अल्ट्रासोनिक माल्टिंग और माल्ट अंकुरण
- माल्टिंग एक समय लेने वाली प्रक्रिया है: अनाज के बीज को भिगोने और जलयोजन में बहुत समय लगता है और ज्यादातर असमान परिणाम प्राप्त होते हैं।
- अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा, जौ की अंकुरण गति, दर और उपज में काफी सुधार किया जा सकता है।
माल्ट उत्पादन
माल्टेड अनाज का व्यापक रूप से बीयर, व्हिस्की, माल्टेड शेक, माल्ट सिरका, साथ ही खाद्य योज्य बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। माल्टिंग प्रक्रिया के दौरान अंकुरण शुरू करने के लिए सूखे अनाज (जैसे जौ) को पानी में भिगोया जाता है। अंकुरण के दौरान मौजूदा एंजाइम जारी किए जाते हैं, नए एंजाइम उत्पन्न होते हैं, और एंडोस्पर्म सेल की दीवारों को उनकी सेल सामग्री को छोड़ने के साथ-साथ कुछ संग्रहीत प्रोटीन को अमीनो एसिड में तोड़ने के लिए तोड़ दिया जाता है। जब अंकुरण की एक निश्चित डिग्री प्राप्त की जाती है, तो अंकुरण प्रक्रिया को सुखाने की प्रक्रिया द्वारा रोक दिया जाता है। अनाज को पिघलाकर, एंजाइम – अर्थात् α-एमाइलेज और β-एमाइलेज – अनाज के स्टार्च को शर्करा में संशोधित करने के लिए आवश्यक विकसित किया जाता है। विभिन्न प्रकार की चीनी में मोनोसैकराइड ग्लूकोज, डिसैकराइड माल्टोज, ट्राइसैकराइड माल्टोट्रियोज और उच्च शर्करा शामिल हैं जिन्हें माल्टोडेक्सट्रिन कहा जाता है। अनाज की खड़ी और अंकुरण काफी समय लेने वाली है, यह देखते हुए कि खड़ी होने में 1-2 दिन लगते हैं और अंकुरण में अतिरिक्त 4-6 दिन लगते हैं। यह माल्ट उत्पादन को समय लेने वाला और महंगा बनाता है।
अंकुरित जौ
अल्ट्रासोनिक रूप से बेहतर माल्टिंग
समाधान: सोनिकेशन
- सोनिकेशन जौ के दानों की अंकुरण क्षमता और गति में सुधार करता है।
अल्ट्रासाउंड के प्रभाव:
- तेज़ और बेहतर भिगोना
- तेजी से अंकुरण
- अधिक पूर्ण अंकुरण
- एंजाइमों का सक्रियण
- उच्च निष्कर्षण दर
- उच्च गुणवत्ता माल्ट
ये अल्ट्रासोनिक रूप से शुरू किए गए प्रभाव एक बेहतर एंजाइमेटिक गतिविधि और सूक्ष्म विदर द्वारा प्रेरित होते हैं अल्ट्रासोनिक cavitation बीज पर। जौ का दाना कम समय में अधिक पानी को अवशोषित कर सकता है, जिससे काफी हद तक पानी निकल सकता है बेहतर जलयोजन बीज का। एक अच्छी माल्टिंग गुणवत्ता के लिए एक तेज जलयोजन और यहां तक कि अंकुरण भी महत्वपूर्ण है क्योंकि अंकुरित बीज बैक्टीरिया और फंगल क्षति से ग्रस्त हैं।
माल्टिंग एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें कई एंजाइम शामिल होते हैं; महत्वपूर्ण हैं α-एमाइलेज, β-एमाइलेज, α-ग्लूकोसिडेस और लिमिट डेक्सट्रिन। माल्टिंग के दौरान, जौ एक अधूरी प्राकृतिक अंकुरण प्रक्रिया से गुजरता है जिसमें जौ कर्नेल एंडोस्पर्म के एंजाइम क्षरण की एक श्रृंखला शामिल होती है। इस एंजाइम क्षरण के परिणामस्वरूप, एंडोस्पर्म सेल की दीवारें नीचा हो जाती हैं, और स्टार्च ग्रैन्यूल एंडोस्पर्म के मैट्रिक्स से निकलते हैं जिसमें वे एम्बेडेड होते हैं। अल्ट्रासोनिक्स एंजाइमों को सक्रिय करता है और इंट्रासेल्युलर सामग्री, जैसे स्टार्च, प्रोटीन की निष्कर्षण दर में सुधार करता है। अरबिनोक्सिलन अणु पतला पॉलीसेकेराइड समाधानों में मैक्रोमोलेक्यूलर समुच्चय बनाते हैं। अल्ट्रासोनिकेशन पॉलीसेकेराइड के समुच्चय को प्रभावी ढंग से कम करने में मदद करता है। पॉलीसेकेराइड स्टार्च के क्षरण से, किण्वित कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन होता है। इस तरह के कार्बोहाइड्रेट बीयर निर्माण के किण्वन चरण में शराब में परिवर्तित हो जाते हैं।
माल्टिंग के दौरान जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं पर इन सभी अल्ट्रासोनिक प्रभावों का परिणाम एक कम अंकुरण समय और एक उच्च अंकुरण दर /. अंकुरण अवधि को छोटा करने से महत्वपूर्ण परिणाम होते हैं व्यावसायिक लाभ माल्टिंग और ब्रूइंग उद्योग के लिए।
Yaldgard एट अल (2008) से पता चला है कि ultrasonics “अंकुरण अवधि को कम करने और कुल अंकुरण के प्रतिशत में सुधार करने के लिए बीजों के उपचार की एक विधि के रूप में माल्टिंग प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने की क्षमता है।”
सोनिकेशन द्वारा तेजी से अंकुरण
अल्ट्रासोनिक जौ बीज भड़काना प्रोटोकॉल
जौ के बीज Hordeum vulgare (9% नमी सामग्री; फसल के बाद 3 महीने के लिए कमरे के तापमान पर संग्रहीत)
अल्ट्रासोनिक डिवाइस UP200H (200W, 24kHz) सोनोट्रोड S3 (रेडियल आकार, 3 मिमी व्यास, अधिकतम विसर्जन गहराई 90 मिमी) से लैस है
प्रोटोकॉल:
सींग की नोक को लगभग 9 मिमी प्रक्रिया समाधान में डुबोया गया था जिसमें पानी और जौ के बीज शामिल थे। सभी प्रयोगों अतिरिक्त आंदोलन या मिलाते हुए के साथ 20, 60, और 100% की एक बिजली इनपुट पर प्रत्यक्ष sonication (जांच प्रणाली) के साथ नल के पानी के 80 एमएल में फैलाया नमूनों (10 ग्राम जौ बीज) पर प्रदर्शन किया गया. यह अल्ट्रासोनिक तरंगों के एक समान वितरण के लिए खड़ी तरंगों या ठोस मुक्त क्षेत्रों के गठन से बचने के लिए नियोजित किया गया था। अल्ट्रासोनिक डिवाइस को मुक्त कणों के गठन को कम करने के लिए, एक कर्तव्य चक्र नियंत्रण का उपयोग करके, धड़कन मोड पर सेट किया गया था। चक्र सभी प्रयोगों के लिए 50% पर सेट किया गया था. समाधान 5, 10, और 15 मिनट के लिए 30 डिग्री सेल्सियस के एक निरंतर तापमान पर संसाधित किया गया था. [Yaldgard एट अल. 2008]
परिणाम:
अल्ट्रासोनिक उपचार के परिणामस्वरूप कम समय में उच्च जलयोजन और तेजी से अंकुरण होता है।
उच्चतम बीज अंकुरण (लगभग 100%) 100% बिजली सेटिंग पर दर्ज किया गया था। पूर्ण शक्ति (डिवाइस की 100% पावर सेटिंग) पर 5, 10 और 15 मिनट के लिए सोनिकेट किए गए बीजों के लिए, अंकुरण दर क्रमशः ~ 93.3% (गैर-सोनिकेटेड बीज) से बढ़ाकर 97.2%, 98% और 99.4% कर दी गई थी। इन परिणामों को सेल की दीवारों द्वारा पानी के तेज में वृद्धि के कारण अल्ट्रासोनिक रूप से प्रेरित गुहिकायन के कारण यांत्रिक प्रभावों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। सोनिकेशन बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ाता है और सेल की दीवार के माध्यम से सेल इंटीरियर में पानी के प्रवेश की सुविधा प्रदान करता है। सेल की दीवारों के पास गुहिकायन बुलबुले का पतन सेल संरचना को बाधित करता है और अल्ट्रासोनिक तरल जेट के कारण एक अच्छा बड़े पैमाने पर हस्तांतरण के लिए सक्षम करता है।
इस विधि ने बीजों के अंकुरण को शुरू करने के लिए आवश्यक समय को काफी कम कर दिया। उपचारित नमूनों में बालों की जड़ें तेजी से दिखाई दीं और गैर-सोनिकेटेड बीजों की तुलना में बहुतायत से बढ़ीं। ऊपर के रूप में इलाज जौ का उपयोग करते समय, अंकुरण अवधि को सामान्य 7 दिनों से 4 से 5 दिनों (अल्ट्रासोनिक शक्ति और जोखिम समय के आधार पर) तक छोटा कर दिया गया था। इसके अलावा, औसत अंकुरण समय 20% बिजली सेटिंग के लिए 6.66 दिनों से घटकर 15 मिनट के प्रसंस्करण समय के बाद 100% की अल्ट्रासोनिक पावर सेटिंग के लिए 4.04 दिन हो गया। परिणामी डेटा का विश्लेषण इंगित करता है कि अंकुरण परीक्षण के दौरान विभिन्न अल्ट्रासोनिक पावर सेटिंग्स से अंकुरण की सीमा और औसत अंकुरण समय काफी प्रभावित हुआ था। सभी प्रयोगों गैर sonicated नियंत्रण (छवि 1) की तुलना में जौ के बीज की वृद्धि हुई अंकुरण में हुई. अधिकतम औसत अंकुरण समय 20% बिजली सेटिंग के लिए दर्ज किया गया था और न्यूनतम औसत अंकुरण समय 100% बिजली सेटिंग (छवि 2) के लिए दर्ज किया गया था।
उच्च अंकुरण दर और ultrasonics के साथ उपज
सोनिकेशन छोले, गेहूं, टमाटर, काली मिर्च, गाजर, मूली, मक्का, चावल, तरबूज, सूरजमुखी और कई अन्य लोगों के बीज अंकुरण को बढ़ाने के लिए भी साबित होता है।
अल्ट्रासोनिक उपकरण
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साहित्य/संदर्भ
- गॉसस, एस। समाराह, एन। अलकुदाह, ए। ओथमैन, एमओ (2010): अल्ट्रासोनिक तकनीक का उपयोग करके चार फसल प्रजातियों के बीज अंकुरण को बढ़ाना। प्रायोगिक कृषि, 46/02, 2010। 231-242.
- निल्सन, फ्रीडा (2009): एसई-एचपीएलसी का उपयोग करके बीयर ब्रूइंग प्रक्रिया के दौरान जौ प्रोटीन संरचना का एक अध्ययन। डिग्री परियोजना कलमार विश्वविद्यालय, स्कूल ऑफ प्योर एंड एप्लाइड नेचुरल साइंसेज, स्वीडन में काम करती है।
- यल्डगार्ड, मरियम; मुर्तज़वी, सैयद अली; तबातबाई, फरीदेह (2008): जौ के बीज के अंकुरण को तेज करने और बढ़ाने के लिए एक भड़काना तकनीक के रूप में अल्ट्रासोनिक तरंगों का अनुप्रयोग: तागुची दृष्टिकोण द्वारा विधि का अनुकूलन। जे. इंस्ट. ब्रू. 114(1), 2008. 14-21.
- यल्डगार्ड, मरियम; मुर्तज़वी, सैयद अली; तबातबाई, फरीदेह (2007): जौ के बीज के अंकुरण उत्तेजना और इसकी अल्फा-एमाइलेज गतिविधि पर अल्ट्रासाउंड उपचार की प्रभावशीलता. इंटरनेशनल जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल, बायोमोलेकुलर, एग्रीकल्चरल, फूड एंड बायोटेक्नोलॉजिकल इंजीनियरिंग 1/10, 2007।
जौ के बारे में तथ्य & मॉल्ट
माल्टिंग प्रक्रिया
माल्टिंग में अनाज अनाज अंकुरित होता है और इसमें तीन चरण शामिल होते हैं: खड़ी, अंकुरण और भट्ठा। खड़ी होने के दौरान, पानी को अनाज में जोड़ा जाता है जो एंजाइमों को सक्रिय करता है। पारंपरिक खड़ी में 1-2 दिन लगते हैं। 1-2 दिनों के बाद जौ के दाने 40-45% की पानी की मात्रा तक पहुंच गए हैं। इस बिंदु पर, जौ को खड़ी पानी से हटा दिया जाता है और अंकुरण शुरू होता है।
अंकुरण के दौरान कई एंजाइम बनते या सक्रिय होते हैं, जो बाद में मैशिंग प्रक्रिया में आवश्यक होते हैं। β-ग्लूकन एंडो-β-1,4-ग्लूकेनेज और एंडो-β-1,3-ग्लूकेनेज द्वारा टूट जाते हैं। एंडो-β-1,4-ग्लूकेनेज जौ में पहले से मौजूद है, लेकिन एंडो-β-1,3-ग्लूकेनेज केवल माल्ट में मौजूद है। क्योंकि β-ग्लूकन जेल बनाने वाले होते हैं और इस तरह निस्पंदन में समस्याएं हो सकती हैं, β-ग्लूकेनेज की एक उच्च सामग्री और β-ग्लूकन की कम सामग्री माल्ट में वांछनीय है। स्टार्च की मात्रा कम हो जाती है और अंकुरण के दौरान चीनी की मात्रा बढ़ जाती है और स्टार्च α-एमाइलेज और β-एमाइलेज द्वारा अपमानित हो जाता है। जौ में कोई α-एमाइलेज मौजूद नहीं है; यह अंकुरण के दौरान उत्पन्न होता है, जबकि जौ में β-एमाइलेज पहले से मौजूद है। अंकुरण के दौरान प्रोटीन भी खराब हो जाते हैं। पेप्टिडेस 35 - 40% प्रोटीन को घुलनशील सामग्री में नीचा दिखाते हैं। 5 से 6 दिनों के बाद अंकुरण पूरा हो जाता है और इसकी जीवन प्रक्रियाएं किलिंग द्वारा निष्क्रिय हो जाती हैं। किलिंग में माल्ट के माध्यम से गर्म हवा पास करके पानी को हटा दिया जाता है। यह अंकुरण और संशोधनों को रोकता है, और इसके बजाय रंग और स्वाद यौगिक माइलार्ड प्रतिक्रियाओं द्वारा बनते हैं।
माल्टिंग में एंजाइम & पकने की प्रक्रिया
जौ में स्टार्च के हाइड्रोलिसिस के लिए सबसे महत्वपूर्ण एंजाइम α-एमाइलेज और β-एमाइलेज एंजाइम हैं जो स्टार्च के हाइड्रोलिसिस को शर्करा में उत्प्रेरित करते हैं। एमाइलेज पॉलीसेकेराइड, अर्थात् स्टार्च, को माल्टोज में नीचा दिखाता है। β-एमाइलेज अंकुरण से पहले एक निष्क्रिय रूप में मौजूद होता है, जबकि अंकुरण शुरू होने के बाद α-एमाइलेज और प्रोटीज दिखाई देते हैं। चूंकि α-एमाइलेज सब्सट्रेट पर कहीं भी कार्य कर सकता है, इसलिए यह β-एमाइलेज की तुलना में तेजी से अभिनय करता है। β-एमाइलेज दूसरे α-1,4 ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करता है, एक ही बार में दो ग्लूकोज इकाइयों /
अन्य एंजाइम, जैसे प्रोटीज, अनाज में प्रोटीन को उन रूपों में तोड़ देते हैं जिनका उपयोग खमीर द्वारा किया जा सकता है। जब माल्टिंग प्रक्रिया बंद हो जाती है, तो इस पर निर्भर करता है, किसी को पसंदीदा स्टार्च / एंजाइम अनुपात मिलता है और आंशिक रूप से स्टार्च को किण्वित शर्करा में परिवर्तित किया जाता है। माल्ट में अन्य शर्करा की थोड़ी मात्रा भी होती है, जैसे कि सुक्रोज और फ्रुक्टोज, जो स्टार्च संशोधन के उत्पाद नहीं हैं लेकिन पहले से ही अनाज में थे। मैशिंग प्रक्रिया के दौरान किण्वित शर्करा में आगे रूपांतरण प्राप्त किया जाता है।
स्टार्च हाइड्रोलिसिस
एंजाइमी हाइड्रोलिसिस के दौरान, एंजाइम सैकरीफिकेशन प्रक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं जिसका अर्थ है कि कार्बोहाइड्रेट (स्टार्च) इसके घटक चीनी अणुओं में टूट जाते हैं। हाइड्रोलिसिस द्वारा, ऊर्जा संसाधन (स्टार्च) शर्करा में परिवर्तित हो जाता है जो रोगाणु द्वारा बढ़ने के लिए खपत होता है।
जौ में प्रोटीन
जौ में प्रोटीन की मात्रा 8 से 15% होती है। जौ प्रोटीन माल्ट और बीयर की गुणवत्ता में अनिवार्य रूप से योगदान करते हैं। घुलनशील प्रोटीन बीयर सिर प्रतिधारण और स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण हैं।
जौ में Arabinoxylans और β-glucan
Arabinoxylans और β-glucan घुलनशील आहार फाइबर हैं। माल्ट के अर्क में अरबीनोक्सिलन के उच्च स्तर हो सकते हैं जो निस्पंदन के दौरान कठिनाइयों का कारण बन सकते हैं क्योंकि चिपचिपा अर्क शराब बनाने की प्रक्रियाओं के प्रदर्शन को काफी खराब कर सकता है। शराब बनाने की प्रक्रिया के लिए, जौ में β-ग्लूकन की एक उच्च सामग्री सेल की दीवारों के अपर्याप्त क्षरण का कारण बन सकती है, जो बदले में एंजाइमों के प्रसार, अंकुरण और कर्नेल भंडार के जुटाव में बाधा डालती है, और इसलिए माल्ट निकालने को कम करती है। अवशिष्ट β-ग्लूकन भी अत्यधिक चिपचिपा पौधा पैदा कर सकता है, जिससे शराब की भठ्ठी में निस्पंदन की समस्या पैदा हो सकती है, और यह बीयर के परिपक्व होने में भाग ले सकता है, जिससे सर्द धुंध हो सकती है। अरबिनोक्सिलन जौ, जई, गेहूं, राई, मक्का, चावल, ज्वार और बाजरा की कोशिका भित्ति में पाए जाते हैं। अरबीनोक्सिलन और β-ग्लूकन दोनों की निष्कर्षण क्षमता सोनिकेशन द्वारा काफी बढ़ जाती है।
जौ में एंटीऑक्सीडेंट
जौ में 50 से अधिक प्रोएन्थोसाइनिडिन होते हैं जिनमें ऑलिगोमेरिक और पॉलिमरिक फ्लेवन-3-ओएल, कैटेचिन और गैलोकैटेचिन शामिल हैं। जौ में डिमेरिक प्रोएन्थोसायनिन बी 3 और प्रोसाइनाइडिन बी 3 सबसे प्रचुर मात्रा में हैं।
एंटीऑक्सिडेंट ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं और ऑक्सीजन मुक्त कट्टरपंथी प्रतिक्रियाओं को देरी या रोकने की उनकी क्षमता के लिए जाने जाते हैं, जो उन्हें माल्टिंग और ब्रूइंग प्रक्रिया में महत्वपूर्ण बनाता है। बीयर स्वाद स्थिरता में सुधार के लिए एंटीऑक्सिडेंट (जैसे सल्फाइट्स, फॉर्मलाडेहाइड, एस्कॉर्बेट) का उपयोग शराब बनाने की प्रक्रिया में योजक के रूप में किया जाता है। बीयर में लगभग 80% फेनोलिक यौगिक जौ माल्ट से प्राप्त होते हैं।