Ուլտրաձայնային ածիկ և ածիկի բողբոջում
- Ածիկացումը ժամանակատար գործընթաց է. հացահատիկի սերմերի թրջումը և խոնավացումը շատ ժամանակ է պահանջում և հիմնականում անհավասար արդյունքների է հասնում:
- Ուլտրաձայնային միջոցով գարու բողբոջման արագությունը, արագությունը և բերքատվությունը կարող են զգալիորեն բարելավվել:
Ածիկի արտադրություն
Ածիկ / ածիկավոր հացահատիկը լայնորեն օգտագործվում է գարեջրի, վիսկիի, ածիկի շեյքերի, ածիկի քացախի, ինչպես նաև սննդային հավելումների պատրաստման համար: Ծաղկման գործընթացում չորացած հատիկը (օրինակ՝ գարին) թրջում են ջրի մեջ՝ բողբոջելու համար: Բողբոջման ընթացքում ազատվում են գոյություն ունեցող ֆերմենտները, արտադրվում են նոր ֆերմենտներ, և էնդոսպերմի բջիջների պատերը կոտրվում են՝ ազատելու իրենց բջիջների պարունակությունը, ինչպես նաև ամինաթթուների մեջ պարունակվող սպիտակուցի մի մասը տրոհելու համար: Բողբոջման որոշակի աստիճանի հասնելու դեպքում բողբոջման գործընթացը դադարեցվում է չորացման գործընթացով: Հացահատիկները ածիկավորելով՝ ֆերմենտները – այն է՝ α-ամիլազ և β-ամիլազ – մշակվում են հացահատիկի օսլաները շաքարի վերածելու համար անհրաժեշտ: Շաքարի տարբեր տեսակները ներառում են մոնոսաքարիդ գլյուկոզա, դիսաքարիդ մալտոզա, տրիսաքարիդ մալտոտրիոզ և ավելի բարձր շաքարներ, որոնք կոչվում են մալտոդեքստրիններ: Հացահատիկի թրջումը և բողբոջումը բավականին ժամանակատար է, եթե հաշվի առնենք, որ թրջումը տեւում է 1-2 օր, իսկ բողբոջումը` լրացուցիչ 4-6 օր։ Սա ածիկի արտադրությունը դարձնում է ժամանակատար և թանկ:
Բողբոջող գարի
Ուլտրաձայնային բարելավված ածիկ
Լուծում. Sonication
- Sonication-ը բարելավում է գարու հատիկների բողբոջման կարողությունը և արագությունը:
Ուլտրաձայնի ազդեցությունը.
- Ավելի արագ և ավելի լավ թրջում
- Ավելի արագ բողբոջում
- Ավելի ամբողջական բողբոջում
- Ֆերմենտների ակտիվացում
- արդյունահանման ավելի բարձր մակարդակ
- Բարձրորակ ածիկ
Այս ուլտրաձայնային ազդեցությունները պայմանավորված են բարելավված ֆերմենտային ակտիվությամբ և միկրո ճեղքերով, որոնք առաջացել են ուլտրաձայնային կավիտացիա սերմի վրա։ Գարու հատիկը կարող է ավելի շատ ջուր կլանել ավելի կարճ ժամանակահատվածում, ինչը հանգեցնում է զգալիորեն բարելավված խոնավացում սերմերից։ Արագ խոնավացումը և նույնիսկ բողբոջումը կարևոր են ածիկի լավ որակի համար, քանի որ չբողբոջած սերմերը հակված են բակտերիաների և սնկային վնասվածքների:
Ածիկացումը բարդ գործընթաց է, որը ներառում է բազմաթիվ ֆերմենտներ. կարևոր են α-ամիլազը, β-ամիլազը, α-գլյուկոզիդազը և սահմանային դեքստրինը: Ածիկացման ժամանակ գարին ենթարկվում է թերի բնական բողբոջման գործընթացին, որը ներառում է գարու միջուկի էնդոսպերմի մի շարք ֆերմենտային դեգրադացիաներ: Այս ֆերմենտի քայքայման արդյունքում էնդոսպերմի բջջային պատերը քայքայվում են, և օսլայի հատիկներն ազատվում են էնդոսպերմի մատրիցից, որում դրանք ներկառուցված են: Ուլտրաձայնը ակտիվացնում է ֆերմենտները և բարելավում է ներբջջային նյութի, օրինակ՝ օսլայի, սպիտակուցների արդյունահանման արագությունը: Արաբինօքսիլանի մոլեկուլները հակված են մակրոմոլեկուլային ագրեգատներ ձևավորել նոսր պոլիսախարիդային լուծույթներում: Ultrasonication-ը օգնում է արդյունավետորեն նվազեցնել պոլիսախարիդների ագրեգատները: Պոլիսաքարիդ օսլայի քայքայման արդյունքում առաջանում են խմորվող ածխաջրեր։ Նման ածխաջրերը վերածվում են ալկոհոլի գարեջրի արտադրության ֆերմենտացման փուլում:
Այս բոլոր ուլտրաձայնային ազդեցությունները կենսաքիմիական գործընթացների վրա ածիկավորման ընթացքում հանգեցնում են ա ավելի կարճ բողբոջման ժամանակ և ա ավելի բարձր բողբոջման արագություն / բերքատվություն. Բողբոջման շրջանի կրճատումը հանգեցնում է զգալի կոմերցիոն առավելություններ ածիկի և գարեջրագործության արդյունաբերության համար։
Յալդաղարդը և այլք։ (2008) ցույց է տվել, որ ուլտրաձայնային “ունի ածիկացման գործընթացներում օգտագործելու ներուժ՝ որպես սերմերի մշակման մեթոդ՝ բողբոջման ժամանակահատվածը նվազեցնելու և ընդհանուր բողբոջման տոկոսը բարելավելու համար:”
Ավելի արագ բողբոջում է sonication
Գարու սերմերի ուլտրաձայնային պրիմինգի արձանագրություն
Գարու սերմեր Hordeum vulgare (9% խոնավության պարունակություն, պահվում է սենյակային ջերմաստիճանում բերքահավաքից հետո 3 ամիս)
Ուլտրաձայնային սարք UP200H (200W, 24kHz) հագեցած sonotrode S3-ով (շառավղային ձև, 3 մմ տրամագծով, սուզման առավելագույն խորություն 90 մմ)
Արձանագրություն:
Եղջյուրի ծայրը ընկղմված էր մոտավորապես. 9 մմ լուծույթի մեջ, որը բաղկացած է ջրից և գարու սերմերից: Բոլոր փորձերը կատարվել են նմուշների վրա (10 գ գարու սերմեր), որոնք ցրված էին 80 մլ ծորակի ջրի մեջ՝ ուղղակի ձայնային զոնդավորման միջոցով (զոնդային համակարգ) 20, 60 և 100% հզորությամբ, լրացուցիչ ակտիվացումով կամ թափահարումով: Սա կիրառվել է կանգուն ալիքներից կամ պինդ ազատ շրջանների ձևավորումից խուսափելու համար՝ ուլտրաձայնային ալիքների միասնական բաշխման համար: Ուլտրաձայնային սարքը միացվել է իմպուլսացիոն ռեժիմին՝ օգտագործելով աշխատանքային ցիկլի կառավարում, որպեսզի նվազեցնի ազատ ռադիկալների ձևավորումը: Ցիկլը սահմանվել է 50% բոլոր փորձերի համար: Լուծումը մշակվել է 30°C մշտական ջերմաստիճանում 5, 10 և 15 րոպե: [Yaldagard et al. 2008]
Արդյունքները:
Ուլտրաձայնային բուժումը հանգեցնում է ավելի բարձր խոնավացման և ավելի արագ բողբոջման ավելի կարճ ժամանակում:
Սերմերի ամենաբարձր բողբոջումը (մոտ 100%) գրանցվել է 100% հզորության կարգավորմամբ: Ամբողջ հզորությամբ 5, 10 և 15 րոպե ներծծված սերմերի համար (սարքի հզորության 100% կարգավորում) բողբոջման արագությունը ~ 93,3%-ից (չհնչեցված սերմեր) ավելացել է մինչև 97,2%, 98% և 99,4%։ համապատասխանաբար. Այս արդյունքները կարող են վերագրվել մեխանիկական ազդեցություններին, որոնք պայմանավորված են ուլտրաձայնային ձևով առաջացած կավիտացիայից, որն ավելացնում է ջրի կլանումը բջջային պատերի կողմից: The sonication ուժեղացնում է զանգվածի փոխանցումը և հեշտացնում է ջրի ներթափանցումը բջջային պատի միջով բջջի ներս: Բջջային պատերի մոտ կավիտացիոն փուչիկների փլուզումը խաթարում է բջջի կառուցվածքը և հնարավորություն է տալիս լավ զանգվածի փոխանցում ուլտրաձայնային հեղուկ շիթերի շնորհիվ:
Մեթոդը զգալիորեն նվազեցրեց սերմերի բողբոջումը սկսելու համար անհրաժեշտ ժամանակը: Մազերի արմատներն ավելի արագ հայտնվեցին մշակված նմուշներում և առատորեն աճեցին՝ համեմատած չհնչեցված սերմերի հետ: Վերը նշված ձևով մշակված գարին օգտագործելիս բողբոջման շրջանը սովորական 7 օրից կրճատվել է մինչև 4-5 օր (կախված ուլտրաձայնային հզորությունից և ազդեցության ժամանակից): Ավելին, միջին բողբոջման ժամանակը 6,66 օրից նվազել է 20% հզորության պարամետրի համար մինչև 4,04 օր՝ 100% ուլտրաձայնային հզորության պարամետրի համար՝ 15 րոպե մշակման ժամանակից հետո: Ստացված տվյալների վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ բողբոջման չափը և բողբոջման միջին ժամանակը զգալիորեն ազդել են բողբոջման փորձարկման ընթացքում ուլտրաձայնային հզորության տարբեր պարամետրերը: Բոլոր փորձերը հանգեցրել են գարու սերմերի բողբոջման ավելացմանը՝ համեմատած չհնչեցված հսկողության հետ (նկ. 1): Առավելագույն միջին բողբոջման ժամանակը գրանցվեց 20% հզորության պարամետրի համար, իսկ միջին բողբոջման ժամանակը` 100% հզորության պարամետրի համար (նկ. 2):
Ավելի բարձր բողբոջման արագություն և բերքատվություն ուլտրաձայնային օգնությամբ
Ապացուցված է նաև, որ սոնիկացումը ուժեղացնում է սիսեռի, ցորենի, լոլիկի, պղպեղի, գազարի, բողկի, եգիպտացորենի, բրնձի, ձմերուկի, արևածաղկի և շատ ուրիշների սերմերի բողբոջումը:
Ուլտրաձայնային սարքավորում
Hielscher Ultrasonics-ը ապահովում է հուսալի բարձր հզորության ուլտրաձայնային սարքեր լաբորատոր, նստարանային և արդյունաբերական օգտագործման համար: Առևտրային մասշտաբով սերմերի պրիմինգի և ածիկի պատրաստման համար մենք ձեզ խորհուրդ ենք տալիս մեր արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգերը, ինչպիսիք են UIP2000hdT (2 կՎտ), UIP4000hdT (4 կՎտ), UIP10000 (10 կՎտ) կամ UIP16000 (16 կՎտ): Բազմաֆունկցիոնալ հոսքային բջջային ռեակտորները և աքսեսուարները լրացնում են մեր արտադրանքի տեսականին: Բոլոր Hielscher համակարգերը չափազանց ամուր են և կառուցված են 24/7 աշխատանքի համար:
Սերմերի ուլտրաձայնային պրիմինգը և բողբոջումը փորձարկելու և օպտիմիզացնելու համար մենք ձեզ հնարավորություն ենք տալիս այցելելու մեր լիարժեք հագեցած ուլտրաձայնային պրոցեսի լաբորատորիա և տեխնիկական կենտրոն:
Կապվեք մեզ հետ այսօր: Մենք ուրախ ենք քննարկել ձեր գործընթացը ձեզ հետ:
UIP1000hdT
ուլտրաձայնային
- Արագացված բողբոջում
- Ավելի բարձր եկամտաբերություն
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Գրականություն/Հղումներ
- Goussous, SJ; Սամարա, ՆՀ; Alqudah, AM; Օթման, ՄՕ (2010). Չորս մշակաբույսերի տեսակների սերմերի բողբոջման ուժեղացում՝ ուլտրաձայնային տեխնիկայի միջոցով: Փորձարարական գյուղատնտեսություն, 46/02, 2010. 231-242.
- Նիլսոն, Ֆրիդա (2009): Գարու սպիտակուցի բաղադրության ուսումնասիրություն գարեջրի պատրաստման գործընթացում՝ օգտագործելով SE-HPLC: Դիպլոմային ծրագիրն աշխատում է Կալմարի համալսարանում, Մաքուր և կիրառական բնական գիտությունների դպրոցում, Շվեդիա:
- Յալդագարդ, Մարիամ; Մորթազավի, Սեյեդ Ալի; Tabatabaie, Farideh (2008): Ուլտրաձայնային ալիքների կիրառումը որպես գարու սերմի բողբոջումն արագացնելու և ուժեղացնելու տեխնիկա. մեթոդի օպտիմալացում Տագուչիի մոտեցմամբ: J. Inst. Brew. 114 (1), 2008. 14-21.
- Յալդագարդ, Մարիամ; Մորթազավի, Սեյեդ Ալի; Tabatabaie, Farideh (2007): Ուլտրաձայնային բուժման արդյունավետությունը գարու սերմի բողբոջման խթանման և դրա ալֆա-ամիլազային ակտիվության վրա. International Journal of Biological, Biomolecular, Agricultural, Food and Biotechnological Engineering 1/10, 2007 թ.
Փաստեր գարու մասին & ածիկ
Ծաղկապատման գործընթացը
Ծիկացման ժամանակ հացահատիկը բողբոջում է և ներառում է երեք քայլ՝ թրջում, բողբոջում և վառում: Թաթախման ժամանակ հացահատիկներին ջուր են ավելացնում, որոնք ակտիվացնում են ֆերմենտները։ Սովորական թրջումը տևում է 1-2 օր։ 1-2 օր հետո գարու հատիկները հասել են 40-45% ջրի պարունակության։ Այս պահին գարին հանվում է թաթախող ջրից և սկսվում է բողբոջումը։
Բողբոջման ընթացքում ձևավորվում կամ ակտիվանում են մի քանի ֆերմենտներ, որոնք հետագայում տրորման գործընթացում էական նշանակություն ունեն: β-գլյուկանները քայքայվում են էնդո-β-1,4-գլյուկանազով և էնդո-β-1,3-գլյուկանազով։ Էնդո-β-1,4-գլյուկանազն արդեն առկա է գարու մեջ, իսկ էնդո-β-1,3-գլյուկանազը առկա է միայն ածիկի մեջ: Քանի որ β-գլյուկանները գել են ձևավորվում և այդպիսով կարող են առաջացնել ֆիլտրման հետ կապված խնդիրներ, ածիկի մեջ β-գլյուկանազի բարձր պարունակությունը և β-գլյուկանի ցածր պարունակությունը ցանկալի է: Օսլայի պարունակությունը նվազում է, իսկ շաքարի պարունակությունը մեծանում է բողբոջման ընթացքում, և օսլան քայքայվում է α-ամիլազով և β-ամիլազով: Գարու մեջ α-ամիլազ չկա; այն արտադրվում է բողբոջման ժամանակ, մինչդեռ β-ամիլազն արդեն առկա է գարու մեջ։ Սպիտակուցները նույնպես քայքայվում են բողբոջման ժամանակ։ Պեպտիդազները սպիտակուցների 35-40%-ը քայքայվում են լուծվող նյութի մեջ: 5-ից 6 օր հետո բողբոջումն ավարտվում է, և դրա կենսագործունեությունն ապաակտիվացվում է վառարանով: Վառարանում ջուրը հանվում է ածիկի միջով տաք օդի միջոցով: Սա դադարեցնում է բողբոջումը և փոփոխությունները, և փոխարենը գունավոր և համային միացություններ են ձևավորվում Maillard ռեակցիաների արդյունքում:
Ֆերմենտներ ածիկի մեջ & Brewing Process
Գարու մեջ օսլայի հիդրոլիզի ամենակարևոր ֆերմենտներն են α-ամիլազ և β-ամիլազ ֆերմենտները, որոնք կատալիզացնում են օսլայի հիդրոլիզը շաքարի մեջ։ Ամիլազը քայքայում է պոլիսախարիդները, մասնավորապես օսլան, վերածելով մալթոզայի: β-ամիլազը առկա է բողբոջումից առաջ ոչ ակտիվ ձևով, մինչդեռ α-ամիլազը և պրոտեազները հայտնվում են բողբոջումը սկսվելուց հետո: Քանի որ α-ամիլազը կարող է գործել սուբստրատի վրա ցանկացած վայրում, այն հակված է ավելի արագ գործող, քան β-ամիլազը: β-ամիլազը կատալիզացնում է երկրորդ α-1,4 գլիկոզիդային կապի հիդրոլիզը՝ անջատելով միանգամից երկու գլյուկոզայի միավոր/մալտոզա:
Այլ ֆերմենտներ, ինչպիսիք են պրոթեզերոնները, բաժանում են հացահատիկի սպիտակուցները այն ձևերի, որոնք կարող են օգտագործվել խմորիչի կողմից: Կախված նրանից, թե երբ կդադարեցվի ածիկավորման գործընթացը, մարդը ստանում է նախընտրելի օսլա/ֆերմենտ հարաբերակցություն և մասամբ փոխակերպված օսլան խմորվող շաքարի: Ածիկը նաև պարունակում է փոքր քանակությամբ այլ շաքարներ, ինչպիսիք են սախարոզա և ֆրուկտոզա, որոնք օսլայի ձևափոխման արտադրանք չեն, բայց արդեն եղել են հացահատիկի մեջ: Հետագա փոխակերպումը ֆերմենտացնող շաքարների ձեռք է բերվում տրորման գործընթացում:
Օսլայի հիդրոլիզ
Ֆերմենտային հիդրոլիզի ընթացքում ֆերմենտները կատալիզացնում են սախարիզացման գործընթացը, ինչը նշանակում է, որ ածխաջրերը (օսլան) բաժանվում են իր բաղադրիչ շաքարի մոլեկուլների: Հիդրոլիզով էներգիայի ռեսուրսը (օսլան) վերածվում է շաքարների, որոնք սպառվում են մանրէների կողմից աճեցնելու համար:
Սպիտակուցներ գարու մեջ
Գարին սպիտակուցի պարունակությունը կազմում է 8-ից 15%: Գարու սպիտակուցները էապես նպաստում են ածիկի և գարեջրի որակին: Լուծվող սպիտակուցները կարևոր են գարեջրի գլխի պահպանման և կայունության համար:
Արաբինօքսիլանները և β-գլյուկանը գարու մեջ
Արաբինոքսիլանները և β-գլյուկանը լուծվող սննդային մանրաթելեր են: Ածիկի էքստրակտները կարող են պարունակել արաբինօքսիլանների բարձր մակարդակ, ինչը կարող է դժվարություններ առաջացնել ֆիլտրման ընթացքում, քանի որ մածուցիկ էքստրակտները կարող են զգալիորեն վատթարացնել գարեջրման գործընթացի կատարումը: Գարեջրի պատրաստման գործընթացում գարու մեջ β-գլյուկանի բարձր պարունակությունը կարող է հանգեցնել բջջային պատերի անբավարար քայքայման, որն իր հերթին խոչընդոտում է ֆերմենտների տարածմանը, բողբոջմանը և միջուկի պաշարների մոբիլիզացիային և հետևաբար նվազեցնում ածիկի էքստրակտը: Մնացորդային β-գլյուկանը կարող է նաև հանգեցնել բարձր մածուցիկության զանգվածի, ինչը գարեջրի գործարանում ֆիլտրման հետ կապված խնդիր է առաջացնում, և այն կարող է մասնակցել գարեջրի հասունացմանը՝ առաջացնելով սառը մշուշ: Արաբինօքսիլանները հայտնաբերված են գարու, վարսակի, ցորենի, տարեկանի, եգիպտացորենի, բրնձի, սորգոի և կորեկի բջջային պատերում։ Արաբինօքսիլանների և β-գլյուկանի արդյունահանումը զգալիորեն ավելանում է ձայնային լուծույթով:
Հակաօքսիդանտներ գարու մեջ
Գարին պարունակում է ավելի քան 50 պրոանտոցյանիդիններ, այդ թվում՝ օլիգոմերային և պոլիմերային ֆլավան-3-ոլ, կատեխին և գալլոկատեխին: Գարու մեջ առավել առատ են դիմերային պրոանտոցիանին B3-ը և պրոցիանիդին B3-ը:
Հակաօքսիդանտները հայտնի են օքսիդացման ռեակցիաները և թթվածնի ազատ ռադիկալների ռեակցիաները հետաձգելու կամ կանխելու ունակությամբ, ինչը նրանց կարևոր է դարձնում ածիկի և գարեջրի պատրաստման գործընթացում: Հակաօքսիդանտները (օրինակ՝ սուլֆիտներ, ֆորմալդեհիդ, ասկորբատ) օգտագործվում են որպես հավելումներ գարեջրի համի կայունությունը բարելավելու համար: Գարեջրի ֆենոլային միացությունների մոտ 80%-ը ստացվում է գարու ածիկից։