दलहनी पौधों और बीजों पर सोनिकेशन के प्रभाव

मसूर और दलहनी पौधों जैसी पादप सामग्रियों के संशोधन, अनुकूलन और विश्लेषण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण एक मूल्यवान तकनीक बन गया है। ध्वनिक कैविटेशन और नियंत्रित यांत्रिक बलों के माध्यम से सोनिकेशन जलयोजन बढ़ाता है, निष्कर्षण में तेजी लाता है, सूक्ष्मसंरचनाओं को बदलता है और द्रव्यमान अंतरण में सुधार करता है। ये प्रभाव बीज अनुसंधान, खाद्य विज्ञान, कृषि, जैवशोधन और विश्लेषणात्मक अनुसंधान के लिए अत्यंत आकर्षक हैं।

किसी भी पैमाने पर बीजों और दलहनों का अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण

उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड का एक प्रमुख लाभ आयाम, तीव्रता और ऊर्जा निवेश को सटीक रूप से नियंत्रित करने की क्षमता है, विशेष रूप से Hielscher Ultrasonics के प्रोब-प्रकार के सोनिकेटरों का उपयोग करते समय। प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर उपलब्ध ये प्रणालियाँ ऐसा पुनरुत्पादनीय, समायोज्य प्रसंस्करण संभव बनाती हैं, जिसका दायरा त्वरित जलयोजन और एंजाइम सक्रियण द्वारा सौम्य बीज प्राइमिंग या अंकुरण से लेकर कुशल पोषक तत्त्व निष्कर्षण तक है।

ध्वनिक कैविटेशन और दलहनी सामग्रियों पर इसके प्रभाव

सोनिकेशन ध्वनिक कैविटेशन पर निर्भर करता है – अर्थात तरल पदार्थों में सूक्ष्मबुलबुलों का तेजी से बनना और ढहना। इससे उत्पन्न सूक्ष्म-जेट, अपरूपण बल और दाब में उतार-चढ़ाव मसूर और दलहनी पौधों के ऊतकों के साथ अत्यंत विशिष्ट तरीकों से अंतःक्रिया करते हैं।

तीन प्रमुख क्रियाविधियाँ बीजों पर प्रभाव निर्धारित करती हैं:

1. जलयोजन में तेजी

   कैविटेशन पानी और बीज की सतह के बीच की सीमा परत को बाधित करता है, जिससे बीजावरण और बीजपत्रों में पानी का परिवहन बढ़ता है।

   प्रभावों में शामिल हैं:

   • तेजी से भिगोना/जलयोजन
   • अधिक एकसमान फूलना
   • टेस्टा के माध्यम से पानी के विसरण में सुधार
2. सोनोपोरेशन और सूक्ष्मसंरचनात्मक परिवर्तन
   ढहते कैविटेशन बुलबुलों से उत्पन्न यांत्रिक तनाव बीजावरण और आंतरिक ऊतकों में नैनो और सूक्ष्म छिद्र बनाता है – इसे सोनोपोरेशन कहा जाता है।

   परिणाम:

   • बढ़ी हुई पारगम्यता
   • विलेयों का अधिक तेज निक्षालन या अवशोषण
   • एंजाइमों की बेहतर पहुँच
   • अंकुरण क्षमता में सुधार
3. निष्कर्षण में वृद्धि
   अल्ट्रासाउंड निम्नलिखित के मुक्त होने में सहायता करता है:
   • प्रोटीन
   • पॉलीफेनॉल
   • तेल और लिपिड
   • आहारीय रेशे
   • जैवसक्रिय यौगिक

यह कोशिका भित्ति के विघटन, विलायक के बेहतर प्रवेश और अधिक द्रव्यमान अंतरण के कारण होता है।
 

बीजों पर अल्ट्रासाउंड के प्रभावों और उनकी क्रियाविधियों का योजनाबद्ध सारांश।
अध्ययन और आरेख: ©Nogueira et al., 2023

बीजों पर अल्ट्रासाउंड के आयाम और तीव्रता का प्रभाव

अल्ट्रासाउंड का आयाम बीजों को दी जाने वाली यांत्रिक ऊर्जा को सीधे निर्धारित करता है। आयाम को समायोजित करके प्रचालक अनुप्रयोग की संवेदनशीलता और उद्देश्य के अनुसार प्रक्रिया का सूक्ष्म समायोजन कर सकते हैं। सभी Hielscher सोनिकेटर आयाम के सटीक समायोजन की सुविधा देते हैं, जिससे वे बीज प्राइमिंग, अंकुरण और पोषक तत्त्व निष्कर्षण के लिए बहुउपयोगी उपकरण बनते हैं।

कम आयाम – बीज प्राइमिंग और अंतःशोषण के लिए आदर्श

• सौम्य कैविटेशन
• सोनोपोरेशन द्वारा बढ़ा हुआ जलयोजन, लेकिन ऊतकों को क्षति पहुँचाए बिना
• प्राइमिंग के लिए बीजों का नियंत्रित अंतःशोषण
• चयापचय मार्गों का सक्रियण
• अंकुरण दर और बीज ओज में सुधार

बीज अंतःशोषण – अंकुरण से पहले पानी ग्रहण करने का प्रारंभिक चरण – को अल्ट्रासाउंड से सटीक रूप से तेज और अनुकूलित किया जा सकता है:

• कैविटेशन पृष्ठ तनाव को तोड़ता है
• पानी बीजांडद्वार में अधिक कुशलता से प्रवेश करता है
• सुप्तावस्था से संबंधित अवरोध नरम पड़ते हैं
• प्राइमिंग किए गए बीजों में अधिक तेज अंकुरण होता है और अधिक मजबूत नवांकुर विकसित होते हैं

मध्यम आयाम – संरचनात्मक संशोधन और मध्यम निष्कर्षण

• कोशिका पारगम्यता में वृद्धि
• कोशिका भित्ति का आंशिक शिथिलन
• खाद्य प्रसंस्करण के लिए अधिक तेज जलयोजन
• ऊतकों के पूर्ण विघटन के बिना निष्कर्षण उपज में सुधार

इनके लिए आदर्श:

• प्रोटीन की विलेयता में सुधार
• स्टार्च के गुणों में संशोधन
• किण्वन के लिए सामग्री तैयार करना

उच्च आयाम – कोशिका विघटन और निष्कर्षण

• तीव्र कैविटेशन और अपरूपण
• पूर्ण संरचनात्मक विघटन
• प्रोटीन पृथक्करण या पादप-रसायन निष्कर्षण के लिए सर्वोत्तम
• इसका उपयोग तब किया जाता है जब बीजों का जीवनक्षम बने रहना अपेक्षित नहीं होता

निम्नलिखित के औद्योगिक निष्कर्षण के लिए यह सामान्य आयाम सीमा है:

• तेल / लिपिड
• प्रोटीन और पेप्टाइड
• पॉलीफेनॉल
• कार्यात्मक रेशे

बीज प्राइमिंग, अंकुरण, जलयोजन और निष्कर्षण के लिए Hielscher सोनिकेटर

Hielscher सोनिकेटर मसूर और दलहनी पौधों में संशोधन के लिए एक बहुउपयोगी और वैज्ञानिक रूप से सुदृढ़ विधि प्रदान करते हैं। बीज अंतःशोषण और प्राइमिंग में तेजी लाने से लेकर निष्कर्षण बढ़ाने और औद्योगिक पैमाने पर घटकों का उत्पादन संभव बनाने तक, उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड अनुसंधान और व्यावसायिक क्षेत्रों में विशिष्ट लाभ प्रदान करता है।

प्रयोगशाला और पूर्ण औद्योगिक पैमाने पर उपलब्ध Hielscher Ultrasonics के सटीक रूप से नियंत्रित किए जा सकने वाले प्रोब-प्रकार के सोनिकेटरों से उपयोगकर्ता सौम्य शरीरक्रियात्मक संवर्धन या तीव्र यांत्रिक विघटन के लिए प्रसंस्करण स्थितियों का सूक्ष्म समायोजन कर सकते हैं – इससे अल्ट्रासाउंड अगली पीढ़ी के पादप अनुसंधान, खाद्य घटकों के प्रसंस्करण और सतत जैवशोधन की एक आधारभूत तकनीक बन जाता है।

 
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

डिज़ाइन, विनिर्माण और परामर्श – जर्मनी में निर्मित गुणवत्ता

Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपनी उच्चतम गुणवत्ता और डिज़ाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। उनकी मजबूती और आसान संचालन हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों को औद्योगिक संयंत्रों में सुगमता से एकीकृत करना संभव बनाते हैं। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर कठिन परिस्थितियों और चुनौतीपूर्ण परिवेश में आसानी से काम करते हैं।

Hielscher Ultrasonics एक ISO प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक तकनीक तथा उपयोगकर्ता-अनुकूलता वाले उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटरों पर विशेष जोर देती है। निस्संदेह, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर CE के अनुरूप हैं और UL, CSA तथा RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।