaisia antiravintoaineita, jotka haittaavat ruoansulatusta ja heikentävät mikroravintoaineiden ja kivennäisaineiden biologista hyötyosuutta. Esimerkiksi viljoissa ja palkokasveissa esiintyvät trypsiinin estäjät heikentävät proteiinien sulavuutta ja fytaatit kivennäisaineiden imeytymistä. Trypsiinin estäjät haittaavat ruoansulatusentsyymi trypsiinin toimintaa, minkä vuoksi ravinnon proteiinit eivät pilkkoudu kunnolla eivätkä imeydy elimistöön.
Siksi itämistä ja idätystä käytetään näiden antiravintoaineiden inaktivoimiseen. Idätyksen aikana ravintoaineiden ja fytokemikaalien tuotantoreitit käynnistyvät ja entsyymit aktivoituvat. Näin idätetyt siemenet ja palkokasvit tarjoavat laajan valikoiman elimistön käyttöön vapautuvia ravintoaineita.
Itämisen ja idätyksen aikana siemenissä aktivoituvat sisäsyntyiset entsyymit, kuten α‐amylaasi, pullulanaasi, fytaasi ja muut glukosidaasit. Nämä entsyymit hajottavat ravitsemusta heikentäviä tekijöitä ja pilkkovat monimutkaisia makroravintoaineita yksinkertaisiin ja helpommin sulaviin muotoihin.
Idut ovat täynnä terveyttä edistäviä ravintoaineita, kuten proteiineja, klorofylliä, vitamiineja, kivennäisaineita, entsyymejä, aminohappoja ja fytokemikaaleja. Esimerkiksi parsakaalin itujen tiedetään sisältävän erittäin runsaasti sulfurophane-yhdistettä. Kypsiin parsakaalin kukintoihin verrattuna idätetyt parsakaalin siemenet sisältävät 50 kertaa enemmän sulfurophane-yhdistettä.

Idätysmenettely

Itujen kasvatus on työlästä ja aikaa vievää. Idätysprosessin aikana hygienia ja puhtaat olosuhteet ovat ratkaisevan tärkeitä mikrobikontaminaation ja pilaantumisen estämiseksi. Ultraäänellä tehostettu liotus, itäminen ja idätys nopeuttavat ravinteikkaiden ja elinvoimaisten itujen ja taimien kasvatusta ja kasvua.

Tehostettua itujen ja mikroversojen kasvatusta ultraäänellä

Ultraääniliotus, ultraäänellä tehostettu itäminen ja idätys tehostavat itujen ja mikroversojen kasvatusprosessia. Idätys on työläs ja aikaa vievä prosessi, joka on altis homeiden ja bakteerien aiheuttamalle pilaantumiselle. Koska siemenet viettävät huomattavan ajan vedessä (liotusvaiheessa) ja erittäin kosteassa ympäristössä (idätysvaiheessa), mikrobikontaminaation ja pilaantumisen riski on hyvin suuri. Pilaantuneiden itujen ja mikroversojen nauttiminen aiheuttaa vakavan ruokamyrkytyksen. Ultraääniliotus ja ultraäänellä tehostettu itäminen lyhentävät liotus- ja idätysaikaa. Koska siemenet itävät ja kasvavat nopeammin, niiden oleskeluaika erittäin kosteissa ympäristöissä lyhenee. Näin mikrobien kasvulle ja pilaantumiselle jäävä aika minimoidaan. Ultraäänellä tehostettu idätys paitsi tehostaa idätysprosessia myös vähentää kontaminaation riskiä.
Lisäksi useat tutkimukset ovat osoittaneet, että ultraäänellä liotetut ja idätetyt idut erottuvat edukseen paremmalla ravintoainekoostumuksellaan, kuten suuremmilla proteiini-, vitamiini- ja kasviravintoainepitoisuuksilla, verrattuna tavanomaisesti idätettyihin siemeniin. Ultraäänellä kasvatettujen itujen taimien elinvoimaisuus on myös suurempi.

Ultraäänellä tehostettu vesiesikäsittely parantaa veden ja ravintoaineiden ottoa. Ultraäänikäsiteltyjen linssien (40Ws/g) vertailu käsittelemättömiin linsseihin osoittaa, että ultraäänikäsittely parantaa veden ottoa merkittävästi.

Siementen aktivointi ultraäänellä

Ultraäänellä tehostunut itäminen johtuu ultraäänikavitaation eli akustisen kavitaation mekaanisista vaikutuksista. Ultraäänikavitaation vaikutukset kohdistuvat siemenkuoreen: kavitaatio hajottaa siemenkuorta ja lisää siten siementen pinnan huokoisuutta. Tämä tarkoittaa kirjaimellisesti sitä, että siemenkuoren hajoaminen ultraäänen vaikutuksesta tekee kuoreen reikiä. Lisäksi ultraäänikäsittely suurentaa huokosia, jolloin aineensiirto siemenen sisäosan ja kasvualustan välillä lisääntyy. Tehostunut aineensiirto tuo siemenelle sen tarvitsemaa vettä ja ravintoaineita. Lisääntyneen huokoisuuden ja läpäisevyyden ansiosta siemen pystyy ottamaan vettä ja ravintoaineita nopeammin. Kuivien siementen / jyvien parempi hydratoituminen ja lisääntynyt vedenpidätyskyky nopeuttavat itujen kasvua.

Siementen ultraäänikäsittely kestää vain muutaman minuutin. Tarkka ultraäänikäsittelyaika riippuu siemenkuoren kovuudesta ja voi vaihdella useimmilla siemenlajeilla 4–6 minuutin välillä. Ultraäänilaitteen amplitudi on tärkeä tekijä sovitettaessa ultraäänikäsittelyä tietylle siemen- / viljatyypille, ja se vaikuttaa merkittävästi siementen ultraääniliotuksen ja itävyyttä edistävän esikäsittelyn tehokkuuteen. Mitä kovempi ja paksumpi siemenkuori on, sitä suurempia amplitudeja tarvitaan. Hielscher Ultrasonicsilla on syvällistä tietämystä siementen ultraäänellä tehostetusta liotuksesta, itävyyttä edistävästä esikäsittelystä ja itämisestä. Tarjoamme idätettäville lajikkeillenne ja idätyskapasiteetillenne sopivimmat ja tehokkaimmat ultraäänilaitteet.

Pidempi ultraäänikäsittely parantaa Calanthe-hybridien itämistä. (Shin et al. 2011)

Ultraäänellä idätettyjen itujen suurempi ravintoarvo

Ultraäänellä tehostettu idätys paitsi lisää itämisnopeutta ja biologisen vasteen induktion nopeutta myös vaikuttaa myönteisesti itujen ravitsemukselliseen laatuun. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että ultraäänikäsittely tehostaa kasviravintoaineiden biosynteesiä. Yang et al. (2015) mittasivat ultraäänikäsitellyistä soijapavun iduista suurentuneita isoflavonoidipitoisuuksia. Isoflavonoidien daidseiinin ja genisteiinin määrät kasvoivat vastaavasti 39,13 ja 96,91 % verrattuna ultraäänellä käsittelemättömiin näytteisiin. Ultraäänellä esikäsitellyissä soijapavuissa myös gamma-aminovoihapon (GABA) määrä kasvoi 43,4 %. Toisessa tutkimuksessa Yu et al. (2016) havaitsivat ultraäänikäsitellyn roomansalaatin antioksidanttikapasiteetin parantuneen.
Ampofo (2020) osoitti väitöskirjassaan, että tavallisten papujen ultraäänikäsittely 360 W:n teholla 60 min ajan lisäsi merkittävästi stressimarkkerien kertymistä 96 h:n idätyksen kohdalla. Taimien kasvun aikainen stressi lisää puolustukseen liittyvän fenyylipropanoidireitin käynnistävien entsyymien aktiivisuutta, fenolisten yhdisteiden määriä ja antioksidanttikapasiteettia merkittävästi verrattuna ultraäänellä käsittelemättömään kontrollinäytteeseen. Ultraäänikäsittely lyhensi idätysaikaa 60 h verrattuna kontrolliin. Ultraäänikäsitellyissä siemenissä sirkkajuuret tulivat esiin 24 h:n idätyksen kohdalla, ja sirkkajuuret pitenivät merkittävästi idätysajan kasvaessa. Kontrollinäytteissä sirkkajuurten esiintulo sen sijaan viivästyi jopa 48 h:n idätykseen asti. Ravintoarvon osalta ultraäänikäsiteltyjen pavun itujen flavonoidien kokonaispitoisuus oli 6,6-kertainen ja antosyaanien kokonaispitoisuus 11,57-kertainen verrattuna ultraäänellä käsittelemättömiin näytteisiin.
Hielscher Ultrasonicsin anturilla varustetut ultraäänilaitteet ovat tarkasti säädettävissä. Prosessiparametrit, kuten amplitudi ja lämpötilan hallinta, sekä kaikkien siementen tasainen ja yhdenmukainen altistuminen ultraäänikavitaatiovyöhykkeelle ovat olennaisia tekijöitä siementen ja itujen biosynteesin tehostamisessa.

Tapaustutkimuksia ultraäänellä tehostetusta idätyksestä

Hassan et al. (2020) osoittavat, että ultraäänellä idätettyjen durran siementen ravintoainekoostumus on merkittävästi parempi. Ultraäänikäsittely paransi durran siementen kasviravintoainekoostumusta ja lisäsi niiden kasviravintoaineiden määrää. Ultraäänellä tehostetun durran itujen idätyksen vaikutusta tutkittiin tarkastelemalla erilaisia fytokemiallisia ainesosia (alkaloideja, fytaatteja, saponiineja ja steroleja), radikaalien sieppausaktiivisuutta (2,2-difenyyli-1-pikryylihydratsyylimääritys, raudan pelkistykseen perustuva antioksidanttitehon määritys ja happiradikaalien sitomiskapasiteetin määritys), fenolista koostumusta (fenolisten yhdisteiden kokonaispitoisuus, flavonoidien kokonaispitoisuus, ferulahappo, gallushappo, katekiini, kversetiini ja tanniini) sekä proteiinien sulavuutta in vitro (IVPD %). Ultraäänikäsittely paransi kaikkia tutkittuja tekijöitä. Käsiteltyjen itujen radikaalien sieppausaktiivisuus oli erityisen suuri, ja niiden fenolinen koostumus oli runsas sekä IVPD-prosentti suurempi.
Mieto ultraäänikäsittely 40 %:n amplitudilla 5 min ajan tuotti merkittävät parannukset. Itämisen jälkeen ultraäänikäsiteltyjen durran itujen fytokemiallinen koostumus oli parempi, ja idut voivat toimia arvokkaana raaka-aineena proteiinipitoisten funktionaalisten elintarvikkeiden edulliseen tuotantoon.

Petru et al. (2018) tutkivat ultraäänikavitaation toimintaa kavitaatiokuplien luhistuessa. He havaitsivat, että ultraäänikavitaatio aiheuttaa siemenkuoriin mikroeroosiota, joka lisää siemenkuoren läpäisevyyttä ja edistää aineensiirtoa. He tutkivat ultraäänikäsittelyn vaikutusta ruisvehnän (rukiin ja vehnän hybridi) siementen itämiseen, taimettumiseen ja taimien kasvun alkuvaiheisiin. 50 siemenen näytteitä käsiteltiin ultraäänellä vedessä seuraavissa olosuhteissa: amplitudi 15 µm ja lämpötila 25 degС, käsittelyajat 0, 2, 4, 6, 8 min. Tämän jälkeen siemenet asetettiin itämään ja idätettäviksi märälle suodatinpaperille huoneenlämpötilaan. Ultraäänikäsittelyn voimakkain vaikutus havaittiin 4 min käsittelyajalla. Optimaaliset tiedot 4 min ajan ultraäänikäsiteltyjen ruisvehnän siementen itämisestä ja taimettumisesta verrattuna käsittelemättömiin siemeniin (kontrolli) esitetään kuvassa 1. Ultraäänikäsiteltyjen siementen taimien keskimääräisen pituuden havaittiin ylittävän kontrollisiementen taimien pituuden 15–20 %:lla. Ultraäänikäsitellyt siemenet itävät aikaisemmin, niiden itämisvoima on suurempi ja niiden taimet ja juuret ovat pidempiä. 

Ultraääniprosessorit itämisen ja idätyksen tehostamiseen

Hielscher Ultrasonicsin tehokkaita prosessoreita käytetään elintarvikealalla ja maataloudessa edistämään itämistä ja idätystä, siementen itävyyttä edistävää esikäsittelyä, mukaan lukien osmoottinen esikäsittely ja vesiesikäsittely, sekä käymisprosesseja. Huipputeknologia, käyttäjäystävällisyys, käyttöturvallisuus ja kestävyys ovat kaikkien Hielscher Ultrasonicsin prosessorien keskeisiä ominaisuuksia.
Lue lisää Hielscherin ultraäänilaitteiden vaikutuksista siemeniin ja palkokasveihin!

Eräkäsittely ja linjakäsittely

Hielscherin ultraäänilaitteita voidaan käyttää eräkäsittelyyn ja jatkuvaan läpivirtauskäsittelyyn. Prosessinne tilavuudesta ja tunnissa käsiteltävästä määrästä riippuen linjakäsittelyä voidaan suositella. Suurten tilavuuksien eräkäsittely vaatii enemmän aikaa ja työtä, kun taas jatkuva linjassa tapahtuva ultraäänikäsittely on tehokkaampaa ja nopeampaa sekä vaatii merkittävästi vähemmän työtä.

Ultraääniprosessorit kaikille tuotantokapasiteeteille

Hielscher Ultrasonics -yhtiön tuotevalikoima kattaa ultraääniprosessorien koko kirjon kompakteista laboratorion ultraäänilaitteista pöytä- ja pilottilaitteistoihin sekä täysin teollisiin ultraääniprosessoreihin, jotka pystyvät käsittelemään kuorma-autolasteittain materiaalia tunnissa. Kattavan tuotevalikoiman ansiosta voimme tarjota prosessinne kapasiteettiin ja tavoitteisiin sopivimman ultraääniprosessorin.
Pöytämalliset ultraäänilaitteistot ovat ihanteellisia toteutettavuuskokeisiin ja prosessien optimointiin. Vakiintuneisiin prosessiparametreihin perustuva lineaarinen mittakaavan suurentaminen tekee käsittelykapasiteetin kasvattamisesta pienemmistä eristä täysimittaiseen kaupalliseen tuotantoon erittäin helppoa. Mittakaavaa voidaan suurentaa joko asentamalla tehokkaampi ultraäänisekoitusyksikkö tai yhdistämällä useita ultraäänilaitteita rinnakkain. UIP16000 on Hielscherin tarjoama maailman tehokkain ultraääniprosessori.

Tarkasti säädettävät amplitudit optimaalisiin tuloksiin

Kaikki Hielscherin ultraäänilaitteet ovat tarkasti säädettävissä ja siten luotettavia työvälineitä. Amplitudi on yksi keskeisistä prosessiparametreista, jotka vaikuttavat ultraäänellä tehostetun itämisen ja idätyksen tehokkuuteen ja vaikuttavuuteen. Pehmeäkuoriset siemenet vaativat mietoa ultraäänikäsittelyä ja pienempiä amplitudiasetuksia, kun taas lujan ja kovan kuoren omaavat siemenet tuottavat parempia idätystuloksia suuremmilla amplitudeilla käsiteltyinä. Kaikki Hielscher Ultrasonicsin prosessorit mahdollistavat amplitudin tarkan säätämisen. Sonotrodit ja amplitudinvahvistimet ovat lisävarusteita, joiden avulla amplitudia voidaan muuttaa vielä laajemmalla alueella. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit pystyvät tuottamaan erittäin suuria amplitudeja ja vaativissa sovelluksissa tarvittavan ultraääni-intensiteetin. Jopa 200µm:n amplitudeja voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7-käytössä.
Tarkat amplitudiasetukset ja ultraääniprosessin parametrien jatkuva seuranta älykkäällä ohjelmistolla mahdollistavat siementen käsittelyn tehokkaimmissa ultraääniolosuhteissa. Optimaalinen ultraäänikäsittely parhaisiin idätystuloksiin!
Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7-käytön raskaassa kuormituksessa ja vaativissa ympäristöissä. Tämä tekee Hielscherin ultraäänilaitteista luotettavia työvälineitä, jotka täyttävät käsittelyvaatimuksenne.

Helppo ja riskitön testaus

Ultraääniprosessien mittakaavaa voidaan suurentaa täysin lineaarisesti. Tämä tarkoittaa, että jokainen laboratorio- tai pöytämallisella ultraäänilaitteella saavutettu tulos voidaan skaalata täsmälleen samaan lopputulokseen käyttäen täsmälleen samoja prosessiparametreja. Tämän ansiosta ultraäänikäsittely soveltuu ihanteellisesti riskittömään toteutettavuuden testaukseen, prosessien optimointiin ja myöhempään käyttöönottoon kaupallisessa valmistuksessa. Ottakaa yhteyttä saadaksenne tietää, miten ultraäänikäsittely voi lisätä itusatoanne ja parantaa sen laatua.

Korkeinta laatua – suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perheomisteisena ja perheen johtamana yrityksenä Hielscher asettaa ultraääniprosessoriensa korkeimmat laatustandardit etusijalle. Kaikki ultraäänilaitteet suunnitellaan, valmistetaan ja testataan perusteellisesti päätoimipaikassamme Teltowissa Berliinin lähellä Saksassa. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys ja luotettavuus tekevät niistä tuotantonne työjuhdan. 24/7-käyttö täydellä kuormalla ja vaativissa ympäristöissä on Hielscherin tehokkaiden ultraäänilaitteiden luontainen ominaisuus.

Voitte ostaa Hielscherin ultraääniprosessorin eri kokoisena ja tarkasti prosessinne vaatimusten mukaan konfiguroituna. Hielscher Ultrasonics tarjoaa sopivan ultraäänilaitteen niin siementen käsittelyyn pienessä laboratorion dekantterilasissa kuin siemenlietteiden jatkuvaan läpivirtaussekoitukseen teollisessa mittakaavassa! Ottakaa yhteyttä – suosittelemme mielellämme ihanteellista ultraäänilaitteistoa!

Alla oleva taulukko antaa suuntaa-antavan arvion ultraäänilaitteidemme käsittelykapasiteetista: