Ultrahanggal javított Kombucha fermentáció

Az ultrahangos kezelés elősegíti az ultrahanggal erjedést ultrahanggal erjesztett élelmiszerekben, mint például a kombucha, a kimchi és más erjesztett zöldségek a tömegátadás fokozásával, a mikrobiális sejtek megzavarásával, az enzimek aktiválásával és a homogenitás javításával, ami végül felgyorsult fermentációs sebességhez és kiváló minőségű termék előállításához vezet. A szonikálás jótékony változásokat indít el a bioaktív vegyületekben a tejsavas fermentáció során, növelve a táplálkozási vegyületek és a fitokemikáliák tartalmát.

Kombucha és erjesztett italok

A kombucha-t cukrozott tea erjesztésével állítják elő a "baktériumok és élesztők szimbiotikus kultúrája" (SCOBY) segítségével, amelyet általában "anyának" is neveznek” vagy "teagomba”. A mikrobiális populációk változatossága és aránya a SCOBY-ban jelentősen változhat. Az élesztő komponens általában magában foglalja a Saccharomyces cerevisiae-t, valamint a Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces és Kluyveromyces fajokat; a bakteriális komponens szinte mindig tartalmazza a Komagataeibacter xylinust (korábban Gluconacetobacter xylinus), amely az élesztők által termelt alkoholokat ecetsavvá és más savakká erjeszti, növelve a savasságot és korlátozva az etanoltartalmat.
Hasonlóképpen, más erjesztett italokat, például erjesztett gyümölcs- és zöldségleveket baktériumokkal és élesztővel oltanak be.
Az ultrahanggal végzett kezelés javíthatja az erjedés hatékonyságát és az erjesztett ital minőségi jellemzőit, beleértve a tápanyagtartalmat és az ízt.

Ultrahanggal fokozott Kombucha fermentáció

Az ultrahanghullámok jól ismertek, hogy stimulálják a baktériumok és az élesztő növekedését. A kombucha kultúrák (SCOBY, más néven teagomba, teagomba vagy mandzsúriai gomba) ellenőrzött enyhe szonikálása ezért elősegítheti a fermentációs folyamatot, és gyorsított erjedési idő alatt magasabb kombucha hozamhoz vezethet.
Az ultrahanggal stimulált fermentáció fokozott membrán permeabilizációt és ezáltal fokozott tömegátadást mutat. A szonomechanikai kezelés ultrahanghullámokkal perforálja a mikroorganizmusok sejtfalát és plazmamembránjait (ezt a folyamatot sonoporációnak nevezik). Egyes sejtek akár meg is repedhetnek. Ezek a megzavart sejtek olyan növekedést elősegítő tényezőket szabadítanak fel, mint a vitaminok, nukleotidok, aminosavak és enzimek, amelyek stimulálhatják a sejtesen ép és membránhiányos baktériumok növekedését.
Az ultrahangos kezelés az erjedés előtt, valamint a késleltetési és a log fázisban mutatta a legjelentősebb hatásokat a baktériumok növekedési stimulációjára.

Az Ultrahangos Előnyök a Kombucha Fermentáción

Hogyan segíti elő az ultrahang a fermentációs folyamatot, és segít jobb kombucha, növényi erjesztések, koji stb. Előállításában? A szonikálás többféleképpen fokozza a fermentációt, amelyeket az alábbiakban bemutatunk az erjesztett kombucha összefüggésében. A Kombucha egy erjesztett ital, amelyet hagyományosan édesített teával és baktériumok és élesztő szimbiotikus kultúrájával (SCOBY) készítenek. A hígított gyümölcspürék tápanyagban gazdag, ízletes alapot biztosítanak a kombucha előállításához. Az alábbiakban megtudhatja, hogyan segíti elő az ultrahangos kezelés a

• Megnövelt tömegátvitel: Az ultrahangos hullámok mikroszkopikus kavitációs buborékokat hoznak létre a folyadékban, ami mikrostreaming, folyadéksugarak és turbulenciák kialakulásához vezet. Ez a keverés fokozza a tömegátadást azáltal, hogy növeli az erjedésért felelős mikroorganizmusok és a közegben lévő tápanyagok közötti érintkezést. Ennek eredményeként a tápanyagok hatékonyabban felszívódnak az erjedő mikroorganizmusokban, ami gyorsított erjedési sebességhez vezet.
• Sejtzavar: Az ultrahangos készülékek jól ismertek a sejtlízis és az extrakció hatékonyságáról. Az élelmiszer-erjedésben az ultrahangos készülékek megzavarják a mikrobiális sejtfalakat, felszabadítva az intracelluláris enzimeket és metabolitokat, amelyek tovább katalizálhatják a fermentációs reakciókat. Ez a zavar fokozza az ízvegyületek, vitaminok és szerves savak felszabadulását a mikrobiális sejtekből, hozzájárulva az erjesztett termék ízének összetettségéhez és tápanyaggazdagságához. Az ultrahanggal fermentált homoktövis kombuchában a fenolos vegyületek szignifikánsan nagyobb frakciója mérhető. (vö. Dornan et al., 2020)
• Tápanyagban gazdag fermentációs szubsztrátok előállítása: Az ultrahangos extrakció segít előkészíteni egy fermentációs szubsztrátot, amely sok tápanyagot biztosít a mikrobiális emésztéshez. Ez azt jelenti, hogy ultrahanggal kezelt fermentációs szubsztrátokban (pl. Gyümölcs- és zöldségpürék) bioaktív vegyületek, például keményítők és cukrok szabadulnak fel a növényi sejtek intracelluláris mátrixából. A mikrobák könnyen táplálhatják a szubsztrátumot, ami felgyorsítja és lerövidíti a fermentációs folyamatot. Ugyanez vonatkozik a polifenolokra, flavonoidokra és vitaminokra, amelyek az intracelluláris mátrixokból szabadulnak fel, és hozzájárulnak az erjesztett élelmiszerek vagy italok általános tápértékéhez.
• Fokozott enzimaktivitás: A szonikálás aktiválja vagy fokozza a fermentációs folyamatokban részt vevő bizonyos enzimek aktivitását. Például növeli a celluláz és az amiláz aktivitását, amelyek elengedhetetlenek a komplex szénhidrátok egyszerűbb cukrokká történő lebontásához, amelyeket aztán a kombucha kultúrában jelenlévő mikroorganizmusok erjesztenek.
• Jobb homogenitás: Mivel az ultrahangos erők mindig keverést és keverést eredményeznek, az ultrahangos kezelés biztosítja a fermentációs keverék jobb homogenizálását, ami a tápanyagok és mikroorganizmusok egyenletes eloszlását eredményezi a közegben. Ez az egyenletesség elősegíti a következetes fermentációs kinetikát és a kiváló minőségű, kívánatos érzékszervi tulajdonságokkal rendelkező kombucha termék előállítását.

A mikrobiális növekedés ultrahangos stimulálása a leghatékonyabb, ha ultrahangot alkalmaznak előzetes erjedés vagy a késleltetési és log fázisokban.

Esettanulmány: Az almalé erjesztésének ultrahangos stimulálása

A kutatások azt mutatták, hogy az almalé erjedése során a késési és logaritmikus fázisokban végzett ultrahangos kezelés elősegítette a mikrobiális növekedést és az almasav fokozott biotranszformációját tejsavvá. Például az ultrahangos kezelés után a késleltetési fázisban 0,5 órán keresztül, a mikrobiális szám és a tejsavtartalom az ultrahanggal kezelt mintákban 58,3 W / L-nél elérte a 7,91 ± 0,01 Log CFU / ml és 133,70 ± 7,39 mg / l, amelyek szignifikánsan magasabbak voltak, mint a nem szonikált mintákban. Továbbá, ultrahangos kezelés késés és logaritmikus fázisok komplex hatással volt az alma fenolok, például klorogénsav, koffeinsav, procyanidin B2, katechin és galluszsav. Az ultrahang pozitívan befolyásolhatja a klorogénsav koffeinsavvá történő hidrolízisét, a procianidin B2 átalakulását és a galluszsav dekarboxilezését. A szerves savak és a szabad aminosavak metabolizmusa az ultrahangos mintákban statisztikailag korrelált a fenolos metabolizmussal, ami azt jelenti, hogy az ultrahang előnyös lehet a fenolos származtatásban a szerves savak és aminosavak mikrobiális metabolizmusának javításával. (vö. Wang et al., 2021)

Esettanulmány: Ultrahanggal javított szójatej erjesztés

Ewe et al. (2012) kutatócsoportja az ultrahang hatását vizsgálta a laktobacillus törzsek (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) metabolikus hatékonyságára szójatej erjesztés során. Megfigyelték, hogy az ultrahangos kezelés áteresztette a baktériumok sejtmembránjait. A permeabilizált sejtmembránok jobb tápanyag-internalizációt és későbbi növekedésfokozást eredményeztek (P ≺ 0,05). Az ultrahangos kezelés nagyobb amplitúdója és hosszabb időtartama elősegítette a lactobacillusok növekedését a szójatejben, életképes számokkal meghaladja a 9 log CFU / ml-t. A laktobacillusok intracelluláris és extracelluláris β-glükozidáz-specifikus aktivitását ultrahanggal is fokozták (P ≺ 0,05), ami az izoflavonok fokozott biokonverziójához vezetett a szójatejben, különösen a genisztin és a malonil genisztin genisteinné. A tanulmány eredményei azt mutatják, hogy a laktobacillus sejtek ultrahangkezelése elősegíti (P ≺ 0,05) a sejtek β-glükozidáz aktivitását a fokozott (P ≺ 0,05) izoflavon-glükozidok bioaktív aglikonokká történő bioaktív aglikonokká történő biokonverziója érdekében a szójatejben. (vö. Ewe et al., 2012)

Lactobacillusok pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálata kezelés nélkül (A) és 60% -os amplitúdójú ultrahanggal kezelt laktobacillusok 3 percig (B). A megrepedt sejteket és a pórusokkal rendelkező sejteket mutató körök.
(Tanulmány és képek: ©Ewe et al., 2012)

Tápanyag-összetevők és aromák kivonása kombuchában és erjesztett italokban

Az erjesztett tea, gyümölcslé és zöldségitalok, pl. erjesztett alma- vagy eperfalé vagy gyümölcsökkel dúsított kombuchák íz- és tápanyagszempontból jelentősen előnyösek az ultrahangkezelésből. Az ultrahanghullámok megzavarják a növényi anyagok sejtszerkezetét, és intracelluláris vegyületeket, például aromákat, polifenolokat, antioxidánsokat és flavonoidokat szabadítanak fel. Ugyanakkor az ultrahangos homogenizálás egyenletesen diszpergált és emulgeált italt biztosít, amely megakadályozza a fáziselválasztást, és vonzó megjelenést kínál a fogyasztók számára. Láthat egy példát egy ultrahanggal kezelt homoktövis bogyó kombucha-ra, fáziselválasztás nélkül, összehasonlítva az alábbi kezeletlen változattal.
Tudjon meg többet az ultrahangos íz- és tápanyagkivonásról!

Esettanulmány: Ultrahanggal megőrzött Kombucha

Az ultrahangkezelés befolyásolhatja a mikrobákat stimulálással vagy inaktiválással. Az enzimeket szonikálás is befolyásolja: Az ultrahang megváltoztathatja az enzimek, szubsztrátok és reakcióik jellemzőit. Az alacsony frekvenciájú ultrahang ezen hatásait az élelmiszer-feldolgozásban használják az élelmiszerek és italok pasztőrözésének nem termikus alternatívájaként. A szonikálás előnye a folyamat paramétereinek, például amplitúdójának, idejének, hőmérsékletének és nyomásának pontos szabályozása, amely lehetővé teszi a mikroorganizmusok célzott inaktiválását. A mikrobiális terhelés inaktiválása a kombucha-ban és az erjesztett italokban lehetővé teszi az eltarthatóság és a termék stabilitásának növelését. A mikrobák és enzimek csökkentése megkönnyíti a kereskedelmi forgalmazást a végtermék hosszabb eltarthatósága miatt. Az ultrahangos kezelés egy nem termikus pasztőrözési módszer, amelyet már használnak a kereskedelmi élelmiszer-feldolgozásban, például a gyümölcslevek pasztőrözésében. Különösen nagyobb amplitúdójú ultrahang inaktiválja a baktériumokat és az élesztőt a sejtfalak károsításával. Ez lassabb vagy megállt mikrobiális növekedést eredményez. Például Kwaw et al. (2018) megvizsgálta az ultrahangos, mint nem termikus pasztőrözési stratégiát tejsavval erjesztett eperfa lé esetében. Az ultrahanggal kezelt erjesztett eperfa lé magasabb fenolos vegyületeket tartalmazott (1700.07 ± 2.44 μg / ml), mint a kontroll, kezeletlen erjesztett eperfa lé. "Az egyes nem termikus kezelések közül az ultrahangos kezelés jelentős (p < 0.05) a tejsavval erjesztett eperfa lé fenolos és antioxidáns tulajdonságainak emelkedése a pulzáló fénykezeléshez képest." (Kwaw és mtsai., 2018) Míg a kombucha az életkultúrájáról ismert ital, a mikrobák ellenőrzött csökkentése felhasználható a kereskedelemben forgalmazott kombucha italok eltarthatóságának meghosszabbítására.
A rendszeres termikus pasztőrözés elpusztítja az összes élő élesztőt és baktériumot, amelyek általában jelen vannak a kombucha-ban, és egészségjavító hatásainak egyik fő tényezője. Az ultrahangos pasztőrözés egy nem termikus megőrzési módszer, amely felhasználható a mikrobák számának csökkentésére vagy a mikroorganizmusok teljes eltávolítására. Ez azt jelenti, hogy a kereskedelmi gyártók alacsonyabb amplitúdójú ultrahangot alkalmazhatnak rövidebb ideig annak érdekében, hogy csökkentsék a baktériumok és élesztőgombák számát anélkül, hogy teljesen megszüntetnék. Ezáltal az életkultúrák még mindig jelen vannak a kombuchában, bár alacsonyabb számban, így javul az eltarthatóság és a tárolási idő.

Tudományosan bizonyított eredmények ultrahanggal kezelt Kombuchában

Dornan et al. (2020) az UIP500hdT szonikátor segítségével vizsgálta az alacsony frekvenciájú ultrahang hatását a homoktövis bogyókkal készült kombucha-ra. A kutatócsoport bizonyítani tudta az ultrahangos kezelés többszörös jótékony hatásait a homoktövis bogyó előkészítésére és az azt követő kombucha erjedésre.

Ultrahangos homoktövis bogyó extrakció

A friss egész homoktövis bogyók (más néven homokdorne; H. rhamnoides cv. Sunny) szonikálását Vitamix turmixgéppel 2 percig pürésítettük. Az eredeti püré térfogatának 30% -ának megfelelő mennyiségű dH2O-t adtak hozzá és kevertek. Ultrahangot (90 W, 20 kHz, 10 perc) alkalmaztunk 200 ml hígított pürére az UIP500hdT ultrahangos processzor segítségével (lásd a bal oldali képet). A kezelési időt a tápanyagok optimalizálására és a minta friss állapotban tartására választották. Az ultrahangos extrakció eredményei jelentős (P ≺ 0,05) növekedést mutatnak 10% -os extrakciós hozammal a cellulózból (19,04 ± 0,08-ról 20,97-re ± 0,29%) és 7% -kal a vetőmagra (14,81 ± 0,08-ról 15,83-ra ± 0,28%). Ez az olajhozam növekedése kiemeli az ultrahangozás funkcionalitását, mint hatékony és zöld technológiát a nyersanyagérték maximalizálása érdekében. A homoktövis bogyók ultrahangos extrakciója magasabb olajhozamot és csökkent feldolgozási időt, energiafogyasztást és a veszélyes oldószerek elkerülését eredményezte.

Esettanulmány: A homoktövis bogyó kombucha ultrahangos homogenizálása

Az ultrahanggal kezelt homoktövis (sanddorne) bogyó kombucha jelentősen javította a termék stabilitását. A tárolás 21. napjára az ultrahangos bogyó kombucha homogén maradt. Az a tény, hogy az ultrahangos bogyó kombucha-ban nem figyeltek meg szinerézist az egész vizsgálatban (21 nap, lásd az alábbi képet), azt mutatja, hogy az ultrahang önmagában hatékony emulgeálási technika, amely képes a termék stabilitására és a fáziselválasztás megakadályozására.

Homoktövis püré (P) ultrahang kezelés nélkül és ultrahanggal (P + US) a 0. és 21. napon.
Tanulmány és kép:©Dornan et al., 2020.

Ultrahangos kezelés az erjedés leállításához

Négy kombucha mintát készítettünk: K (kombucha), K+US (kombucha + ultrahang), K+S (kombucha + szacharóz) és K+S+US (kombucha + szacharóz + ultrahang). Minden mintát 200 ml homoktövis püré (P) vagy P+US és 12,5 g SCOBY felhasználásával készítettünk. A K P-ből és SCOBY-ból állt. A K+US a P+US és a SCOBY kombinációkból állt. A K+S P-ből, 15,0 g szacharózból és SCOBY-ból állt. A K+S+US P+US-ból, 15,0 g szacharózból és SCOBY-ból állt. Minden mintát sötét helyen, szobahőmérsékleten öt napig hagytunk erjedni. Egy második ultrahangos kezelést (90 W, 20 kHz, 10 perc) alkalmaztunk a K + US és a K + S + US készülékekre, hogy megállítsuk az erjedést az 5. napon.

Ultrahangos tartósító hatások a Kombuchára

A homoktövis kombuchában az szonikálás csökkentette a kezdeti mikrobiális terhelést 2,6 log CFU / ml-rel, ezáltal megállítva a fermentációs folyamatot egy kiválasztott időpontban, hogy megakadályozza a túlerjedést. Ezenkívül az ellenőrzött mikrobiális redukció segít növelni a végtermék eltarthatóságát és stabilitását, ami megkönnyíti a kombucha kereskedelmi forgalmazását.
További információ ultrahangosítás, mint nem termikus gyümölcslé pasztőrözési módszer!

Összesített eredmények ultrahanggal kezelt Kombucha

Az ultrahangos kezelés csökkentette a kezdeti mikrobiális terhelést 2,6 log CFU / ml-rel, növelte az ORAC értéket 3% -kal és növelte a vízoldhatósági indexet (WSI) 40% -kal (6,64-ről 9,29 g / g-ra) szinerézis nélkül. A tanulmány eredményei azt sugallják, hogy az ultrahangos kezelés alkalmazása fokozhatja a fenolos funkcionalitást a fermentáció során, és képes csökkenti a szinerézist, növeli az olajhozamot, csökkenti a mikrobiális terhelést és növeli az ORAC-ot a tápminőség minimális romlása mellett. (vö. Dornan et al., 2020)

Ultrahangos berendezések a jobb kombucha sörfőzéshez

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos készülékeket, ultrahangos bioreaktorokat és tartozékokat tervez, gyárt és forgalmaz az élelmiszerekben használt jobb fermentációs, extrakciós és pasztőrözési folyamatokhoz & italgyártás. A Hielscher ultrahangos élelmiszer-feldolgozó rendszereket sokrétű alkalmazásokhoz használják, amelyek biztonságos, megbízható és költséghatékony technológiát jelentenek kiváló minőségű élelmiszerek és italok előállítására. Az összes Hielscher ultrahangos processzor telepítése és üzemeltetése egyszerű: Csak kevés helyet igényelnek, könnyen felszerelhetők a meglévő feldolgozó létesítményekbe.
A Hielscher Ultrasonics régóta tapasztalt a teljesítmény ultrahang alkalmazásában az élelmiszerben & italipar, valamint sok más ipari ágazat. Ultrahangos processzoraink könnyen tisztítható (tiszta helyben CIP / sterilizáló helyben SIP) sonotrodes és áramlási cellák (a nedves részek). Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Az amplitúdók pontos hangolása és az alacsony és nagy amplitúdók közötti váltás lehetősége fontos a mikroorganizmusok stimulálásához vagy inaktiválásához. Ezáltal ugyanaz az ultrahangos készülék használható a mikrobák növekvő erjedésének stimulálására vagy a mikroorganizmusok pasztőrözésre történő inaktiválására.
A legmodernebb technológia, a nagy teljesítményű és kifinomult szoftver teszi a Hielscher Ultrasonics-ot’ Megbízható igáslovak az Ön élelmiszer-erjesztési folyamatában. Kis lábnyommal és sokoldalú telepítési lehetőségekkel a Hielscher ultrasonicators könnyen integrálható vagy utólag felszerelhető a meglévő gyártósorokba.

Folyamat szabványosítás Hielscher ultrahanggal

Az élelmiszer-minőségű termékeket a helyes gyártási gyakorlatnak (GMP) és a szabványosított feldolgozási előírásoknak megfelelően kell előállítani. A Hielscher Ultrasonics digitális extrakciós rendszerei intelligens szoftverrel rendelkeznek, ami megkönnyíti az ultrahangos folyamat pontos beállítását és vezérlését. Az automatikus adatrögzítés az összes ultrahangos folyamatparamétert, például az ultrahang energiát (teljes és nettó energia), amplitúdót, hőmérsékletet, nyomást (ha a hőmérséklet- és nyomásérzékelők fel vannak szerelve) dátum- és időbélyegzővel írja a beépített SD-kártyára. Ez lehetővé teszi az egyes ultrahanggal feldolgozott tételek felülvizsgálatát . Ugyanakkor biztosított a reprodukálhatóság és a folyamatosan magas termékminőség.
Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot, hogy többet megtudjon ultrahangos pasztőrözési rendszereink jellemzőiről és képességeiről. Örömmel megvitatjuk Önnel jelentkezését!

Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását: