Produzione più rapida di germogli con gli ultrasuoni

I germogli sono un alimento salutare molto apprezzato, ricco di vitamine, proteine, minerali e antiossidanti. Tuttavia, il processo di produzione dei germogli è laborioso e richiede tempo. L’attivazione dei semi mediante ultrasuoni aumenta il tasso di germinazione, accelera la produzione dei germogli, migliora il profilo nutrizionale e favorisce la crescita di plantule sane. L’ammollo e il priming dei semi mediante ultrasuoni sono la tecnica ideale per aumentare la capacità di produzione dei germogli.

Produzione di germogli da semi, cereali e legumi

I germogli sono semi germinati di erba medica, trifoglio, girasole, broccoli, senape, ravanello, aglio, aneto, zucca, mandorle, cereali (ad esempio, chicchi di frumento, quinoa, orzo, segale, grano saraceno, sorgo, miglio), legumi (ad esempio, arachidi, piselli, ceci, lenticchie), nonché di vari fagioli, come mung, rossi, pinto, bianchi navy e soia. Poiché i germogli sono ricchi di fitonutrienti, come proteine, vitamine, minerali e antiossidanti, e poveri di calorie, grassi e sodio, sono ampiamente considerati «alimenti salutari» e «superalimenti». Includere i germogli nel piano alimentare quotidiano aiuta a fornire all’organismo fibre, vitamine, minerali e altri fitonutrienti benefici per la salute.
Biodisponibilità dei nutrienti nei germogli e nei micro-ortaggi: i cereali e i legumi contengono diversi antinutrienti, che ostacolano la digestione e inibiscono la biodisponibilità dei micronutrienti e dei minerali. Ad esempio, gli inibitori della tripsina e i fitati, presenti nei cereali e nei legumi, riducono rispettivamente la digeribilità delle proteine e l’assorbimento dei minerali. Gli inibitori della tripsina ostacolano l’attività dell’enzima digestivo tripsina, per cui le proteine ingerite non possono essere digerite correttamente e assorbite dall’organismo.
Pertanto, la germinazione e la produzione di germogli vengono impiegate per disattivare questi antinutrienti. Durante lo sviluppo dei germogli si avviano le vie di produzione dei nutrienti e dei composti fitochimici e si attivano gli enzimi. In questo modo, i semi e i legumi germogliati forniscono un ampio spettro di nutrienti bioaccessibili.
Durante la germinazione e lo sviluppo dei germogli, nei semi si attivano enzimi endogeni come l’α-amilasi, la pullulanasi, la fitasi e altre glucosidasi. Questi enzimi degradano i fattori antinutrizionali e scompongono i macronutrienti complessi in forme semplici e più digeribili.
I germogli sono ricchi di nutrienti benefici per la salute, come proteine, clorofilla, vitamine, minerali, enzimi, amminoacidi e composti fitochimici. Ad esempio, i germogli di broccoli sono notoriamente estremamente ricchi di sulforafano. Rispetto alle infiorescenze mature dei broccoli, i semi germogliati di broccoli contengono 50 volte più sulforafano.

Procedura di produzione dei germogli

La coltivazione dei germogli è laboriosa e richiede tempo. Durante la produzione dei germogli, l’igiene e le condizioni sanitarie sono fondamentali per prevenire la contaminazione microbica e il deterioramento. L’ammollo, la germinazione e la produzione di germogli assistiti dagli ultrasuoni accelerano la coltivazione e la crescita di germogli e plantule vigorosi e ricchi di nutrienti.

Coltivazione ottimizzata di germogli e micro-ortaggi con gli ultrasuoni

L’ammollo, la germinazione e la produzione di germogli mediante ultrasuoni intensificano il processo di coltivazione di germogli e micro-ortaggi. La produzione dei germogli è un processo laborioso che richiede tempo ed è soggetto a deterioramento dovuto a muffe e batteri. Poiché i semi trascorrono molto tempo in acqua (durante la fase di imbibizione e ammollo) e in un ambiente molto umido (durante la fase di sviluppo dei germogli), il rischio di contaminazione microbica e deterioramento è molto elevato. Il consumo di germogli e micro-ortaggi deteriorati provoca gravi intossicazioni alimentari. L’ammollo e la germinazione mediante ultrasuoni riducono la durata dell’ammollo e della produzione dei germogli. Poiché i semi germinano e crescono più rapidamente, si riduce il tempo di permanenza in ambienti molto umidi. In questo modo si minimizza il tempo disponibile per la proliferazione microbica e il deterioramento. La produzione di germogli mediante ultrasuoni non solo rende il processo più efficiente, ma riduce anche il rischio di contaminazione.
Inoltre, diversi studi hanno dimostrato che i germogli sottoposti ad ammollo e germinazione mediante ultrasuoni presentano un profilo nutrizionale superiore, con un maggiore contenuto di proteine, vitamine e fitonutrienti rispetto ai semi germogliati con metodi convenzionali. I germogli coltivati mediante ultrasuoni presentano anche un maggiore vigore delle plantule.

L’idropriming mediante ultrasuoni migliora l’assorbimento di acqua e nutrienti. Il confronto tra lenticchie sonicate (40Ws/g) e lenticchie non sonicate mostra che la sonicazione migliora significativamente l’assorbimento di acqua.

Attivazione dei semi mediante ultrasuoni

La germinazione intensificata dagli ultrasuoni è dovuta agli effetti meccanici della cavitazione ultrasonica / acustica. Gli effetti della cavitazione ultrasonica agiscono sull’involucro del seme: frammentano il tegumento e aumentano così la porosità della superficie dei semi. Ciò significa letteralmente che la frammentazione ultrasonica del rivestimento del seme ne perfora l’involucro. Inoltre, la sonicazione aumenta le dimensioni dei pori, consentendo un maggiore trasferimento di massa tra la parte interna del seme e il mezzo di crescita. Il trasferimento di massa intensificato fornisce al seme l’acqua e i nutrienti necessari. Grazie all’aumento della porosità e della permeabilità, il seme può assorbire acqua e nutrienti più rapidamente. La migliore idratazione e la maggiore capacità di ritenzione idrica nei semi / chicchi secchi accelerano la crescita dei germogli.

Il trattamento dei semi mediante ultrasuoni richiede solo pochi minuti. La durata specifica della sonicazione dipende dalla durezza del tegumento e può variare da 4 a 6 minuti per la maggior parte delle varietà di semi. Per adattare il trattamento a ultrasuoni allo specifico tipo di seme / cereale, l’ampiezza del sonicatore è un fattore importante che contribuisce significativamente all’efficacia dell’ammollo e del priming dei semi mediante ultrasuoni. Quanto più duro e spesso è l’involucro del seme, tanto maggiori sono le ampiezze necessarie. Hielscher Ultrasonics dispone di conoscenze approfondite sull’imbibizione / ammollo, sul priming e sulla germinazione dei semi assistiti dagli ultrasuoni. Vi offriremo l’apparecchiatura a ultrasuoni più adatta ed efficace per le vostre varietà di germogli e capacità produttive.

Una sonicazione più lunga migliora la germinazione degli ibridi di Calanthe. (Shin et al. 2011)

Maggiore valore nutrizionale dei germogli ottenuti mediante ultrasuoni

La produzione di germogli assistita dagli ultrasuoni favorisce non solo la velocità di germinazione e il tasso di elicitazione, ma ha anche effetti positivi sulla qualità nutrizionale dei germogli. Diversi studi hanno dimostrato un aumento della biosintesi dei fitonutrienti grazie alla sonicazione. Yang et al. (2015) hanno misurato un maggiore contenuto di isoflavonoidi nei germogli di soia sonicati. Le quantità degli isoflavonoidi daidzeina e genisteina sono aumentate rispettivamente del 39,13 e del 96,91 % rispetto ai campioni non sonicati. I semi di soia sottoposti a priming mediante ultrasuoni hanno mostrato anche un aumento dell’acido gamma-amminobutirrico (GABA) del 43,4%. In un altro studio, Yu et al. (2016) hanno osservato una migliore capacità antiossidante nella lattuga romana trattata con ultrasuoni.
Ampofo (2020) ha dimostrato nella sua tesi che la sonicazione di fagioli comuni a 360 W per 60 min ha provocato un accumulo significativamente maggiore di marcatori di stress a 96 h di sviluppo dei germogli. Lo stress durante la crescita delle plantule determina aumenti significativi dell’attività degli enzimi che attivano la via dei fenilpropanoidi di difesa, dei composti fenolici e delle capacità antiossidanti rispetto al campione di controllo non sonicato. La sonicazione ha ridotto il tempo di produzione dei germogli di 60 h rispetto al controllo. I semi trattati con ultrasuoni hanno mostrato l’emergenza delle radichette a 24 h di sviluppo dei germogli, con un significativo allungamento delle radichette all’aumentare del tempo di sviluppo; per confronto, nei campioni di controllo l’emergenza delle radichette è risultata ritardata fino a 48 h. Per quanto riguarda il valore nutrizionale, i germogli di fagiolo sonicati hanno mostrato un contenuto totale di flavonoidi 6,6 volte superiore e un contenuto totale di antociani 11,57 volte superiore rispetto ai campioni non sonicati.
I sonicatori a sonda di Hielscher Ultrasonics sono controllabili con precisione. I parametri di processo, come l’ampiezza e il controllo della temperatura, nonché l’esposizione uniforme e omogenea di tutti i semi alla zona di cavitazione ultrasonica, sono fattori essenziali per indurre un aumento della biosintesi nei semi e nei germogli.

Casi di studio sulla produzione di germogli mediante ultrasuoni

Hassan et al. (2020) dimostrano che i semi di sorgo germogliati mediante ultrasuoni presentano un profilo nutrizionale significativamente migliore. La sonicazione ha migliorato il profilo e la quantità dei fitonutrienti nei semi di sorgo. Sono stati esaminati diversi costituenti fitochimici (alcaloidi, fitati, saponine e steroli), l’attività di neutralizzazione dei radicali (saggio del 2,2-difenil-1-picrilidrazile, saggio del potere antiossidante di riduzione ferrica e saggio della capacità di assorbimento dei radicali dell’ossigeno), il profilo fenolico (contenuto totale di composti fenolici, contenuto totale di flavonoidi, acido ferulico, acido gallico, catechina, quercetina e tannino), insieme alla digeribilità proteica in vitro (IVPD %), per valutare l’influenza della germinazione mediante ultrasuoni sui germogli di sorgo. Tutti i fattori esaminati sono migliorati grazie al trattamento a ultrasuoni. I germogli trattati hanno mostrato un’attività di neutralizzazione dei radicali particolarmente elevata e un ricco profilo fenolico, con una percentuale di IVPD superiore.
Un trattamento di sonicazione delicato al 40% di ampiezza per 5 min ha mostrato miglioramenti significativi. Dopo la germinazione, i germogli di sorgo trattati con ultrasuoni hanno presentato un profilo fitochimico superiore e possono costituire una preziosa materia prima per produrre alimenti funzionali ad alto contenuto proteico e a basso costo.

Petru et al. (2018) hanno studiato l’azione della cavitazione ultrasonica durante il collasso delle bolle di cavitazione. Hanno scoperto che la cavitazione ultrasonica induce microerosione sui tegumenti dei semi, che aumenta la permeabilità dell’involucro e favorisce il trasferimento di massa. Hanno studiato l’influenza del trattamento a ultrasuoni sulla germinazione dei semi, sull’emergenza e sulle fasi iniziali di crescita delle plantule di triticale (ibrido di segale e frumento). I campioni di 50 semi sono stati trattati con ultrasuoni in acqua nelle seguenti condizioni: ampiezza di 15 µm a una temperatura di 25 degС per diverse durate di trattamento, pari a 0, 2, 4, 6, 8 min. I semi sono stati quindi posti a germinare e sviluppare germogli su carta da filtro bagnata a temperatura ambiente. L’effetto più marcato del trattamento con ultrasuoni è stato osservato con una durata di 4 min. I dati ottimali sulla germinazione dei semi di triticale trattati con ultrasuoni per 4 min e sull’emergenza delle plantule, rispetto ai semi non trattati (controllo), sono riportati nella Fig. 1. È stato riscontrato che la lunghezza media delle plantule dei semi trattati con ultrasuoni supera del 15–20% quella delle plantule dei semi di controllo. I semi trattati con ultrasuoni germinano prima e mostrano un maggiore vigore germinativo e una maggiore lunghezza delle plantule e delle radici. 

Processori a ultrasuoni per intensificare la germinazione e la produzione di germogli

I processori ad alte prestazioni di Hielscher Ultrasonics sono utilizzati nel settore alimentare e in agricoltura per favorire la germinazione e la produzione di germogli, il priming dei semi, compresi l’osmopriming e l’idropriming, nonché i processi di fermentazione. Tecnologia all’avanguardia, facilità d’uso, sicurezza operativa e robustezza sono caratteristiche fondamentali di tutti i processori di Hielscher Ultrasonics.
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Trattamento in batch e in linea

I sonicatori Hielscher possono essere utilizzati per il trattamento in batch e a flusso continuo. A seconda del volume del processo e della capacità di trattamento oraria, può essere consigliabile il trattamento in linea. Mentre il trattamento in batch di grandi volumi richiede più tempo e manodopera, un processo di sonicazione continuo in linea è più efficiente, più rapido e richiede significativamente meno manodopera.

Processori a ultrasuoni per ogni capacità produttiva

La gamma di prodotti Hielscher Ultrasonics copre l’intero spettro dei processori a ultrasuoni, dai sonicatori compatti da laboratorio ai sistemi da banco e pilota, fino ai processori a ultrasuoni completamente industriali, capaci di trattare ogni ora quantità equivalenti a carichi di camion. La gamma completa ci consente di offrirvi il processore a ultrasuoni più adatto alla vostra capacità di trattamento e ai vostri obiettivi.
I sistemi a ultrasuoni da banco sono ideali per le prove di fattibilità e l’ottimizzazione del processo. L’aumento di scala lineare basato su parametri di processo consolidati rende molto semplice incrementare le capacità di trattamento, passando da piccoli lotti alla produzione commerciale su vasta scala. L’aumento di scala può essere realizzato installando un’unità di miscelazione a ultrasuoni più potente oppure raggruppando più sonicatori in parallelo. Con UIP16000, Hielscher offre il processore a ultrasuoni più potente al mondo.

Ampiezze controllabili con precisione per risultati ottimali

Tutti i sonicatori Hielscher sono controllabili con precisione e costituiscono quindi strumenti di lavoro affidabili. L’ampiezza è uno dei parametri di processo fondamentali che influenzano l’efficienza e l’efficacia della germinazione e della produzione di germogli mediante ultrasuoni. I semi con un rivestimento morbido richiedono un trattamento di sonicazione delicato e impostazioni di ampiezza inferiori, mentre i semi con un involucro robusto e duro mostrano risultati migliori nella produzione dei germogli quando vengono sonicati ad ampiezze superiori. Tutti i processori di Hielscher Ultrasonics consentono di impostare con precisione l’ampiezza. I sonotrodi e gli amplificatori meccanici di ampiezza sono accessori che permettono di modificare l’ampiezza entro un intervallo ancora più ampio. I processori industriali a ultrasuoni di Hielscher possono erogare ampiezze molto elevate e fornire l’intensità ultrasonica necessaria per applicazioni impegnative. È possibile mantenere facilmente ampiezze fino a 200µm in funzionamento continuo 24/7.
Le impostazioni precise dell’ampiezza e il monitoraggio permanente dei parametri del processo a ultrasuoni mediante software intelligente consentono di trattare i semi nelle condizioni ultrasoniche più efficaci. Sonicazione ottimale per i migliori risultati nella produzione di germogli!
La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher consente il funzionamento 24/7 in condizioni di lavoro gravose e in ambienti impegnativi. Questo rende le apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher strumenti di lavoro affidabili che soddisfano le vostre esigenze di trattamento.

Prove semplici e senza rischi

I processi a ultrasuoni possono essere scalati in modo completamente lineare. Ciò significa che ogni risultato ottenuto utilizzando un sonicatore da laboratorio o da banco può essere riprodotto esattamente su scala maggiore utilizzando gli stessi identici parametri di processo. Questo rende la sonicazione ideale per prove di fattibilità senza rischi, per l’ottimizzazione del processo e per la successiva implementazione nella produzione commerciale. Contattateci per scoprire come la sonicazione può aumentare la resa e la qualità dei vostri germogli.

Massima qualità – Progettati e fabbricati in Germania

In quanto azienda a proprietà e gestione familiare, Hielscher dà priorità ai più elevati standard qualitativi per i propri processori a ultrasuoni. Tutti i sonicatori sono progettati, fabbricati e sottoposti a prove approfondite presso la nostra sede di Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza e l’affidabilità delle apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher ne fanno strumenti instancabili per la vostra produzione. Il funzionamento 24/7 a pieno carico e in ambienti impegnativi è una caratteristica intrinseca dei sonicatori ad alte prestazioni di Hielscher.

Potete acquistare un processore a ultrasuoni Hielscher in diverse dimensioni e configurato esattamente secondo le esigenze del vostro processo. Dal trattamento dei semi in un piccolo becher da laboratorio alla miscelazione a flusso continuo di sospensioni di semi su scala industriale, Hielscher Ultrasonics offre il sonicatore adatto a voi! Contattateci – saremo lieti di consigliarvi la configurazione a ultrasuoni ideale!

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: