Ultrahangos malátázás és maláta csírázás
- A malátázás időigényes folyamat: a gabonamagok áztatása és hidratálása sok időt vesz igénybe, és többnyire egyenetlen eredményeket ér el.
- Ultrahangos kezeléssel jelentősen javítható az árpa csírázási sebessége, sebessége és hozama.
Malátatermelés
A maláta / malátázott gabonát széles körben használják sör, whisky, malátázott rázkódások, malátaecet, valamint élelmiszer-adalékanyagok készítésére. A malátázási folyamat során a szárított gabonát (pl. árpa) vízbe áztatják a csírázás megkezdéséhez. A csírázás során a meglévő enzimek felszabadulnak, új enzimek keletkeznek, és az endospermium sejtfalai megszakadnak, hogy felszabadítsák sejttartalmukat, valamint a tárolt fehérje egy részét aminosavakká bontsák. Ha bizonyos fokú csírázást értek el, a csírázási folyamatot szárítási folyamat állítja le. A gabonafélék malátázásával az enzimek – nevezetesen α-amiláz és β-amiláz – A gabona keményítőinek cukrokká történő módosításához szükségesek. A különböző típusú cukrok közé tartozik a monoszacharid glükóz, a diszacharid maltóz, a triszacharid maltotrióz és a magasabb cukrok, amelyeket maltodextrineknek neveznek. A gabona áztatása és csírázása meglehetősen időigényes, figyelembe véve, hogy az áztatás 1-2 napig tart, és a csírázás további 4-6 napig tart. Ez teszi a malátatermelést időigényessé és drágává.
Ultrahanggal javított malátázás
A megoldás: szonikálás
- Az ultrahangos kezelés javítja az árpa szemek csírázási képességét és sebességét.
Az ultrahang hatásai:
- Gyorsabb és jobb áztatás
- Gyorsabb csírázás
- teljesebb csírázás
- enzimek aktiválása
- magasabb extrakciós sebesség
- Kiváló minőségű maláta
Ezeket az ultrahanggal kezdeményezett hatásokat a jobb enzimatikus aktivitás és a mikrorepedések okozzák ultrahangos kavitáció a magon. Az árpa gabona rövidebb idő alatt több vizet képes felvenni, ami jelentősen Jobb hidratálás a magokból. A gyors hidratáció és az egyenletes csírázás fontos a jó malátázási minőség szempontjából, mivel a csírázatlan magok hajlamosak bakteriális és gombás károsodásra.
A malátázás összetett folyamat, amely számos enzimet foglal magában; Ezek fontosak a α-amiláz, a β-amiláz, a α-glükozidáz és a határérték dextrin. A malátázás során az árpa hiányos természetes csírázási folyamaton megy keresztül, amely magában foglalja az árpamag endospermiumának enzimes lebomlását. Ennek az enzimlebomlásnak köszönhetően az endospermium sejtfalak lebomlanak, és a keményítő granulátumok felszabadulnak az endospermium mátrixából, amelybe beágyazódnak. Az ultrahang aktiválja az enzimeket és javítja az intracelluláris anyag, pl. keményítő, fehérjék extrakciós sebességét. Az arabinoxilán molekulák hajlamosak makromolekuláris aggregátumokat képezni a híg poliszacharid oldatokban. Az ultrahangos kezelés segít hatékonyan csökkenteni a poliszacharidok aggregátumait. A poliszacharid keményítő lebontásával fermentálható szénhidrátok keletkeznek. Az ilyen szénhidrátokat a sörgyártás fermentációs lépésében alkohollá alakítják át.
Mindezek az ultrahangos hatások a biokémiai folyamatokra a malátázás során egy rövidebb csírázási idő és egy magasabb csírázási arány / hozam. A csírázási időszak lerövidítése jelentős Kereskedelmi előnyök a maláta- és söripar számára.
Yaldagard et al. (2008) kimutatta, hogy az ultrahang “felhasználható malátázási folyamatokban magvak kezelésére a csírázási időszak csökkentése és a teljes csírázás százalékos arányának javítása érdekében.”
Ultrahangos árpa vetőmag-alapozási protokoll
Árpa magok Hordeum vulgare (9% nedvességtartalom; a betakarítás után 3 hónapig szobahőmérsékleten tárolva)
Ultrahangos készülék UP200H (200W, 24kHz) felszerelt sonotrode S3 (radiális forma, 3mm átmérő, max. merülési mélység 90mm)
Protokoll:
A szarv hegyét kb. 9 mm-re belemerítették a vízből és árpamagból álló folyamatoldatba. Minden kísérletet mintákon (10 g árpamag) végeztünk, amelyeket 80 ml csapvízben diszpergáltunk közvetlen szonikálással (szondarendszer) 20, 60 és 100% -os teljesítménybevitellel, további keveréssel vagy rázással. Ezt azért alkalmazták, hogy elkerüljék az állóhullámokat vagy a szilárd szabad régiók kialakulását az ultrahangos hullámok egyenletes eloszlásához. Az ultrahangos készüléket pulzáló üzemmódba állítottuk, munkaciklus-vezérléssel, a szabad gyökök képződésének csökkentése érdekében. A ciklust 50%-ra állították be minden kísérlet esetében. Az oldatot állandó 30 °C-os hőmérsékleten dolgoztuk fel 5, 10 és 15 percig. [Yaldagard et al. 2008]
Eredmények:
Az ultrahangos kezelések rövidebb idő alatt magasabb hidratációt és gyorsabb csírázást eredményeznek.
A legmagasabb vetőmagcsírázást (kb. 100%) a 100% -os teljesítménybeállításnál regisztrálták. Az 5, 10 és 15 percig ultrahangos teljes teljesítményű (a készülék 100% -os teljesítménybeállítása) esetében a csírázási arány ~ 93,3% -ról (nem szonikált magok) 97,2%, 98% és 99,4% -ra nőtt. Ezek az eredmények az ultrahanggal indukált kavitáció okozta mechanikai hatásoknak tulajdoníthatók, növelve a sejtfalak vízfelvételét. Az ultrahangos kezelés fokozza a tömegátadást és megkönnyíti a víz behatolását a sejtfalon keresztül a sejt belsejébe. A kavitációs buborékok összeomlása a sejtfalak közelében megzavarja a sejtszerkezetet, és lehetővé teszi a jó tömegátadást az ultrahangos folyadéksugarak miatt.
A módszer jelentősen csökkentette a magok csírázásának megkezdéséhez szükséges időt. A hajhagymák gyorsabban jelentek meg a kezelt mintákban, és bőségesen nőttek a nem ultrahangos magokhoz képest. A fentiek szerint kezelt árpa használatakor a csírázási időszakot 4-5 napra rövidítették (az ultrahangos teljesítménytől és az expozíciós időtől függően) a szokásos 7 napról. Ezenkívül az átlagos csírázási idő 6,66 napról csökkent a 20% -os teljesítménybeállítás 4,04 napjára az ultrahangos teljesítménybeállítás 100% -os beállításánál 15 perces feldolgozási idő után. A kapott adatok elemzése azt mutatja, hogy a csírázás mértékét és az átlagos csírázási időt jelentősen befolyásolta a csírázási vizsgálat során a különböző ultrahangos teljesítménybeállítások. Minden kísérlet az árpamagok csírázásának növekedését eredményezte a nem szonikált kontrollhoz képest (1. ábra). A maximális átlagos csírázási időt a 20% -os teljesítménybeállításhoz, a minimális átlagos csírázási időt pedig a 100% -os teljesítménybeállításhoz rögzítették (2. ábra).
Az ultrahangos kezelés bizonyítottan fokozza a csicseriborsó, búza, paradicsom, bors, sárgarépa, retek, kukorica, rizs, görögdinnye, napraforgó és sok más vetőmag csírázását.
Ultrahangos berendezések
A Hielscher Ultrasonics megbízható, nagy teljesítményű ultrahangos készülékeket szállít laboratóriumi, asztali és ipari használatra. A vetőmag alapozása és malátázása kereskedelmi méretekben, javasoljuk Önnek ipari ultrahangos rendszereinket, mint például a UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdt (4kW), UIP10000 (10kW) vagy UIP16000 (16kW). Elosztó áramlási cellás reaktorok és tartozékaik teszik teljessé termékpalettánkat. Minden Hielscher rendszer rendkívül robusztus és 24/7 működésre épült.
Az ultrahangos vetőmag alapozásának és csírázásának teszteléséhez és optimalizálásához lehetőséget kínálunk arra, hogy látogassa meg teljesen felszerelt ultrahangos folyamatlaboratóriumunkat és műszaki központunkat!
Vegye fel velünk a kapcsolatot még ma! Örömmel megvitatjuk Önnel a folyamatot!
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Irodalom/Hivatkozások
- Goussous, S. J.; Szamarah, N. H.; Alqudah, A. M.; Othman, M. O. (2010): Négy növényfaj vetőmag csírázásának fokozása ultrahangos technikával. Kísérleti mezőgazdaság, 46/02, 2010. 231-242.
- Nilsson, Frida (2009): Az árpafehérje összetételének vizsgálata a sörfőzés során SE-HPLC alkalmazásával. A diplomaprojekt a Kalmari Egyetem Tiszta és Alkalmazott Természettudományi Iskolájában működik, Svédországban.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2008): Ultrahangos hullámok alkalmazása alapozási technikaként az árpamag csírázásának felgyorsítására és fokozására: a módszer optimalizálása a Taguchi megközelítéssel. J. Inst. Brew. 114(1), 2008. 14-21.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2007): Az ultrahangkezelés hatékonysága az árpamag csírázási stimulációjában és alfa-amiláz aktivitásában. International Journal of Biological, Biomolecular, Agricultural, Food and Biotechnology Engineering 1/10, 2007.
Tények az árpáról & maláta
A malátázási folyamat
A malátázás során a gabonaszem csírázik, és három lépésből áll: áztatás, csírázás és kiégetés. Az áztatás során vizet adunk a szemcsékhez, amelyek aktiválják az enzimeket. A hagyományos áztatás 1-2 napot vesz igénybe. 1-2 nap elteltével az árpa szemek 40-45% -os víztartalmat értek el. Ezen a ponton az árpát eltávolítják az áztató vízből, és megkezdődik a csírázás.
A csírázás során számos enzim képződik vagy aktiválódik, amelyek később a cefrézési folyamat során elengedhetetlenek. A β-glükánokat endo-β-1,4-glükanázra és endo-β-1,3-glükanázra bontják. Az endo-β-1,4-glükanáz már jelen van az árpában, de az endo-β-1,3-glükanáz csak a malátában van jelen. Mivel a β-glükánok gélképződnek, és ezáltal szűrési problémákat okozhatnak, a malátában magas β-glükanáz tartalom és alacsony β-glükán tartalom kívánatos. A keményítőtartalom csökken és a cukortartalom növekszik a csírázás során, és a keményítőt α-amiláz és β-amiláz lebontja. Az árpában nincs jelen α-amiláz; A csírázás során keletkezik, míg a β-amiláz már jelen van az árpában. A csírázás során a fehérjék is lebomlanak. A peptidázok a fehérjék 35-40%-át oldható anyaggá bontják. 5-6 nap elteltével a csírázás befejeződik, és életfolyamatait kemencével inaktiválják. A kemencében a vizet forró levegő áthaladásával távolítják el a malátán. Ez megállítja a csírázást és a módosulásokat, helyette Maillard-reakciók során szín- és ízvegyületek keletkeznek.
Enzimek a malátában & Sörfőzési folyamat
Az árpában lévő keményítő hidrolízisének legfontosabb enzimjei a α-amiláz és a β-amiláz enzimek, amelyek katalizálják a keményítő cukrokká történő hidrolízisét. Az amiláz a poliszacharidokat, nevezetesen a keményítőt maltózzá bontja. A β-amiláz inaktív formában van jelen a csírázás előtt, míg a α-amiláz és a proteázok a csírázás megkezdése után jelennek meg. Mivel a α-amiláz bárhol képes hatni a szubsztráton, általában gyorsabban hat, mint a β-amiláz. A β-amiláz katalizálja a második α-1,4 glikozid kötés hidrolízisét, egyszerre két glükózegységet / maltózt hasítva.
Más enzimek, mint például a proteázok, lebontják a gabonában lévő fehérjéket olyan formákká, amelyeket az élesztő felhasználhat. Attól függően, hogy mikor állítják le a malátázási folyamatot, előnyben részesítjük a keményítő / enzim arányt, és részben átalakítjuk a keményítőt erjeszthető cukrokká. A maláta kis mennyiségben más cukrokat is tartalmaz, például szacharózt és fruktózt, amelyek nem keményítőmódosítás termékei, hanem már a gabonában voltak. A cefrézési folyamat során további erjeszthető cukrokká történő átalakítás érhető el.
Keményítő hidrolízis
Az enzimatikus hidrolízis során az enzimek katalizálják a cukrosítási folyamatot, ami azt jelenti, hogy a szénhidrátok (keményítő) a cukormolekulák összetevőire bomlanak. A hidrolízissel az energiaforrás (keményítő) cukrokká alakul, amelyeket a csíra a termesztéshez fogyaszt.
Fehérjék az árpában
Az árpa fehérjetartalma 8-15%. Az árpafehérjék alapvetően hozzájárulnak a maláta és a sör minőségéhez. Az oldható fehérjék fontosak a sörfej megtartásához és stabilitásához.
Arabinoxilánok és β-glükán árpában
Az arabinoxilánok és a β-glükán oldható élelmi rostok. A malátakivonatok nagy mennyiségű arabinoxilánt tartalmazhatnak, ami nehézségeket okozhat a szűrés során, mivel a viszkózus kivonatok jelentősen ronthatják a sörfőzési folyamatok teljesítményét. A sörfőzési folyamat során az árpa magas β-glükántartalma a sejtfalak elégtelen lebomlásához vezethet, ami viszont akadályozza az enzimek diffúzióját, a csírázást és a magtartalékok mobilizálását, és ezáltal csökkenti a malátakivonatot. A maradék β-glükán nagyon viszkózus sörléhez is vezethet, ami szűrési problémát okozhat a sörgyárban, és részt vehet a sör érlelésében, ami hideg ködöt okoz. Az arabinoxilánok az árpa, zab, búza, rozs, kukorica, rizs, cirok és köles sejtfalaiban találhatók. Mind az arabinoxilánok, mind a β-glükán extrahálhatósága jelentősen megnő szonikálással.
Antioxidánsok az árpában
Az árpa több mint 50 proantocianidint tartalmaz, beleértve az oligomer és polimer flavan-3-ol-t, a katechint és a gallocatechint. A dimer proantocianin B3 és a procianidin B3 a leggyakoribb az árpában.
Az antioxidánsok ismertek arról, hogy képesek késleltetni vagy megakadályozni az oxidációs reakciókat és az oxigén szabad gyökök reakcióit, ami fontossá teszi őket a malátázási és sörfőzési folyamatban. Az antioxidánsokat (pl. Szulfitok, formaldehid, aszkorbát) adalékanyagként használják a sörfőzési folyamatban a sör ízstabilitásának javítása érdekében. A sörben lévő fenolos vegyületek mintegy 80% -a árpa malátából származik.