Kombucha on fermentoitu juoma, joka sisältää teetä, sokeria, bakteereja, hiivaa ja usein vähän mehua, hedelmiä tai mausteita aromina. Kombucha sekä fermentoidut mehut ja kasvismehut tunnetaan positiivisista vaikutuksista terveyteen, mikä vahvistaa mikrobistoa ja immuunijärjestelmää. Hallittu ultrasonication parantaa kombuchan ja muiden fermentoitujen juomien tuotantoa eri tavoin: Ultraääni voi stimuloida hiivan ja bakteerien kasvua käymisen aikana; polyfenolien, flavonoidien ja makujen uuttaminen hedelmistä, vihanneksista ja yrtteistä; ja sitä käytetään myös ei-termisenä pastörointimenetelmänä mikrobien vähentämiseksi ennen pakkaamista. Hielscher ultrasonicators ovat tarkasti hallittavissa ja voivat tarjota sopivimman ultraääni-intensiteetin jokaiselle hoitovaiheelle fermentoitujen juomien valmistuksessa.

Kombucha ja fermentoidut juomat

Kombuchaa tuotetaan fermentoimalla sokeroitua teetä käyttämällä "Bakteerien ja hiivan symbioottista kulttuuria" (SCOBY), jota kutsutaan myös yleisesti "äidiksi"” tai "teesieni”. SCOBY: n mikrobipopulaatioiden monimuotoisuus ja suhde voivat vaihdella melko merkittävästi. Hiivakomponenttiin kuuluvat yleensä Saccharomyces cerevisiae sekä muut lajit Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces ja Kluyveromyces; bakteerikomponentti sisältää lähes aina Komagataeibacter xylinuksen (aiemmin Gluconacetobacter xylinus), joka käy hiivojen tuottamia alkoholeja etikka- ja muihin happoihin, lisää happamuutta ja rajoittaa etanolipitoisuutta.
Samoin muut fermentoidut juomat, kuten fermentoidut hedelmä- ja vihannesmehut, rokotetaan bakteereilla ja hiivalla.
Ultraäänikäsittely voi parantaa fermentoidun juoman käymistehokkuutta ja laatuominaisuuksia, mukaan lukien ravintoainepitoisuus ja maku.

Ultraäänellä tehostettu Kombucha-käyminen

Ultraääniaallot ovat tunnettuja stimuloimaan bakteerien ja hiivan kasvua. Kombucha-viljelmien (SCOBY, joka tunnetaan myös nimellä teesieni, teesieni tai mantšurialainen sieni) hallittu lievä sonikaatio voi siksi edistää käymisprosessia ja johtaa korkeampiin kombucha-saantoihin nopeutetussa käymisajassa.
Ultraäänellä stimuloitu käyminen osoittaa parantuneen kalvon läpäisemisen ja siten lisääntyneen massansiirron. Sonomekaaninen hoito ultraääniaalloilla rei'ittää mikro-organismien soluseinät ja plasmakalvot (prosessi, jota kutsutaan sonoporaatioksi). Jotkut solut saattavat jopa repeytyä. Nämä häiriintyneet solut vapauttavat kasvua edistäviä tekijöitä, kuten vitamiineja, nukleotideja, aminohappoja ja entsyymejä, jotka voisivat stimuloida solujen ehjien ja kalvon vaarantamien bakteerien kasvua.
Ultraäänikäsittely ennen käymistä sekä viive- ja lokifaaseissa osoitti näkyvimmät vaikutukset bakteerikasvustimulaatioon.

Mikrobikasvun ultraäänistimulaatio on tehokkainta, kun ultraääni käytetään aikaisemmin käymisessä tai viive- ja lokivaiheissa.

Omenamehun käymisen ultraäänistimulaatio

Tutkimukset osoittivat, että ultraäänikäsittely viive- ja logaritmisissa faasissa omenamehun käymisen aikana edisti mikrobien kasvua ja maltillisen hapon tehostettua biotransformaatiota maitohapoksi. Esimerkiksi 0,5 tunnin viivefaasissa sonikoinnin jälkeen mikrobien määrä ja maitohappopitoisuus ultraäänikäsiteltyissä näytteissä 58,3 W/L olivat 7,91 ± 0,01 log PMFU/ml ja 133,70 ± 7,39 mg/l, jotka olivat huomattavasti suurempia kuin sonikoimattomissa näytteissä. Lisäksi viiveen ja logaritmisen vaiheen ultrasonicationilla oli monimutkaisia vaikutuksia omenafenolien, kuten kloorigeenihapon, kofeiinihapon, prosyanidin B2: n, katekiinin ja galliinihapon, metaboliaan. Ultraääni voi vaikuttaa positiivisesti klorogeenihapon hydrolyysiin kofeiinihapoksi, prosyanidin B2: n muuntamiseen ja sappihapon dekarboksylaatioon. Orgaanisten happojen ja vapaiden aminohappojen metabolia sonikoiduissa näytteissä korreloi tilastollisesti fenoliaineenvaihdunnan kanssa, mikä viittaa siihen, että ultraääni voi hyödyttää fenolijohdannaista parantamalla orgaanisten happojen ja aminohappojen mikrobien aineenvaihduntaa. (vrt. Wang et ai., 2021)

Ultraäänellä parannettu soijamaidon käyminen

Ewe et al. (2012) -tutkimusryhmä tutki ultraäänen vaikutuksia laktobasillikantojen metaboliseen tehokkuuteen (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) soijan käymisen aikana. Havaittiin, että ultraäänikäsittely läpäissi bakteerien solukalvot. Permeabiloidut solukalvot paransivat ravinteiden sisäistämistä ja sen jälkeistä kasvua (P ≺ 0,05). Suuremmat amplitudit ja sonikaatiokäsittelyn pidemmät kestot edistivät laktobasiilin kasvua soijamikissä, ja elinkykyiset luvut ylittivät 9 log PMY/ml. Laktobasillin solunsisäistä ja solunulkoista β-glukosidaasispesifisiä toimintoja parannettiin myös (P ≺ 0,05) ultraäänellä, mikä johti isoflavonien biokonversioon soijamikissä, erityisesti genistin ja malonyyli-genisteiini genisteiiniin. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että ultraäänihoito laktobasillisoluilla edistää (P ≺ 0, 05) solujen β- glukosidaasiaktiivisuutta tehostetun (P ≺ 0, 05) isoflavoniglukosidien biokonversioksi bioaktiivisiksi aglykoneiksi soijamyylissä. (vrt. Ewe et ai., 2012)

Laktobasillin (A) ja laktobaillin elektronimikrogrammien skannaaminen ultraäänellä 60%: n amplitudilla 3 minuutin ajan (B). Ympyrät, joissa näkyy repeytyneitä soluja ja soluja huokosilla.
(Tutkimus ja kuvat: ©Ewe et ai., 2012)

Ravitsemuksellisten yhdisteiden ja aromien uuttaminen Kombuchassa ja fermentoiduissa juomissa

Fermentoitu tee, mehu ja kasvisjuomat, esim. fermentoitu omena- tai mulberrymehu tai hedelmä-infusoidut kombuchat, hyötyvät merkittävästi maku- ja ravintoaineista ultraäänikäsittelystä. Ultraääniaallot häiritsevät kasvimateriaalien solurakenteita ja vapauttavat solunsisäisiä yhdisteitä, kuten makuja, polyfenoleja, antioksidantteja ja flavonoideja. Samalla ultraäänihomogenisointi tarjoaa tasaisesti dispergoituneen ja emulgoituneen juoman, joka estää vaiheiden erottamisen ja tarjoaa houkuttelevan ulkonäön kuluttajille. Voit nähdä esimerkin ultraäänellä käsitellystä tyrnistä marja kombucha ilman vaiheerottelua verrattuna alla käsiteltyyn versioon.
Lue lisää ultraäänimakusta ja ravinteiden uuttamisesta!

