Germination plus rapide grâce aux ultrasons

Les germes sont un aliment de santé populaire, riche en vitamines, protéines, minéraux et antioxydants. Le processus de germination est laborieux et prend du temps. L'activation ultrasonique des graines augmente le taux de germination, accélère le processus de germination, améliore le profil nutritionnel et favorise la croissance de plantules saines. Le trempage et l'amorçage des graines par ultrasons est la technique idéale pour augmenter vos capacités de germination.

Germination 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 citrouille, d'amandes, de céréales (par exemple, baies de blé, quinoa, orge, seigle, sarrasin, sorgho, millet), de légumineuses (par exemple, arachides, pois, pois chiches, lentilles) ainsi que de divers haricots, tels que les haricots mungo, les haricots rouges, les haricots pinto, les haricots blancs et les haricots de soja. Les germes étant riches en phytonutriments tels que les protéines, les vitamines, les minéraux et les antioxydants, et pauvres en calories, en matières grasses et en sodium, ils sont largement considérés comme “alimentation saine” et "superaliment". L'intégration des germes dans l'alimentation quotidienne permet de nourrir l'organisme avec des fibres, des vitamines, des minéraux et d'autres phytonutriments bénéfiques pour la santé.
Biodisponibilité des nutriments dans les germes et les microgreens : Les céréales et les légumineuses contiennent divers antinutriments qui entravent la digestion et 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 être digérées correctement et absorbées par l'organisme.
C'est pourquoi la germination et la pousse sont utilisées pour désactiver ces éléments antinutritionnels. Pendant la germination, les voies de production des nutriments et des substances phytochimiques sont initiées et les enzymes sont activées. Ainsi, les graines et les légumineuses germées fournissent un large spectre de nutriments bioaccessibles.
Au cours de la procédure de germination et de pousse, 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 les protéines, la chlorophylle, les vitamines, les minéraux, les enzymes, les acides aminés et les substances phyto-chimiques. Par exemple, les germes de brocoli sont bien connus pour être extrêmement riches en sulfurophane. Les graines de brocoli germées contiennent 50 fois plus de sulfurophane que les fleurettes de brocoli mûres.

Procédure de germination

La culture des germes est laborieuse et prend beaucoup de temps. Pendant le processus de germination, l'hygiène et les conditions sanitaires sont cruciales pour éviter la contamination microbienne et la détérioration. Le trempage, la germination et la pousse assistés par ultrasons accélèrent la culture et la croissance de germes et de semis riches en nutriments et vigoureux.

Amélioration de la culture des germes et des microgreens grâce aux ultrasons

Le trempage, la germination et la pousse par ultrasons intensifient votre processus de culture de germes et de micro-verts. La germination est un processus laborieux et fastidieux, susceptible d'être altéré par des moisissures et des bactéries. Comme les graines passent beaucoup de temps dans l'eau (pendant la phase de trempage) et dans un environnement très humide (pendant la phase de germination), le risque de contamination microbienne et d'altération est très élevé. Lorsque des germes et des micro-verts avariés sont consommés, ils provoquent de graves intoxications alimentaires. Le trempage et la germination par ultrasons réduisent la durée du trempage et de la germination. Comme les graines germent et poussent plus rapidement, le temps de présence dans des environnements très humides est réduit. Cela signifie que le temps de croissance microbienne et de détérioration est réduit au minimum. La germination par ultrasons ne rend pas seulement votre processus de germination plus efficace, elle réduit également le risque de contamination.
En outre, plusieurs études ont montré que les germes trempés et germés aux ultrasons se distinguent par un profil nutritionnel élevé, notamment une teneur plus élevée en protéines, en vitamines et en phytonutriments par rapport aux graines germées de manière conventionnelle. Les germes cultivés aux ultrasons présentent également une plus grande vigueur de semis.

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

Activation des semences par ultrasons

La germination intensifiée par ultrasons est causée par les effets mécaniques de la cavitation ultrasonique/acoustique. Les effets de la cavitation ultrasonique ont un impact sur l'enveloppe de la graine : Elle fragmente l'enveloppe de la graine et crée ainsi une plus grande porosité de la surface des graines. Cela signifie littéralement que la fragmentation ultrasonique de l'enveloppe de la graine perfore la coquille. En outre, la sonication agrandit la taille des pores, ce qui permet un transfert de masse plus important entre le noyau de la graine et le milieu de croissance. L'intensification du transfert de masse fournit à la graine l'eau et les nutriments dont elle a besoin. Grâce à l'augmentation de la porosité et de la perméabilité, la graine peut absorber l'eau et les nutriments plus rapidement. La meilleure hydratation et l'augmentation de la capacité de rétention d'eau dans les graines / grains secs entraînent une croissance accélérée des germes.

Le traitement des semences par ultrasons ne dure que quelques minutes. La durée spécifique de la sonication dépend de la dureté du tégument de la semence et peut varier entre 4 et 6 minutes pour la plupart des variétés de semences. Pour adapter le traitement par ultrasons au type spécifique de semences/grains, l'amplitude de l'appareil à ultrasons est un facteur important qui contribue de manière significative à l'efficacité du trempage et de l'amorçage des semences par ultrasons. Plus l'enveloppe de la graine est dure et épaisse, plus l'amplitude doit être élevée. Hielscher Ultrasonics possède une connaissance approfondie du trempage, de l'amorçage et de la germination des graines assistés par ultrasons. Nous vous proposerons l'équipement ultrasonique le plus approprié et le plus efficace pour vos variétés de germes et vos capacités de germination.

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

Valeur nutritionnelle supérieure des germes germés aux ultrasons

La germination 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 que la biosynthèse des phytonutriments était améliorée par les ultrasons. Yang et al. (2015) ont mesuré une augmentation de la teneur en isoflavonoïdes dans les pousses de soja soniquées. Les quantités d'isoflavonoïdes daidzéine et génistéine ont augmenté de 39,13 et 96,91 %, respectivement, par rapport aux échantillons non sonifiés. Les graines de soja amorcées par ultrasons ont également montré une augmentation de l'acide gamma-aminobutyrique (GABA) de 43,4 %. Dans une autre étude, Yu et al. (2016) ont observé une amélioration de la capacité antioxydante de la laitue romaine traitée par ultrasons.
Ampofo (2020) a montré dans sa thèse que la sonication des haricots communs à 360 W pendant 60 minutes provoquait une accumulation significativement accrue des marqueurs de stress à 96 heures de germination. Le stress au cours de la croissance des semis conduit à des activités élevées des enzymes de déclenchement des phénylpropanoïdes de défense, des composés phénoliques et des capacités antioxydantes à des niveaux significatifs par rapport à l'échantillon de contrôle non sonorisé. L'ultrasonication a réduit le temps de germination de 60 heures par rapport à l'échantillon témoin. Les graines traitées par ultrasons ont montré une émergence des radicules à 24 heures de germination avec une élongation significative des radicules à des temps de germination croissants, alors qu'en comparaison les échantillons de contrôle avaient une émergence retardée des radicules jusqu'à 48 heures de germination. En ce qui concerne la valeur nutritionnelle, les germes de haricots traités par ultrasons ont montré une teneur totale en flavonoïdes 6,6 fois plus élevée et une teneur totale en anthocyanes 11,57 fois plus élevée que les échantillons non traités par ultrasons.
Hielscher Ultrasonics’ sont contrôlables avec précision. Les paramètres du processus, tels que l'amplitude et le contrôle de la température, ainsi que l'exposition uniforme et régulière de toutes les graines à la zone de cavitation ultrasonique sont des facteurs essentiels pour provoquer une biosynthèse régulée dans les graines et les germes.

Études de cas sur la germination par ultrasons

Hassan et al. (2020) démontrent que les graines de sorgho germées par ultrasons présentent un profil nutritionnel nettement amélioré. Le profil et la quantité de phytonutriments dans les graines de sorgho ont été améliorés par l'ultrasonication. Divers composants phytochimiques (alcaloïdes, phytates, saponines et stérols), activité de piégeage des radicaux (test du 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyl, test du pouvoir antioxydant réducteur ferrique et test de la capacité d'absorption des radicaux d'oxygène), Le profil phénolique (teneur totale en composés phénoliques, teneur totale en flavonoïdes, acide férulique, acide gallique, catéchine, quercétine et tanin) ainsi que la digestibilité in vitro des protéines (IVPD %) ont été examinés pour déterminer l'influence de la germination ultrasonique des germes de sorgho. Tous les facteurs testés ont été améliorés par le traitement ultrasonique. Les germes traités présentaient une activité de piégeage des radicaux particulièrement élevée et un profil phénolique riche avec un pourcentage plus élevé d'IVPD.
Le traitement par sonication douce à 40 % d'amplitude pendant 5 minutes a permis d'obtenir des améliorations significatives. Après germination, les germes de sorgho traités aux ultrasons présentent un profil supérieur de composés phytochimiques qui peuvent servir de matière première précieuse pour la production d'aliments fonctionnels à haute teneur en protéines à faible coût.

Petru et al. (2018) ont étudié l'action de la cavitation ultrasonique pendant l'effondrement des bulles de cavitation. Ils ont constaté que la cavitation ultrasonique induit des micro-érosions sur les téguments des graines, ce qui augmente la perméabilité de l'enveloppe de la graine et favorise le transfert de masse. Ils ont étudié l'influence du traitement ultrasonique 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 degrés pour différentes durées de traitement 0, 2, 4, 6, 8 minutes. Les graines ont ensuite été placées pour la germination et la pousse sur un papier filtre humide à température ambiante. L'effet le plus prononcé du traitement US a été observé pour la durée de traitement de 4 min. Les données optimales sur la germination des graines de triticale traitées aux ultrasons pendant 4 minutes et l'émergence des plantules en comparaison avec les graines non traitées (contrôle) sont présentées dans la figure 1. Il a été constaté que la longueur moyenne des plantules des graines traitées par ultrasons de 15 – 20 % dépasse la longueur des graines de contrôle. Les graines traitées aux ultrasons germent plus tôt et présentent une plus grande vigueur de germination, une plus grande longueur des plantules et des racines.

Processeurs à ultrasons pour une germination et une pousse intensifiées

Les processeurs haute performance de Hielscher Ultrasonics sont utilisés dans l'alimentation et l'agriculture pour favoriser la germination et la pousse, l'amorçage des semences, y compris l'osmoamorçage, l'hydroamorçage ainsi que les processus de fermentation. La technologie de pointe, la convivialité, la sécurité d'utilisation et la robustesse sont les principales caractéristiques de tous les processeurs Hielscher Ultrasonics.

par lots et en ligne

Les ultrasons Hielscher peuvent être utilisés pour le traitement par lots et en continu. En fonction du volume et du débit horaire de votre processus, un traitement en ligne peut être recommandé. Alors que le traitement par lots de volumes importants demande plus de temps et de main-d'œuvre, un processus de sonication en 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 Hielscher Ultrasonics couvre tout le spectre des processeurs à ultrasons, depuis les ultrasons de laboratoire compacts jusqu'aux processeurs à ultrasons industriels capables de traiter des camions à l'heure, en passant par les systèmes de paillasse et les systèmes pilotes. La gamme complète de produits nous permet de vous proposer le processeur à ultrasons le mieux adapté à votre capacité de traitement et à vos objectifs.
Les systèmes ultrasoniques de paillasse sont idéaux pour les essais de faisabilité et l'optimisation des procédés. La mise à l'échelle linéaire basée sur les paramètres de processus établis permet d'augmenter très facilement les capacités de traitement des petits lots jusqu'à la production commerciale complète. La mise à l'échelle peut se faire en installant un mélangeur à ultrasons plus puissant ou en regroupant plusieurs mélangeurs à ultrasons en parallèle. Avec l'UIP16000, Hielscher propose le processeur à ultrasons le plus puissant au monde.

Amplitudes contrôlables avec précision pour des résultats optimaux

Tous les appareils à ultrasons Hielscher sont des outils de travail contrôlables avec précision et donc fiables. L'amplitude est l'un des paramètres cruciaux du processus qui influencent l'efficacité de la germination et de la pousse par ultrasons. Les graines à l'enrobage tendre nécessitent un traitement sonique doux et des réglages d'amplitude plus faibles, tandis que les graines à l'enveloppe robuste et dure présentent de meilleurs résultats de germination lorsqu'elles sont sonifiées à des amplitudes plus élevées. Tous les produits Hielscher Ultrasonics’ permettent un réglage précis de l'amplitude. Les sonotrodes et les cornes d'amplification sont des accessoires qui permettent de modifier l'amplitude dans une plage encore plus large. Les processeurs ultrasoniques industriels de Hielscher peuvent délivrer des amplitudes très élevées et fournir l'intensité ultrasonique requise pour des applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu'à 200µm peuvent être facilement exploitées en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
Des réglages précis de l'amplitude et le contrôle permanent des paramètres du processus ultrasonique via un logiciel intelligent vous permettent de traiter vos semences dans les conditions ultrasoniques les plus efficaces. Une sonication optimale pour de meilleurs résultats de germination !
La robustesse des appareils à ultrasons de Hielscher leur permet de fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des conditions difficiles et dans des environnements exigeants. L'équipement à ultrasons de Hielscher est donc un outil de travail fiable qui répond à vos exigences de traitement.

Des tests faciles et sans risque

Les procédés ultrasoniques peuvent être mis à l'échelle de manière totalement linéaire. Cela signifie que chaque résultat obtenu à l'aide d'un appareil à ultrasons de laboratoire ou de paillasse peut être mis à l'échelle pour obtenir exactement le même résultat en utilisant exactement les mêmes paramètres de processus. L'ultrasonication est donc idéale pour les essais de faisabilité sans risque, l'optimisation des processus et la mise en œuvre ultérieure dans la fabrication commerciale. Contactez-nous pour savoir comment la sonication peut augmenter le rendement et la qualité de vos germes.

La plus haute qualité – Conçu et fabriqué en Allemagne

En tant qu'entreprise familiale, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les appareils à ultrasons sont conçus, fabriqués et testés minutieusement dans notre siège social de Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité des équipements à ultrasons de Hielscher en font des outils de travail pour votre production. Le fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, à pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des ultrasons haute performance de Hielscher.

Vous pouvez acheter un processeur à ultrasons Hielscher dans n'importe quelle taille et configuré exactement selon les exigences de votre processus. Qu'il s'agisse de traiter des graines dans un petit bécher de laboratoire ou de mélanger en continu des boues de graines au niveau industriel, Hielscher Ultrasonics vous propose un processeur à ultrasons adapté à vos besoins ! Veuillez nous contacter – nous sommes heureux de vous recommander l'installation ultrasonique idéale !

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