超音波麦芽製造と麦芽発芽
- 麦芽製造は時間のかかるプロセスです:穀物の種子の浸漬と水和には多くの時間がかかり、ほとんど不均一な結果が得られます。
- 超音波処理により、オオムギの発芽速度、発芽速度および収量を大幅に改善することができる。
麦芽生産
麦芽/麦芽穀物は、ビール、ウイスキー、麦芽シェイク、麦芽酢、食品添加物の製造に広く使用されています。麦芽製造の過程で、乾燥した穀物(大麦など)を水に浸して発芽を開始します。発芽中に既存の酵素が放出され、新しい酵素が生成され、胚乳細胞壁が破壊されて細胞内容物が放出され、貯蔵されたタンパク質の一部がアミノ酸に分解されます。ある程度の発芽が達成されたら、乾燥プロセスによって発芽プロセスが停止されます。穀物を麦芽化することにより、酵素 – すなわち、α-アミラーゼとβ-アミラーゼ – 穀物のデンプンを糖に改質するために必要なものが開発されます。さまざまな種類の砂糖には、単糖類グルコース、二糖類マルトース、三糖類マルトトリオース、およびマルトデキストリンと呼ばれる高糖が含まれます。穀物の浸漬と発芽は、浸漬に1〜2日かかり、発芽にさらに4〜6日かかることを考えると、かなり時間がかかります。これにより、麦芽の製造には時間と費用がかかります。
発芽する大麦
超音波改良されたモルティング
解決策:超音波処理
- 超音波処理は、大麦粒の発芽能力と速度を向上させます。
超音波の影響:
- より速く、より良い浸漬
- より速い発芽
- より完全な発芽
- 酵素の活性化
- より高い抽出率
- 高品質のモルト
これらの超音波で開始された効果は、改善された酵素活性とによって誘発される微小亀裂によって引き起こされます。 超音波キャビテーション 種子に。大麦粒は、より短い時間でより多くの水を吸収することができ、大幅に 水分補給の改善 種子の。発芽していない種子は細菌や真菌の損傷を受けやすいため、良好な麦芽の品質には迅速な水分補給と均一な発芽が重要です。
麦芽製造は、多くの酵素が関与する複雑なプロセスです。重要なものは、α-アミラーゼ、β-アミラーゼ、α-グルコシダーゼ、および制限デキストリンです。麦芽製造中、オオムギは、オオムギカーネル胚乳の一連の酵素分解を含む不完全な自然発芽プロセスを経ます。この酵素分解の結果として、胚乳細胞壁が分解され、デンプン顆粒がそれらが埋め込まれている胚乳のマトリックスから放出されます。超音波は酵素を活性化し、細胞内物質、例えばデンプン、タンパク質の抽出速度を改善します。アラビノキシラン分子は、希薄な多糖溶液中で高分子凝集体を形成する傾向があります。超音波処理は、多糖類の凝集体を効果的に減少させるのに役立ちます。多糖類デンプンの分解により、発酵性炭水化物が生成されます。このような炭水化物は、ビール製造の発酵工程でアルコールに変換されます。
麦芽製造中の生化学的プロセスに対するこれらすべての超音波効果は、 発芽時間の短縮 と より高い発芽率/収量.発芽期間を短くすると、 商業上の利点 麦芽製造および醸造業界向け。
Yaldagard et al. (2008) は、超音波が “発芽期間を短縮し、総発芽の割合を改善するために種子を処理する方法として、麦芽製造プロセスで使用される可能性があります。”
超音波処理による発芽の迅速化
超音波オオムギの種子のプライミングのプロトコル
大麦の種 ホルデウム・ブルガレ (含水率9%、収穫後3ヶ月間室温で保存)
超音波装置 UP200H(200W、24kHz)、ソノトロードS3(ラジアル形状、直径3mm、最大浸漬深さ90mm)搭載
議定書：
ホーンの先端を、水と大麦の種子からなるプロセス溶液に約9mm浸しました。すべての実験は、80mLの水道水に分散させたサンプル(10gのオオムギ種子)に対して、20、60、および100%の電源入力で直接超音波処理(プローブシステム)を行い、追加の攪拌または振とうを行った。これは、定在波や超音波の均一な分布のための固体の自由領域の形成を避けるために採用されました。超音波装置は、フリーラジカルの形成を減らすために、デューティサイクル制御を使用して脈動モードに設定された。サイクルは、すべての実験で50%に設定されました。溶液を30°Cの一定温度で5分、10分、15分で処理した[Yaldagard et al. 2008]。
業績：
超音波処理により、より高い水分補給と短時間での発芽が速くなります。
最も高い種子発芽(約100%)は、100%の電力設定で記録されました。フルパワー(デバイスの100%電力設定)で5、10、および15分間超音波処理した種子の場合、発芽率は~93.3%(非超音波処理種子)からそれぞれ97.2%、98%および99.4%に増加した。これらの結果は、超音波で誘導されたキャビテーションによる機械的効果による細胞壁による水分摂取の増加に起因する可能性があります。超音波処理は、物質移動を促進し、細胞壁を通る細胞内部への水の浸透を促進する。細胞壁近くのキャビテーション気泡の崩壊は、細胞構造を破壊し、超音波液体ジェットによる良好な物質移動を可能にする。
この方法により、種子の発芽を開始するのに必要な時間が大幅に短縮されました。毛根は、処理されたサンプルでより速く現れ、超音波処理されていない種子と比較して豊富に成長しました。上記のように処理したオオムギを使用した場合、発芽期間が通常の7日間から4〜5日間(超音波出力と曝露時間による)に短縮されました。さらに、平均発芽時間は、15分の処理時間後に、20%の電力設定の6.66日から100%の超音波電力設定の4.04日に減少しました。得られたデータの解析は、発芽試験中の異なる超音波パワー設定によって、発芽の程度と平均発芽時間が有意に影響を受けたことを示しています。すべての実験は、非超音波処理対照と比較して、オオムギ種子の発芽の増加をもたらした(図1)。最大平均発芽時間は20%電力設定で記録され、最小平均発芽時間は100%電力設定で記録されました(図2)。
超音波によるより高い発芽率と収量
超音波処理はまた、ひよこ豆、小麦、トマト、コショウ、ニンジン、大根、トウモロコシ、米、スイカ、ヒマワリおよび他の多くの種子の発芽を促進することが証明されています。
超音波装置
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超音波
- 発芽の促進
- より高い収量
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文献/参考文献
- グースース、SJ;サマラ、ニューハンプシャー州;アルクダ、AM;オスマン、MO(2010):超音波技術を使用して4つの作物種の種子発芽を促進する。実験農業、46/02、2010。231-242.
- ニルソン、フリーダ(2009): SE-HPLCを用いたビール醸造過程における大麦タンパク質組成の研究 学位プロジェクトは、スウェーデンのカルマル大学、純粋自然科学および応用自然科学部で機能します。
- ヤルダガード、マリアム;モルタザヴィ、セイエド・アリ;タバタバイエ、ファリデ(2008): オオムギ種子の発芽を促進・促進するためのプライミング技術としての超音波の応用:タグチアプローチによる方法の最適化 J.インスティテュート。114(1), 2008.14-21.
- ヤルダガード、マリアム;モルタザヴィ、セイエド・アリ;タバタバイエ、ファリデ(2007): オオムギ種子の発芽刺激とそのα-アミラーゼ活性に対する超音波治療の有効性.International Journal of Biological, Biomolecular, Agricultural, Food and Biotechnological Engineering 1/10, 2007.
大麦についての事実 & 麦芽
麦芽製造プロセス
麦芽製造では、穀物が発芽し、浸漬、発芽、窯の3つのステップが含まれます。浸漬中に、酵素を活性化する水が穀物に加えられます。従来の浸漬には1〜2日かかります。1〜2日後、大麦粒の水分含有量は40〜45%に達しました。この時点で、大麦は浸漬水から取り除かれ、発芽が始まります。
発芽中にいくつかの酵素が形成されたり活性化されたりしますが、これらは後のマッシングプロセスで不可欠です。β-グルカンは、エンド-β-1,4-グルカナーゼとエンド-β-1,3-グルカナーゼによって分解されます。エンド-β-1,4-グルカナーゼはすでにオオムギに含まれていますが、エンドβ-1,3-グルカナーゼは麦芽にのみ存在します。β-グルカンはゲル形成性であり、それによりろ過で問題が発生する可能性があるため、麦芽ではβ-グルカナーゼの含有量が高く、β-グルカンの含有量が少ないことが望ましいです。デンプン含有量は減少し、発芽中に糖含有量が増加し、デンプンはα-アミラーゼとβ-アミラーゼによって分解されます。大麦にはα-アミラーゼは含まれていません。発芽中に生成されますが、β-アミラーゼはすでに大麦に存在しています。タンパク質は発芽中にも分解されます。ペプチダーゼは、タンパク質の35〜40%を可溶性物質に分解します。5〜6日後、発芽は完了し、その生活過程はキルニングによって不活性化されます。窯詰めでは、麦芽に熱風を通すことで水分が取り除かれます。これにより発芽と修飾が停止し、代わりにメイラード反応によって色と風味の化合物が形成されます。
麦芽製造中の酵素 & 醸造プロセス
大麦中のデンプンの加水分解のための最も重要な酵素は、デンプンの糖への加水分解を触媒するα-アミラーゼおよびβ-アミラーゼ酵素です。アミラーゼは、多糖類、すなわちデンプンをマルトースに分解します。β-アミラーゼは発芽前に不活性な形で存在しますが、α-アミラーゼとプロテアーゼは発芽が始まると現れます。α-アミラーゼは基質上のどこにでも作用するため、β-アミラーゼよりも速く作用する傾向があります。β-アミラーゼは、第2のα-1,4グリコシド結合の加水分解を触媒し、一度に2つのグルコース単位/マルトースを切断します。
プロテアーゼなどの他の酵素は、穀物のタンパク質を酵母が使用できる形に分解します。麦芽製造プロセスがいつ停止するかに応じて、好ましいデンプン/酵素の比率が得られ、デンプンを部分的に発酵性糖に変換します。麦芽には、スクロースやフルクトースなどの他の糖も少量含まれていますが、これらはデンプン修飾の産物ではありませんが、すでに穀物に含まれていました。さらに発酵性糖への転換は、マッシングプロセス中に達成されます。
デンプン加水分解
酵素加水分解中、酵素は糖化プロセスを触媒し、これは炭水化物(デンプン)がその構成糖分子に分解されることを意味します。加水分解により、エネルギー資源(デンプン)は糖に変換され、胚芽が成長のために消費されます。
大麦のタンパク質
大麦のタンパク質含有量は8〜15%です。大麦タンパク質は、基本的に麦芽とビールの品質に貢献しています。可溶性タンパク質は、ビールヘッドの保持と安定性にとって重要です。
大麦のアラビノキシランとβグルカン
アラビノキシランとβ-グルカンは可溶性食物繊維です。麦芽抽出物には高レベルのアラビノキシランが含まれている可能性があり、粘性のある抽出物は醸造プロセスのパフォーマンスを大幅に低下させる可能性があるため、ろ過中に困難を引き起こす可能性があります。醸造プロセスでは、大麦にβ-グルカンを多く含むと、細胞壁の分解が不十分になり、酵素の拡散、発芽、およびカーネルの貯蔵量の動員が妨げられ、麦芽抽出物が減少する可能性があります。残留β-グルカンはまた、高粘度の麦汁につながり、醸造所でろ過の問題を引き起こし、ビールの熟成に関与し、冷え込みを引き起こす可能性があります。アラビノキシランは、大麦、オート麦、小麦、ライ麦、トウモロコシ、米、ソルガム、キビの細胞壁に見られます。アラビノキシランとβ-グルカンの両方の抽出性は、超音波処理によって大幅に増加します。
大麦の酸化防止剤
オオムギには、オリゴマーおよび高分子フラバン-3-オール、カテキン、ガロカテキンなど、50種類以上のプロアントシアニジンが含まれています。二量体プロアントシアニンB3とプロシアニジンB3は、大麦に最も多く含まれています。
酸化防止剤は、酸化反応や酸素フリーラジカル反応を遅らせたり防いだりする能力で知られており、麦芽製造や醸造プロセスにおいて重要です。酸化防止剤(亜硫酸塩、ホルムアルデヒド、アスコルビン酸など)は、ビールの風味の安定性を向上させるために、醸造プロセスの添加物として使用されます。ビール中のフェノール化合物の約80%は大麦麦芽に由来します。