Ultraääni Kombuchan säilyttämiseen

Ultraäänihoito voi vaikuttaa mikrobeihin joko stimuloimalla tai inaktivoimalla niitä. Myös sonikaatio vaikuttaa entsyymeihin: Ultraääni voi muuttaa entsyymien, substraattien ja niiden reaktioiden ominaisuuksia. Näitä matalataajuisen ultraäänen vaikutuksia käytetään elintarvikkeiden jalostuksessa ei-lämpövaihtoehtona pastöroimaan elintarvikkeita ja juomia. Sonikaatio tarjoaa sen edun, että prosessiparametreja, kuten amplitudia, aikaa, lämpötilaa ja painetta, hallitaan tarkasti, mikä mahdollistaa mikro-organismien kohdennetun inaktivoinnin. Kombuchan ja fermentoitujen juomien mikrobikuormituksen inaktivointi mahdollistaa säilyvyyden ja tuotteen vakauden lisäämisen. Mikrobien ja entsyymien vähentäminen helpottaa kaupallista jakautumista lopputuotteen pitkäaikaisen säilyvyyden vuoksi. Ultrasonication on ei-terminen pastörointimenetelmä, jota käytetään jo kaupallisessa elintarvikkeiden jalostuksessa, kuten mehujen pastöroinnissa. Erityisesti suuremmilla amplitudeilla ultraääni inaktivoi bakteerit ja hiivan vahingoittamalla soluseiniä. Tämä johtaa hitaampaan tai pysähtyneen mikrobikasvuun. Esimerkiksi Kwaw et al. (2018) tutki ultraääniä maitohappokäyneen mulperimehun ei-termisenä pastörointistrategiana. Ultraäänellä käsitellyllä fermentoidulla mulberry-mehulla oli suurempi fenolisten yhdisteiden pitoisuus (1700,07 ± 2,44 μg / ml) kuin kontrollilla, käsittelemättömällä fermentoidulla mulberry-mehulla. "Yksittäisistä ei-lämpöhoidoista ultrasonication aiheutti merkittävän (p < 0.05) maitohappokäyneen mulperimehun fenoli- ja antioksidanttiominaisuuksien nousu pulssivalokäsittelyyn verrattuna." (Kwaw et ai., 2018) Vaikka kombucha on elinviljelmistään tunnettu juoma, mikrobien hallittua vähentämistä voidaan käyttää kaupallisesti jaettujen kombucha-juomien säilyvyyden pidentämiseen. Säännöllinen lämpöpastaurointi tappaa kaikki elävät hiivat ja bakteerit, joita normaalisti esiintyy kombuchassa, ja ne ovat yksi tärkeimmistä tekijöistä sen terveyttä edistävissä vaikutuksissa. Ultraäänipastanointi on ei-terminen säilytysmenetelmä, jota voidaan käyttää joko mikrobien määrän vähentämiseen tai mikro-organismien poistamiseen kokonaan. Tämä tarkoittaa, että kaupalliset tuottajat voivat soveltaa ultraääntä pienemmillä amplitudeilla ja lyhyemmillä ajanjaksoilla bakteerien ja hiivan määrän vähentämiseksi poistamatta kokonaan. Siten kombuchassa on edelleen elämänkulttuureja, vaikkakin pienemmillä määrillä, jotta säilyvyysaika ja säilytysajat paranevat.

Tieteellisesti todistetut tulokset ultraäänellä käsitellyssä Kombuchassa

Dornan et al. (2020) tutki matalataajuisen ultraäänen vaikutuksia tyrnimarjoista valmistettuun kombuchaan käyttämällä ultraääniprosessori UIP500hdT. Tutkimusryhmä voisi osoittaa useita etusia vaikutuksia ultraäänellä tyrnimarjan valmistukseen ja sen jälkeiseen kombucha-käymiseen.

Ultraääni Tyrni marjan uuttaminen

Tuoreiden kokonaisten tyrnien marjojen sonikaatio (tunnetaan myös nimellä sanddorne; H. rhamnoides cv. Sunny) soseudutettiin Vitamix-tehosekoittimella 2 minuutin ajan. DH2O:n tilavuus, joka on 30% alkuperäisestä sosetilavuudesta, lisättiin ja sekoitettiin. Ultraääni (90 W, 20 kHz, 10 min) levitettiin 200 ml: aan laimennettua sosetta käyttäen UIP500hdT ultraääniprosessori (Hielscher Ultrasonics, Saksa). Hoitoaika valittiin ravinteiden optimointiin ja näytteen pitämiseen tuoreessa tilassa. Ultraääniuuton tulokset osoittavat merkittävän (P ≺ 0,05) kasvun 10% uuttamistuotolla massasta (19,04 ± 0,08- 20,97 ± 0,29%) ja 7% siementen osalta (14,81 ± 0,08- 15,83 ± 0,28%). Tämä öljyn saannon kasvu korostaa sonikoinnin toimivuutta tehokkaana ja vihreänä teknologiana raaka-ainearvon maksimoimiseksi. Ultraääniuutto tyrnistä marjoista johti suurempaan öljyn saantoon ja lyhensi käsittelyaikaa, virrankulutusta ja vaarallisten liuottimien välttämistä.

Tyrni Berry Kombuchan ultraäänihomogenisointi

Ultraäänellä käsitellyt tyrnit (sanddorne) marja kombucha osoittivat tuotteen merkittävästi parempaa vakautta. Varaston 21 päivään mennessä sonikoitu marja kombucha pysyi homogeenisena. Se, että sonikoidussa marjakobuchassa ei havaittu synereesiä koko tutkimuksessa (21 päivää, katso kuva alla), osoittaa, että ultraääni yksin on tehokas emulgointitekniikka, joka pystyy tuottamaan tuotteen vakautta ja estämään faasin erottamisen.

Tyrnipyreetä (P) ilman ultraäänihoitoa ja ultraäänellä (P+US) päivänä 0 ja 21.
Tutkimus ja kuva:©Dornan et ai., 2020.

Ultrasonication lopettamiseksi käymisen lopettamiseksi

Kombuchasta tehtiin neljä näytettä: K (kombucha), K +US (kombucha + ultraääni), K + S (kombucha + sakkaroosi) ja K + S +US (kombucha + sakkaroosi + ultraääni). Kaikki näytteet valmistettiin käyttäen 200 ml tyrnisosetta (P) tai P+US ja 12,5 g SCOBY:tä. K koostui P: stä ja SCOBY: stä. K+US koostui P+US:sta ja SCOBY:stä. K+S koostui P: stä, 15, 0 g sakkaroosista ja SCOBY: stä. K+S+US koostui P+US:sta, 15,0 g sakkaroosista ja SCOBY:stä. Kaikki näytteet jätettiin käymään pimeässä paikassa huoneenlämmössä viiden päivän ajan. K+US:lle ja K+S+US:lle sovellettiin toista sonikaatiokäsittelyä (90 W, 20 kHz, 10 min) käymisen lopettamiseksi päivänä 5.

Ultraääni säilyttäminen vaikutukset Kombucha

Tyrnillä kombuchassa sonikaatio vähensi mikrobien alkukuormitusta 2,6 log PMY/ml, mikä pysäytti käymisprosessin valittuna ajankohtana ylikäymisen estämiseksi. Lisäksi hallittu mikrobien vähentäminen auttaa lisäämään lopputuotteen säilyvyyttä ja vakautta, mikä helpottaa kombuchan kaupallista jakautumista.
Lue lisää ultrasonicationista ei-lämpömehupastatusmenetelmänä!

Kokonaistulokset ultraäänellä käsitellyssä Kombuchassa

Ultrasonication vähensi alkuperäistä mikrobikuormitusta 2,6 log PMY / ml, nosti ORAC-arvoa 3% ja lisäsi vesiliukoisuusindeksiä (WSI) 40% (6,64: stä 9,29 g / g) ilman synereesiä. Tämän tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että ultrasonication käyttö voi parantaa fenolista toimintaa käymisen aikana ja pystyy synereeesin vähentäminen, öljyn saannon lisääminen, mikrobikuormituksen vähentäminen ja ORAC:n lisääminen ja ravitsemuksellisen laadun heikkeneminen. (vrt. Dornan et ai., 2020)

Ultraäänilaitteet parempaan Kombucha-panimoon

Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakaa korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, ultraäänibioreaktoreita ja lisävarusteita elintarvikkeissa käytettävien käymis-, poisto- ja pastörointiprosessien parantamiseksi & juomien valmistus. Hielscherin ultraäänielintarvikkeiden jalostusjärjestelmiä käytetään moninaisiin sovelluksiin, jotka ovat turvallinen, luotettava ja kustannustehokas tekniikka korkealaatuisten elintarvikkeiden ja juomien tuottamiseksi. Kaikkien Hielscherin ultraääniprosessorien asennus ja käyttö on yksinkertaista: Ne vaativat vain vähän tilaa, voidaan helposti jälkiasentaa olemassa oleviin käsittelylaitoksiin.
Hielscher Ultrasonics on pitkään kokenut tehon ultraääniruoassa & juomateollisuus ja monet muut teollisuudenalat. Ultraääniprosessorimme on varustettu helposti puhdistettavalla (clean-in-place CIP / sterilointi-in-place SIP) -sonottrodeilla ja virtaussoluilla (märkäosat). Hielscher Ultrasonics’ teolliset ultraääniprosessorit voivat toimittaa erittäin korkeat amplitudit. Jopa 200 μm amplitudit voidaan suorittaa helposti jatkuvasti 24/7-toiminnassa. Amplitudien tarkka viritys ja mahdollisuus vaihtaa matalien ja korkeiden amplitudien välillä ovat tärkeitä mikro-organismien stimuloimiseksi tai inaktivoimiseksi. Siten samaa ultraäänilaitetta voidaan käyttää joko stimuloimaan käymistä lisääviä mikrobeja tai inaktivoimaan mikro-organismeja pastörointia varten.
Huipputeknologia, suorituskykyinen ja hienostunut ohjelmisto tekevät Hielscher Ultrasonics’ luotettavia työhevosia ruoan käymisprosessissa. Pienellä jalanjäljellä ja monipuolisilla asennusvaihtoehdoilla Hielscherin ultraäänilaitteet voidaan helposti integroida tai jälkiasentaa olemassa oleviin tuotantolinjoihin.

Prosessin standardointi Hielscher Ultrasonicsin avulla

Elintarvikelaatuiset tuotteet olisi tuotettava hyvien tuotantotapojen mukaisesti ja standardoitujen jalostuseritelmien mukaisesti. Hielscher Ultrasonicsin digitaaliset uuttojärjestelmät tulevat älykkäillä ohjelmistoilla, joiden avulla sonikointiprosessi on helppo asettaa ja hallita tarkasti. Automaattinen tietojen tallennus kirjoittaa kaikki ultraääniprosessin parametrit, kuten ultraäänienergian (kokonais- ja nettoenergia), amplitudi, lämpötila, paine (kun lämpötila- ja paineanturit on asennettu) päivämäärä- ja aikaleimalla sisäänrakennetulle SD-kortille. Näin voit tarkistaa jokaisen ultraäänellä käsitelty erä . Samalla varmistetaan toistettavuus ja jatkuvasti korkea tuotteiden laatu.
Hielscher Ultrasonics’ teollisuuden Ultra ääni prosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja. Amplitudit jopa 200 μm voidaan helposti jatkuvasti ajaa 24/7 toimintaa. Jopa korkeampi amplitudit, räätälöityjä Ultra ääni sonotrodes ovat saatavilla. Hielscherin Ultra ääni laitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 käytön raskaissa ja vaativissa ympäristöissä.
Ota meihin yhteyttä tietääksesi lisää ultraääni pastörointijärjestelmiemme ominaisuuksista ja ominaisuuksista. Keskustelemme mielellämme hakemuksestasi kanssasi!

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: