超音波による発芽の高速化

スプラウトはビタミン、タンパク質、ミネラル、抗酸化物質を豊富に含む人気の健康食品である。スプラウトの発芽プロセスは手間と時間がかかる。種子の超音波活性化は、発芽率を高め、発芽プロセスを加速し、栄養プロファイルを改善し、健康な苗の成長を促進します。種子の超音波浸漬とプライミングは、発芽能力を高める理想的な技術です。

発芽種子、穀物、豆類

スプラウトとは、アルファルファ、クローバー、ヒマワリ、ブロッコリー、マスタード、ラディッシュ、ニンニク、ディル、カボチャ、アーモンド、穀類（小麦、キヌア、大麦、ライ麦、そば、ソルガム、キビなど）、豆類（ピーナッツ、エンドウ豆、ひよこ豆、レンズ豆など）、緑豆、金時豆、ピント豆、ネイビー豆、大豆などの発芽種子のことである。スプラウトは、タンパク質、ビタミン、ミネラル、抗酸化物質などの植物性栄養素が豊富で、低カロリー、低脂肪、低ナトリウムであるため、以下のような食品として広く考えられている。 “健康食品” スーパーフード」である。毎日の栄養プランにスプラウトを取り入れることで、食物繊維、ビタミン、ミネラル、その他健康を促進する植物栄養素が体に栄養を与えてくれる。
スプラウトとマイクログリーンの栄養素の生物学的利用能：穀類や豆類には様々な抗栄養素が含まれており、消化を妨げ、微量栄養素やミネラルの生物学的利用能を阻害する。例えば、穀類や豆類に含まれるトリプシン阻害剤やフィチン酸塩は、それぞれタンパク質の消化率やミネラルの取り込みを低下させる。トリプシン阻害剤は消化酵素トリプシンの活性を阻害するため、摂取したタンパク質が適切に消化されず、体内に吸収されない。
したがって、発芽と発芽は、これらの抗栄養素を不活性化するために適用される。発芽中に、栄養素と植物化学物質の生産経路が開始され、酵素が活性化される。つまり、発芽した種子や豆類は、生物学的に利用可能な幅広い栄養素を提供するのである。
発芽と発芽の過程で、α-アミラーゼ、プルラナーゼ、フィターゼ、その他のグルコシダーゼなどの内因性酵素が種子の中で活性化される。これらの酵素は抗栄養因子を分解し、複雑な多量栄養素をシンプルで消化しやすい形に分解する。
スプラウトには、タンパク質、葉緑素、ビタミン、ミネラル、酵素、アミノ酸、植物性化学物質など、健康を促進する栄養素がたっぷり含まれている。例えば、ブロッコリーの新芽にはスルフロファンが非常に豊富に含まれていることがよく知られている。成熟したブロッコリーの花に比べて、発芽したブロッコリーの種には50倍ものスルフロファンが含まれている。

発芽の手順

スプラウトの栽培には手間と時間がかかる。発芽工程では、微生物による汚染や腐敗を防ぐため、衛生的な環境が重要です。超音波による浸漬、発芽、発芽の補助は、栄養豊富で活力のあるスプラウトや苗の栽培と成長を促進します。

超音波によるスプラウトとマイクログリーンの栽培強化

超音波蒸し、発芽、発芽は、スプラウトやマイクログリーンの栽培プロセスを強化します。発芽は手間と時間のかかるプロセスで、カビやバクテリアによる腐敗が起こりやすい。種子は水中（浸漬と蒸しの段階）や湿気の多い環境（発芽の段階）でかなりの時間を過ごすため、微生物による汚染や腐敗のリスクが非常に高くなります。腐敗したスプラウトやマイクログリーンを摂取すると、深刻な食中毒を引き起こす。超音波による浸漬と発芽は、浸漬と発芽の期間を短縮する。種子の発芽と成長が早くなるため、高湿度環境に存在する時間が短くなる。つまり、微生物の繁殖と腐敗の時間を最小限に抑えることができる。超音波発芽は、発芽プロセスをより効率的にするだけでなく、コンタミネーションのリスクも低減します。
さらに、様々な研究により、超音波浸漬・発芽させたスプラウトは、従来の発芽種子に比べて、タンパク質、ビタミン、植物栄養素の含有量が高いなど、栄養面で優れていることが示されている。超音波で育てたスプラウトは、苗の活力も高い。

超音波ハイドロプライミングは、水分および栄養分の吸収を改善する。超音波処理したレンズ豆（40Ws/g）とそうでないレンズ豆を比較すると、超音波処理によって水分の吸収が著しく改善された。

超音波シード活性化

超音波による発芽促進は、超音波/音響キャビテーションの機械的効果によって引き起こされる。超音波キャビテーションは種子の殻に衝撃を与えます：超音波キャビテーションは種皮を破砕し、種子表面の空隙を拡大します。超音波による種皮の破砕は、文字通り種皮に穴を開けることを意味します。さらに、超音波処理によって気孔が拡大し、種子の核と成長培地との間の物質移動が促進されます。物質移動が促進されることで、種子に必要な水分と栄養分が供給される。気孔率と浸透性が高まるため、種子は水と栄養分を素早く取り込むことができる。乾燥した種子／穀物の水和が良くなり、保水能力が高まることで、スプラウトの成長が促進される。

超音波による種子処理の所要時間は数分である。具体的な超音波処理時間は、種皮の硬さによって異なり、ほとんどの種子品種では4～6分です。超音波処理を特定の種子／穀粒タイプに適合させるために、超音波処理装置の振幅は、種子の超音波浸漬とプライミングの効果に大きく寄与する重要な要素です。種子の殻が硬く厚いほど、高い振幅が必要になります。ヘルシャー・ウルトラソニックは、種子の超音波浸漬・浸漬、プライミング、発芽に関する深い知識を持っています。お客様の発芽品種や発芽能力に合わせて、最適で効果的な超音波装置をご提案いたします。

超音波処理を長くすると、カランテ交配種の発芽が良くなる。(Shin et al.）

超音波発芽スプラウトの高い栄養価

超音波による発芽補助は、発芽速度と発芽誘発率を促進するだけでなく、スプラウトの栄養品質にも良い影響を与える。いくつかの研究では、超音波処理によって植物栄養素の生合成が促進されることが実証されている。Yangら（2015）は、超音波処理したダイズもやしのイソフラボノイド含量の増加を測定した。超音波処理をしていないサンプルと比較すると、イソフラボノイドのダイゼインとゲニステイン の量がそれぞれ39.13%と96.91%増加した。また、超音波処理した大豆は、ガンマアミノ酪酸（GABA）が43.4%増加した。 別の研究において、Yuら（2016）は、超音波処理したロメインレタスで抗酸化力の向上を観察した。
Ampofo (2020)は論文で、コモン・ビーンズを360Wで60分間超音波処理すると、発芽96時間後のストレスマーカーの蓄積が有意に増加することを示した。育苗中のストレスは、防御フェニルプロパノイド誘発酵素、フェノール化合物、抗酸化能の活性を、超音波処理をしていない対照試料と比較して有意なレベルで上昇させる。超音波処理により、発芽時間はコントロールに比べて60時間短縮した。超音波処理した種子は、発芽24時間後に胚軸が伸長し、発芽時間が長くなるにつれて胚軸が著しく伸長した。栄養価に関しては、超音波処理したもやしは、非音波処理試料と比較して、総フラボノイド含量が6.6倍、総アントシアニン含量が11.57倍高かった。
Hielscher Ultrasonics’ プローブ超音波装置は精密に制御可能です。超音波キャビテーションゾーンへのすべての種子の均一かつ均等な曝露だけでなく、振幅や温度制御などのプロセスパラメータは、種子やスプラウトで制御された生合成を引き起こすために不可欠な要素である。

超音波発芽のケーススタディ

Hassanら(2020)は、超音波発芽させたソルガムきびの種子は栄養プロフィールが著しく改善されることを実証した。ソルガム種子中の植物栄養素のプロフィールと量は、超音波処理によって向上した。各種植物化学成分（アルカロイド、フィチン酸塩、サポニン、ステロール）、ラジカル消去活性（2,2-ジフェニル-1-ピクリルヒドラジルアッセイ、鉄還元抗酸化力アッセイ、酸素ラジカル吸光能アッセイ）、フェノールプロファイル（総フェノール含量、総フラボノイド含量、フェルラ酸、没食子酸、カテキン、ケルセチン、タンニン）、in vitroタンパク質消化率（IVPD %）を、ソルガムきびの超音波発芽の影響について調べた。試験したすべての因子は超音波処理によって改善された。処理したソルガムきびのスプラウトは、特に高いラジカル消去活性と豊富なフェノ ールプロファイルを示し、IVPDの割合も高かった。
40%の振幅で5分間のマイルドな超音波処理により、有意な改善が見られた。発芽後、超音波処理したソルガムきびのスプラウトは、高タンパク機能性食品を低コストで製造するための貴重な原料として役立つ、優れたファイトケミカルのプロファイルを示した。

Petruら（2018）は、キャビテーション気泡の崩壊時における超音波キャビテーションの作用を調査した。彼らは、超音波キャビテーションが種子外皮に微小侵食を誘発し、種子外皮の透過性を高め、物質移動を促進することを見出した。研究グループは、ライムギ（ライ麦と小麦の交配種）の種子の発芽、出穂、および成長の初期段階に対する超音波処理の影響について研究した。50粒の種子を水中で超音波処理した。温度25℃、振幅15μm、処理時間0、2、4、6、8分。その後、種子を室温で濡らしたろ紙の上に置き、発芽させた。US処理の効果が最も顕著だったのは、処理時間4分の場合であった。4分以内に超音波処理したライ小麦種子の発芽および苗の出芽に関する最適データを、無処理の種子（対照）と比較して図1に示す。その結果、超音波処理した種子の苗の平均長さは15 – 長さは対照種子を20％上回った。超音波処理した種子は発芽が早く、発芽活力が高く、苗や根の長さが長い。

発芽・萌芽を促進する超音波プロセッサー

ヒールシャー社の高性能プロセッサーは、発芽、発芽促進、種子のプライミング（オスモプライミングを含む）、ハイドロプライミング、発酵プロセスなど、食品や農業の分野で使用されています。最先端の技術、使いやすさ、安全な操作性、堅牢性は、すべてのヒールシャー社のプロセッサーの主な特徴です。

バッチとインライン

Hielscher 社の超音波処理装置は、バッチ処理および連続フロースルー処理に使用できます。処理量や時間あたりの処理量によっては、インライン処理をお勧めする場合もあります。大量のバッチ処理には時間と労力がかかりますが、連続的なインライン超音波処理プロセスは、より効率的で速く、労力も大幅に少なくて済みます。

あらゆる生産能力に対応する超音波プロセッサー

Hielscher Ultrasonicsの製品レンジは、コンパクトなラボ用超音波処理装置から、ベンチトップやパイロットシステム、1時間にトラック1台分の処理能力を持つ産業用超音波処理装置まで、あらゆる超音波処理装置をカバーしています。このような幅広い製品群により、お客様の処理能力と目標に最適な超音波処理装置を提供することができます。
超音波ベンチトップシステムは、フィージビリティテストやプロセスの最適化に最適です。確立されたプロセスパラメーターに基づいたリニアなスケールアップにより、小ロットから完全な商業生産まで、処理能力を非常に簡単に向上させることができます。スケールアップは、より強力な超音波ミキサーユニットを設置するか、複数の超音波ミキサーを並列にクラスター化することで可能です。UIP16000により、Hielscher社は世界で最もパワフルな超音波プロセッサーを提供します。

最適な結果を得るために正確に制御可能な振幅

Hielscher社の超音波発生装置は、すべて精密に制御可能で、信頼性の高い作業ツールです。振幅は、超音波による発芽・萌芽の効率と効果を左右する重要なプロセスパラメーターの一つです。軟らかいコーティングの種子は、マイルドな超音波処理と低い振幅設定が必要ですが、丈夫で硬い殻の種子は、高い振幅で超音波処理するとより良い発芽結果を示します。すべて Hielscher Ultrasonics’ プロセッサーにより、振幅を正確に設定できます。ソノトロードとブースターホーンは、さらに広い範囲で振幅を変更できるアクセサリーです。Hielscherの工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供し、要求の厳しいアプリケーションに必要な超音波強度を提供することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続運転が可能です。
正確な振幅設定と、スマートソフトウェアによる超音波プロセスパラメータの常時モニタリングにより、最も効果的な超音波条件で種子を処理することができます。最適な超音波処理により、最高の発芽結果を得ることができます！
Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。これにより、Hielscherの超音波装置は、お客様の加工要件を満たす信頼性の高い作業ツールとなります。

簡単でリスクのないテスト

超音波プロセスは完全にリニアにスケールすることができます。つまり、実験室やベンチトップの超音波発生装置を使用して達成されたすべての結果は、まったく同じプロセスパラメーターを使用して、まったく同じ出力にスケールアップすることができます。このため、超音波処理は、リスクのない実現可能性試験、プロセスの最適化、その後の商業生産への導入に理想的です。超音波処理によってスプラウトの収量と品質をどのように向上させることができるかについては、当社までお問い合わせください。

最高品質 – ドイツで設計・製造

家族経営の企業として、Hielscher社は超音波プロセッサーの最高品質基準を優先しています。すべての超音波処理装置は、ドイツ・ベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、徹底的なテストが行われています。Hielscherの超音波装置は、頑丈で信頼性が高いため、お客様の生産現場で活躍します。全負荷、過酷な環境下での24時間365日の稼働は、Hielscherの高性能超音波装置の当然の特徴です。

Hielscher ultrasonic processorは、お客様のプロセス要件に合わせて、様々なサイズや構成で購入することができます。小さな実験用ビーカーでの種子処理から、工業レベルでの種子スラリーの連続フロースルー混合まで、Hielscher Ultrasonicsはお客様に適した超音波処理装置を提供します！お問い合わせ – 理想的な超音波セットアップをご提案させていただきます！

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：