Production de germes plus rapide grâce aux ultrasons

Les germes sont un aliment santé apprécié, riche en vitamines, protéines, minéraux et antioxydants. Cependant, le processus de production de germes est laborieux et chronophage. L’activation des graines par ultrasons augmente le taux de germination, accélère le processus de production de germes, améliore le profil nutritionnel et favorise la croissance de plantules saines. La trempe et l’amorçage des graines par ultrasons constituent la technique idéale pour augmenter vos capacités de production de germes.

Faire germer des graines, des céréales et des légumineuses

Les germes sont des graines germées de luzerne, de trèfle, de tournesol, de brocoli, de moutarde, de radis, d’ail, d’aneth, de courge, d’amandes, de céréales (p. ex. grains de blé, quinoa, orge, seigle, sarrasin, sorgho, millet), de légumineuses (p. ex. arachides, pois, pois chiches, lentilles) ainsi que de divers haricots, tels que les haricots mungo, rouges (kidney), pinto, blancs (navy) et le soja. Comme les germes sont riches en phytonutriments tels que protéines, vitamines, minéraux et antioxydants, et pauvres en calories, en matières grasses et en sodium, ils sont largement considérés comme un « aliment santé » et un « superaliment ». Intégrer des germes au plan nutritionnel quotidien aide à nourrir l’organisme en fibres, vitamines, minéraux et autres phytonutriments bénéfiques pour la santé.
Biodisponibilité des nutriments dans les germes et les micro-pousses : les céréales et les légumineuses contiennent divers anti-nutriments, qui entravent la digestion et inhibent la biodisponibilité des micronutriments et des minéraux. Par exemple, les inhibiteurs de la trypsine et les phytates, présents dans les céréales et les légumineuses, réduisent respectivement la digestibilité des protéines et l’absorption des minéraux. Les inhibiteurs de la trypsine entravent l’activité de l’enzyme digestive trypsine, de sorte que les protéines ingérées ne peuvent pas être correctement digérées et absorbées par l’organisme.
C’est pourquoi la germination et la production de germes sont utilisées pour désactiver ces anti-nutriments. Pendant la production de germes, des voies de production de nutriments et de composés phytochimiques sont initiées et des enzymes sont activées. Ainsi, les graines et légumineuses germées fournissent un large éventail de nutriments bioaccessibles.
Pendant le processus de germination et de production de germes, des enzymes endogènes telles que l’α‐amylase, la pullulanase, la phytase et d’autres glucosidases sont activées dans les graines. Ces enzymes dégradent les facteurs antinutritionnels et décomposent les macronutriments complexes en formes simples et plus digestes.
Les germes regorgent de nutriments bénéfiques pour la santé tels que protéines, chlorophylle, vitamines, minéraux, enzymes, acides aminés et composés phytochimiques. Par exemple, les germes de brocoli sont bien connus pour être extrêmement riches en sulfurophane. Par rapport aux fleurettes de brocoli matures, les graines de brocoli germées contiennent 50 fois plus de sulfurophane.

Procédure de production de germes

La culture de germes est laborieuse et chronophage. Pendant le processus de production de germes, les conditions d’hygiène et sanitaires sont cruciales pour prévenir la contamination microbienne et l’altération. Le trempage, la germination et la production de germes assistés par ultrasons accélèrent la culture et la croissance de germes et de plantules vigoureux et riches en nutriments.

Culture améliorée des germes et des micro-pousses grâce aux ultrasons

La trempe, la germination et la production de germes par ultrasons intensifient votre processus de culture de germes et de micro-pousses. La production de germes est un processus laborieux et chronophage, sujet à l’altération par les moisissures et les bactéries. Comme les graines passent un temps considérable dans l’eau (pendant la phase de trempage et de trempe) et dans un environnement très humide (pendant la phase de production de germes), le risque de contamination microbienne et d’altération est très élevé. Lorsque des germes et micro-pousses altérés sont consommés, ils provoquent de graves intoxications alimentaires. La trempe et la germination par ultrasons réduisent la durée de trempage et de production de germes. Comme les graines germent et poussent plus vite, le temps passé dans des environnements très humides est réduit. Ainsi, le temps disponible pour la croissance microbienne et l’altération est minimisé. La production de germes par ultrasons rend non seulement votre processus plus efficace, mais réduit également le risque de contamination.
En outre, diverses études de recherche ont montré que les germes trempés et germés par ultrasons se distinguent par un profil nutritionnel supérieur, tel qu’une teneur plus élevée en protéines, vitamines et phytonutriments, par rapport aux graines germées de manière conventionnelle. Les germes cultivés par ultrasons présentent également une vigueur des plantules plus élevée.

L’hydro-amorçage par ultrasons améliore l’absorption d’eau et de nutriments. La comparaison entre des lentilles soniquées (40Ws/g) et des lentilles non soniquées montre que la sonication améliore significativement l’absorption d’eau.

Activation des graines par ultrasons

La germination intensifiée par ultrasons est due aux effets mécaniques de la cavitation ultrasonore / acoustique. Les effets de la cavitation ultrasonore agissent sur l’enveloppe de la graine : elle fragmente le tégument et crée ainsi une porosité plus importante de la surface des graines. Concrètement, la fragmentation ultrasonore du tégument perfore l’enveloppe. En outre, la sonication agrandit la taille des pores, de sorte qu’un transfert de masse plus important se produit entre le cœur de la graine et le milieu de croissance. Ce transfert de masse intensifié fournit à la graine l’eau et les nutriments nécessaires. Grâce à la porosité et à la perméabilité accrues, la graine peut absorber l’eau et les nutriments plus rapidement. La meilleure hydratation et la capacité de rétention d’eau accrue des graines / grains secs entraînent une croissance accélérée des germes.

Le traitement des graines par ultrasons ne dure que quelques minutes. La durée de sonication spécifique dépend de la dureté du tégument et peut varier entre 4 et 6 minutes pour la plupart des variétés de graines. Pour adapter le traitement par ultrasons au type spécifique de graine / grain, l’amplitude de l’ultrasonicateur est un facteur important qui contribue significativement à l’efficacité du trempage et de l’amorçage des graines par ultrasons. Plus l’enveloppe de la graine est dure et épaisse, plus les amplitudes requises sont élevées. Hielscher Ultrasonics possède une connaissance approfondie du trempage / de la trempe, de l’amorçage et de la germination des graines assistés par ultrasons. Nous vous proposerons l’équipement à ultrasons le plus adapté et le plus efficace pour vos variétés de germes et vos capacités de production de germes.

Une sonication plus longue entraîne une meilleure germination des hybrides de Calanthe. (Shin et al. 2011)

Valeur nutritionnelle supérieure des germes germés par ultrasons

La production de germes assistée par ultrasons favorise non seulement la vitesse de germination et le taux d’élicitation, mais a également des effets positifs sur la qualité nutritionnelle des germes. Plusieurs études ont démontré une biosynthèse accrue des phytonutriments par ultrasonication. Yang et al. (2015) ont mesuré des teneurs accrues en isoflavonoïdes dans des germes de soja soniqués. Les quantités des isoflavonoïdes daidzéine et génistéine ont augmenté respectivement de 39,13 et 96,91 % par rapport aux échantillons non soniqués. Les graines de soja amorcées par ultrasons ont également présenté une teneur en acide gamma-aminobutyrique (GABA) supérieure de 43,4%. Dans une autre étude, Yu et al. (2016) ont observé une capacité antioxydante améliorée sur de la laitue romaine traitée par ultrasons.
Ampofo (2020) a montré dans sa thèse que la sonication de haricots communs à 360 W pendant 60 min provoquait une accumulation significativement accrue de marqueurs de stress à 96 h de production de germes. Le stress pendant la croissance des plantules conduit à des activités accrues des enzymes déclenchant la voie de défense des phénylpropanoïdes, des composés phénoliques et des capacités antioxydantes à des niveaux significatifs par rapport à l’échantillon témoin non soniqué. L’ultrasonication a réduit la durée de production de germes de 60 h par rapport au témoin. Les graines traitées par ultrasons ont montré une émergence des radicules à 24 h de production de germes, avec un allongement significatif des radicules au fil du temps, alors qu’en comparaison, les échantillons témoins présentaient une émergence des radicules retardée jusqu’à 48 h de production de germes. En ce qui concerne la valeur nutritionnelle, les germes de haricots soniqués ont présenté une teneur en flavonoïdes totaux 6,6 fois plus élevée et une teneur en anthocyanes totales 11,57 fois plus élevée par rapport aux échantillons non soniqués.
Les ultrasonicateurs à sonde de Hielscher Ultrasonics sont contrôlables avec précision. Les paramètres de procédé tels que l’amplitude et le contrôle de la température, ainsi que l’exposition uniforme et homogène de toutes les graines à la zone de cavitation ultrasonore, sont des facteurs essentiels pour provoquer une biosynthèse régulée à la hausse dans les graines et les germes.

Études de cas sur la production de germes par ultrasons

Hassan et al. (2020) démontrent que les graines de sorgho germées par ultrasons présentent un profil nutritionnel significativement amélioré. Le profil et la quantité de phytonutriments dans les graines de sorgho ont été améliorés par l’ultrasonication. Divers constituants phytochimiques (alcaloïdes, phytates, saponines et stérols), l’activité de piégeage des radicaux (test au 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyle, test du pouvoir antioxydant réducteur ferrique et test de capacité d’absorbance des radicaux oxygénés), le profil phénolique (teneur en composés phénoliques totaux, teneur en flavonoïdes totaux, acide férulique, acide gallique, catéchine, quercétine et tanin) ainsi que la digestibilité in vitro des protéines (IVPD %) ont été examinés afin d’évaluer l’influence de la germination par ultrasons sur les germes de sorgho. Tous les facteurs testés ont été améliorés par le traitement par ultrasons. Les germes traités ont présenté une activité de piégeage des radicaux particulièrement élevée et un profil phénolique riche avec un pourcentage d’IVPD plus élevé.
Un traitement de sonication doux à 40% d’amplitude pendant 5 min a permis les améliorations significatives. Après germination, les germes de sorgho traités par ultrasons ont présenté un profil phytochimique supérieur, pouvant servir de matière première précieuse pour produire à faible coût des aliments fonctionnels riches en protéines.

Petru et al. (2018) ont étudié l’action de la cavitation ultrasonore lors de l’implosion des bulles de cavitation. Ils ont constaté que la cavitation ultrasonore induit une micro-érosion sur les téguments, qui augmente la perméabilité de l’enveloppe de la graine et favorise le transfert de masse. Ils ont étudié l’influence du traitement par ultrasons sur la germination des graines, la levée et les premiers stades de croissance des plantules de triticale (hybride de seigle et de blé). Les échantillons de 50 graines ont été traités par ultrasons dans l’eau selon le régime suivant : amplitude de 15 µm à une température de 25 degС pour différentes durées de traitement de 0, 2, 4, 6, 8 min. Les graines ont ensuite été mises à germer sur un papier filtre humide à température ambiante. L’effet le plus prononcé du traitement par ultrasons a été observé pour une durée de traitement de 4 min. Les données optimales sur la germination des graines de triticale traitées par ultrasons pendant 4 min et sur la levée des plantules, par rapport aux graines non traitées (témoin), sont présentées à la fig. 1. Il a été constaté que la longueur moyenne des plantules issues des graines traitées par ultrasons dépasse de 15–20% celle des graines témoins. Les graines traitées par ultrasons germent plus tôt et présentent une plus grande vigueur germinative ainsi qu’une plus grande longueur des plantules et des racines. 

Processeurs à ultrasons pour une germination et une production de germes intensifiées

Les processeurs haute performance de Hielscher Ultrasonics sont utilisés dans l’alimentation et l’agriculture pour favoriser la germination et la production de germes, l’amorçage des graines, y compris l’osmo-amorçage et l’hydro-amorçage, ainsi que les procédés de fermentation. Une technologie de pointe, la convivialité, la sécurité d’utilisation et la robustesse sont des caractéristiques clés de tous les processeurs de Hielscher Ultrasonics.
En savoir plus sur les effets des sonicateurs Hielscher sur les graines et les légumineuses !

Batch et en ligne

Les ultrasonicateurs Hielscher peuvent être utilisés pour le traitement en batch et en flux continu. Selon votre volume de procédé et votre capacité de traitement horaire, un traitement en ligne peut être recommandé. Alors que le traitement en batch de grands volumes demande plus de temps et de main-d’œuvre, un procédé de sonication en ligne continu est plus efficace, plus rapide et nécessite beaucoup moins de main-d’œuvre.

Processeurs à ultrasons pour toutes les capacités de production

La gamme de produits de Hielscher Ultrasonics couvre tout le spectre des processeurs à ultrasons, des ultrasonicateurs de laboratoire compacts aux processeurs à ultrasons entièrement industriels capables de traiter des chargements de camion par heure, en passant par les systèmes de paillasse et pilotes. Cette gamme complète nous permet de vous proposer le processeur à ultrasons le plus adapté à votre capacité de procédé et à vos objectifs.
Les systèmes à ultrasons de paillasse sont idéaux pour les tests de faisabilité et l’optimisation des procédés. La mise à l’échelle linéaire basée sur des paramètres de procédé établis permet d’augmenter très facilement les capacités de traitement, de petits lots jusqu’à une production entièrement commerciale. La mise à l’échelle peut se faire soit en installant une unité de mélange à ultrasons plus puissante, soit en regroupant plusieurs ultrasonicateurs en parallèle. Avec le UIP16000, Hielscher propose le processeur à ultrasons le plus puissant au monde.

Amplitudes contrôlables avec précision pour des résultats optimaux

Tous les ultrasonicateurs Hielscher sont contrôlables avec précision et constituent ainsi des outils de travail fiables. L’amplitude est l’un des paramètres de procédé déterminants qui influencent l’efficience et l’efficacité de la germination et de la production de germes par ultrasons. Les graines à tégument tendre nécessitent un traitement de sonication doux et des réglages d’amplitude plus faibles, tandis que les graines à enveloppe robuste et dure donnent de meilleurs résultats de production de germes lorsqu’elles sont soniquées à des amplitudes plus élevées. Tous les processeurs de Hielscher Ultrasonics permettent un réglage précis de l’amplitude. Les sonotrodes et les boosters sont des accessoires qui permettent de modifier l’amplitude dans une plage encore plus large. Les processeurs à ultrasons industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et délivrer l’intensité ultrasonore requise pour les applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7.
Des réglages d’amplitude précis et la surveillance permanente des paramètres du procédé à ultrasons via un logiciel intelligent vous permettent de traiter vos graines dans les conditions ultrasonores les plus efficaces. Une sonication optimale pour les meilleurs résultats de production de germes !
La robustesse de l’équipement à ultrasons Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants. Cela fait de l’équipement à ultrasons Hielscher un outil de travail fiable qui répond à vos exigences de traitement.

Tests simples et sans risque

Les procédés à ultrasons peuvent être mis à l’échelle de manière entièrement linéaire. Cela signifie que chaque résultat obtenu avec un ultrasonicateur de laboratoire ou de paillasse peut être reproduit à plus grande échelle avec exactement le même rendement en utilisant exactement les mêmes paramètres de procédé. Cela rend l’ultrasonication idéale pour les tests de faisabilité sans risque, l’optimisation des procédés et la mise en œuvre ultérieure dans la fabrication commerciale. Contactez-nous pour découvrir comment la sonication peut augmenter le rendement et la qualité de vos germes.

Qualité supérieure – conçu et fabriqué en Allemagne

En tant qu’entreprise familiale, détenue et dirigée par la famille, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les ultrasonicateurs sont conçus, fabriqués et minutieusement testés dans notre siège à Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité de l’équipement à ultrasons Hielscher en font un véritable cheval de bataille dans votre production. Le fonctionnement 24/7 à pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des ultrasonicateurs haute performance de Hielscher.

Vous pouvez acheter un processeur à ultrasons Hielscher dans toutes les tailles et configuré exactement selon les exigences de votre procédé. Du traitement de graines dans un petit bécher de laboratoire au mélange en flux continu de suspensions de graines à l’échelle industrielle, Hielscher Ultrasonics vous propose un ultrasonicateur adapté ! Contactez-nous – nous serons heureux de vous recommander l’installation à ultrasons idéale !

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicateurs :