超音波改善昆布茶発酵

超音波処理は、物質移動を促進し、微生物細胞を破壊し、酵素を活性化し、均質性を改善することにより、コンブチャ、キムチ、その他の発酵野菜などの超音波発酵食品の発酵を促進し、最終的に発酵速度を加速し、高品質の製品を生産します。超音波処理は、乳酸発酵中に生理活性化合物の有益な変化を開始し、栄養化合物と植物化学物質の含有量を増加させます。

昆布茶と発酵飲料

昆布茶は「細菌と酵母の共生培養」(SCOBY)を用いて糖茶を発酵させることで生産され、別名「母」とも呼ばれる” または「お茶のキノコ”.SCOBYの微生物集団の多様性と比率は、かなり大きく変化する可能性があります。酵母成分には、一般的にサッカロマイセス・セレビシエが含まれており、他の種のザイゴサッカロミセス、カンジダ、クリエケラ/チェネイアスポラ、トルラスポラ、ピキア、ブレタノミセス/デッカロミセス、ラチャンサ、サッカロミコイド、シキソサッカチ、シキソサクチャロ、シュキソサクチャロミセス、シキソサッカチェス、シュキソサッカチェーゼ、シキソサッカチェ細菌成分は、ほとんど常にコマガタイバクターキシリヌス(旧グルコナセトバクターキシリヌス)を含み、酵母によって産生されるアルコールを酢酸および他の酸に発酵させ、酸味を増加させ、エタノール含有量を制限する。
同様に、発酵した果物や野菜ジュースなどの他の発酵飲料にも、細菌や酵母を接種します。
超音波による治療は、発酵効率と栄養成分や風味を含む発酵飲料の品質特性を向上させることができます。

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改善された発酵プロセスのための超音波プローブ、例えば昆布茶および他の発酵飲料の生産のための超音波バイオリアクター。

細菌および酵母の成長の刺激のための超音波バイオリアクター。微生物の超音波刺激は、改善された発酵プロセスをもたらします。

超音波はどのように昆布茶発酵を改善しますか?

  • より効率的な発酵
  • 栄養化合物の抽出(例えば、ポリフェノール、フラボノイドなど)
  • フレーバー化合物の抽出

超音波強化昆布茶発酵

超音波は、細菌や酵母の成長を刺激するためによく知られています。したがって、コンブチャ培養物の穏やかな超音波処理(SCOBY、茶マッシュルーム、茶真菌、または満州キノコとも呼ばれる)は、発酵プロセスを促進し、加速発酵時間でより高い昆布茶収量につながることができます。
超音波刺激発酵は、膜透過性を高め、それによって質量移動を増加させることを示す。超音波によるソノメカニカル処理は、微生物の細胞壁および形質膜を穿穿する(ソノポレーションと呼ばれるプロセス)。一部の細胞は破裂する可能性があります。これらの破壊細胞は、ビタミン、ヌクレオチド、アミノ酸および酵素などの成長促進因子を放出し、細胞内の無傷の増殖を刺激し、膜が損なわれた細菌と同様に刺激する。
超音波処理前発酵は、同様に、ラグおよび対数相で細菌増殖刺激に最も顕著な効果を示した。

コンブチャ発酵における超音波処理の利点

超音波はどのようにして発酵プロセスを促進し、より良い昆布茶、野菜発酵、麹などを生産するのに役立ちますか?超音波処理はいくつかの方法で発酵を促進しますが、発酵昆布茶の文脈で以下に示されています。昆布茶は、伝統的に甘味のあるお茶とバクテリアと酵母の共生培養(SCOBY)で作られている発酵飲料です。希釈されたフルーツピューレは、コンブチャ製造のための栄養豊富で風味豊かなベースを提供します。以下では、超音波処理がどのように生成を促進するかを学びます。

  • 物質移動の増加: 超音波は液体中に微細なキャビテーション気泡を生成し、マイクロストリーム、液体ジェット、乱流の形成につながります。この攪拌は、発酵に関与する微生物と培地中の栄養素との間の接触を増加させることにより、物質移動を促進します。その結果、栄養素は発酵微生物によってより効率的に吸収され、発酵速度が加速されます。
  • 細胞破壊: 超音波処理器は、細胞の溶解と抽出の有効性でよく知られています。食品発酵では、超音波処理装置は微生物の細胞壁を破壊し、細胞内酵素と代謝産物を放出して、発酵反応をさらに触媒することができます。この破壊により、微生物細胞からのフレーバー化合物、ビタミン、有機酸の放出が促進され、発酵製品のフレーバーの複雑さと栄養素の豊富さに寄与します。超音波発酵シーバックソーンコンブチャでは、フェノール化合物の有意に高い割合を測定できます。(cf. Dornan et al., 2020)
  • 栄養豊富な発酵基質の調製: 超音波抽出は、微生物消化に利用可能な形で多くの栄養素を提供する発酵基質を調製するのに役立ちます。これは、超音波処理された発酵基質(果物や野菜のピューレなど)では、デンプンや糖などの生理活性化合物が植物細胞の細胞内マトリックスから遊離することを意味します。微生物は基質を容易に食べることができ、発酵プロセスを加速および短縮します。ポリフェノール、フラボノイド、ビタミンも同様で、これらは細胞内マトリックスから放出され、発酵食品や飲料の全体的な栄養価に寄与します。
  • 高められた酵素活動: 超音波処理は、発酵プロセスに関与する特定の酵素の活性を活性化または強化します。例えば、複雑な炭水化物をより単純な糖に分解するために重要な酵素であるセルラーゼとアミラーゼの活性を高め、コンブチャ培養に存在する微生物によって発酵させます。
  • 均質性の向上: 超音波処理力は、常に混合および混合において生じるので、超音波処理は、発酵混合物のより良い均質化を保証し、その結果、培地全体に栄養素および微生物の均一な分布をもたらす。この均一性により、一貫した発酵速度と、望ましい官能特性を備えた高品質のコンブチャ製品の生産が促進されます。
微生物の超音波処理は、その成長を刺激することができ、それによって、その後の発酵プロセスを改善することができます。(ミハル・コモニックザクから適応したグラフ)

微生物の成長の超音波刺激は、超音波が前の発酵またはラグと対数相に適用されたときに最も効果的です。

ケーススタディ:リンゴジュース発酵の超音波刺激

果物や野菜ジュースの抽出と発酵のためのプローブ型超音波処理器。研究は、リンゴジュースの発酵中にラグと対数相での超音波処理が微生物の成長を促進し、リンゴ酸から乳酸への生物転移を促進することを示した。例えば、0.5時間のラグ相での超音波処理の後、58.3 W/Lの超音波処理サンプル中の微生物数および乳酸含有量は、7.91±0.01 Log CFU/mLおよび133.70±7.39mg/Lに達し、非超音波処理サンプルのそれよりも有意に高かった。さらに、ラグおよび対数相における超音波は、クロロゲン酸、カフェ酸、プロシアニジンB2、カテキンおよびガリン酸などのリンゴフェノール類の代謝に複雑な影響を及ぼした。超音波は、クロロゲン酸のカフェイン酸への加水分解、プロシアニジンB2の変換およびガリ酸の脱炭酸化にプラスの影響を及ぼす可能性がある。超音波処理されたサンプル中の有機酸および遊離アミノ酸の代謝は、有機酸およびアミノ酸の微生物代謝を改善することによって超音波がフェノール誘導に利益をもたらす可能性があることを示唆する、フェノール代謝と統計的に相関していた。(2021年王らら)

ケーススタディ:超音波で改善された豆乳発酵

Ewe et al. (2012) 研究チームは、乳酸菌の菌株の代謝効率に対する超音波の影響を調べた (乳酸菌アシドフィルス BT 1088, L. 発酵 BT 8219, L. アシドフィルス FTDC 8633, L. ガッセリ FTDC 8133, L.超音波処理は細菌の細胞膜を透過させたことが観察された。透過性細胞膜は、改善された栄養の内在化とその後の成長増強をもたらした (P ≺ 0.05).超音波処理の高い振幅と長い持続時間は、9ログCFU / mLを超える実行可能なカウントで、豆乳中の乳酸菌の成長を促進しました。細胞内および乳酸菌の細胞外βグルコシダーゼ特異的な活性も超音波処理によって増強された(P≺0.05)、ダイミルク、特にゲニスタチンおよびマロニルゲニスタチンからゲニステインへのイソフラボンの生体変換の増加につながった。この研究の結果は、乳酸菌細胞に対する超音波処理が促進することを示す(P≺0.05)活性化された細胞のβ-グルコシダーゼ活性(P≺0.05)イソフラボングルコシドは、豆乳中の生理活性なアグリコンへの生物変換を促進する。(cf. Eweら, 2012)

超音波は、乳酸菌の細胞膜を穿穿穿るが、これは、豆乳における乳酸菌の栄養摂取と成長を促進する。これにより、発酵時にb-グルコシダーゼ酵素活性が高まりました。

処理を行わないラクトバチル(A)と乳酸菌の走査電子顕微鏡写真を、3分間(B)の60%振幅で超音波処理した。破裂した細胞と毛穴を持つ細胞を示す円。
(研究と画像:©Eweら、2012)

昆布茶と発酵飲料における栄養化合物とフレーバーの抽出

発酵茶、ジュースおよび野菜飲料、例えば発酵リンゴまたは桑ジュースまたは果物注入コンブチャは、超音波処理から風味と栄養的に有意に利益を得る。超音波は、植物材料の細胞構造を破壊し、フレーバー、ポリフェノール、抗酸化物質およびフラボノイドなどの細胞内化合物を放出する。同時に、超音波均質化は、均一に分散し、乳化飲料は、相分離を防止し、消費者に魅力的な外観を提供します。超音波処理されたシーバックソーンベリー昆布茶の例を、以下の未処理バージョンと比較して相分離なしで見ることができます。
超音波の風味と栄養抽出についての詳細をお読みください!

高強度超音波は、発酵プロセスを改善するために生化学的な反応器に導入されます。

4xの超音波バイオリアクター UIP4000hdT 改善された発酵プロセスのために

ケーススタディ:超音波保存コンブチャ

ジュース、乳製品、液体卵低温殺菌用超音波インラインホモジナイザー超音波治療は、それらを刺激または不活性化することによって微生物に影響を与えることができます。また、酵素は超音波処理の影響を受ける:超音波は、酵素、基質およびその反応の特性を変更することができます。低周波超音波のこれらの効果は、食品および飲料を低温殺菌する非熱代替として食品加工に使用されます。超音波処理は、振幅、時間、温度、圧力などのプロセスパラメータを正確に制御する利点を提供し、微生物の標的不活性化を可能にします。昆布茶や発酵飲料の微生物負荷の不活性化は、貯蔵寿命および製品の安定性を高めます。微生物と酵素の減少は最終製品の長期の貯蔵寿命による商業的な配分を促進する。超音波は、ジュースの低温殺菌などの市販食品加工に既に使用されている非熱低温殺菌方法です。 特に高い振幅では、超音波は細胞壁を損傷することによって細菌および酵母を不活性化する。これは、遅いまたは停止した微生物の成長をもたらす。例えば、Kwawら(2018)は、乳酸発酵桑ジュースの非熱低温殺菌戦略として超音波を調査した。超音波処理された発酵桑ジュースは、コントロールよりもフェノール系化合物(1700.07±2.44 μg/mL)の含有量が高く、未処理の発酵桑ジュースである。「個々の非熱治療の中で、超音波処理は有意な(p < 0.05)パルス光処理と比較した乳酸発酵桑ジュースのフェノール特性と抗酸化特性の急増。(Kwaw et al., 2018) コンブチャは生命文化で知られる飲料ですが、市販されているコンブチャ飲料の賞味期限を延ばすために、微生物の抑制を制御することができます。
定期的な熱殺菌は、コンブチャに通常存在するすべての生きた酵母とバクテリアを殺し、その健康増進効果の主な要因の1つです。超音波低温殺菌は非熱保存法であり、微生物数を減らすか、微生物を完全に排除するために使用できます。これは、商業生産者が、完全に排除することなく、細菌や酵母の数を減らすために、より低い振幅でより短い期間超音波を適用できることを意味します。これにより、コンブチャには生命文化がまだ存在していますが、数は少なく、貯蔵寿命と保管時間が改善されています。

超音波処理コンブチャにおける科学的実証結果

Dornan et al.(2020)は、ソニケーターUIP500hdTを使用して、シーバックソーンベリーで作られたコンブチャに対する低周波超音波の影響を調査しました。研究チームは、海クロウメモドキの果実の準備とその後のコンブチャ発酵に対する超音波処理の複数の有益な効果を実証することができました。

超音波シーバックソーンベリー抽出

コンブチャ発酵用UIP500hdTソニケーター新鮮な全海クロウメモドキベリー(別名サンドドルン、H. rhamnoides cv. Sunny)をVitamixブレンダーで2分間ピューレ化しました。元のピューレの体積の30%に等しい量のdH2Oを添加し、ブレンドしました。超音波(90W、20kHz、10分)を、UIP500hdT超音波プロセッサーを使用して希釈したピューレ200mLに適用しました(左の写真を参照)。処理時間は、栄養素を最適化し、サンプルを新鮮な状態に保つために選択されました。超音波抽出の結果≺は、果肉からの抽出収率が10%(19.04±0.08から20.97±0.29%)、種子が7%(14.81±0.08から15.83±0.28%)増加したことを実証している。この油収量の増加は、原材料の価値を最大化するための効果的でグリーンな技術としての超音波処理の機能を強調しています。海クロウメモドキの果実からの超音波抽出により、油収率が向上し、処理時間が短縮され、消費電力が削減され、危険な溶媒が回避されました。

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ケーススタディ:Sea Buckthorn Berry Kombuchaの超音波均質化

超音波処理されたシーバックソーン(サンドドルン)ベリー昆布茶は、製品の安定性を有意に改善した。21日目の貯蔵によって、超音波処理されたベリー昆布茶は均質なままでした。全体の研究のための超音波化ベリー昆布茶で観察されなかったという事実(21日間、下の図を参照)は、超音波だけで製品の安定性を生成し、相分離を防ぐことができる効果的な乳化技術であることを示しています。

超音波は、シーバックソーンベリー昆布茶の安定性を向上させます。

シーバックソーンピューレ(P)は、0日目と21日目に超音波治療(P+US)を伴わずに行う。
研究と絵:©ドーナンら、2020年。

発酵を止める超音波処理

コンブチャの4つのサンプルが作られました:K(昆布茶)、K+US(昆布茶+超音波)、K+S(昆布茶+ショ糖)、K+ S + US(昆布茶+ショ糖+超音波)。すべてのサンプルは、200 mLのシーバックソーンピューレ(P)またはP+USおよび12.5 gのSCOBYを使用して調製した。KはPとスコビーで構成されていました。K+USはP+USとスコビーで構成されていました。K+Sは、P、15.0 gのスクロースおよびSCOBYで構成されていました。K+S+USはP+US、15.0 gのスクロースとスコビーで構成されていました。すべてのサンプルは、室温で暗い場所で5日間発酵させるために残された。2回目の超音波処理処理(90 W、20 kHz、10分)をK+USとK+S+USに適用し、5日目に発酵を停止しました。

昆布茶に対する超音波保存効果

シーバックソーンコンブチャでは、超音波処理は初期微生物負荷を2.6 log CFU/mL減少し、過剰発酵を防ぐために選択された時間に発酵プロセスを停止した。さらに、制御された微生物の減少は、昆布茶の商業的流通を容易にする最終製品の貯蔵寿命および安定性を高めるのに役立つ。
非熱ジュース低温殺菌方法としての超音波について詳しく読む!

超音波処理コンブチャの全体的な結果

超音波処理は、初期微生物負荷を2.6 log CFU/mL減少させ、ORAC値を3%増加させ、水溶性指数(WSI)を40%増加させ(6.64から9.29 g/gまで)、相乗効果を伴わずに減少した。この研究の結果は、超音波の適用は、発酵中にフェノール機能を高めることができ、その能力を示唆しています 栄養の減少、油収量の増加、微生物負荷の減少、および栄養品質の損失を最小限に抑えたORACの増加.(2020年)ドーナンら)

昆布茶醸造改善のための超音波機器

ヒールシャー超音波設計、製造し、食品に使用される改善された発酵、抽出、および低温殺菌プロセスのための高性能超音波装置、超音波バイオリアクターやアクセサリーを配布 & 飲料製造。ヒールシャー超音波食品加工システムは、高品質の食品や飲料を生産するために安全、信頼性とコスト効率の高い技術であるマニホールドアプリケーションのために使用されています。すべてのヒールシャー超音波プロセッサのインストールと操作は簡単です:彼らは少しのスペースを必要とし、既存の処理施設に簡単に改造することができます。
ヒールシャー超音波は、食品中のパワー超音波の適用に長い経験があります & 飲料産業だけでなく、他の多くの産業の支店。私達の超音波プロセッサはきれい(きれいな場所CIP/場所の殺菌のSIP)ソトロードおよびフローセル(湿った部品)が装備されている。ヒールシャー超音波’ 産業超音波プロセッサは非常に高い振幅を提供することができます。最大200μmの振幅は、24時間365日の操作で簡単に連続的に実行できます。振幅の正確な調整と、低振幅と高振幅を切り替えるオプションは、微生物を刺激または不活性化するために重要です。それにより、同じ超音波器は、発酵を増加させる微生物を刺激するか、または低温殺菌のために微生物を不活性化するために使用することができる。
最先端の技術、高性能で洗練されたソフトウェアはヒールシャー超音波を作ります’ あなたの食品発酵プロセスで信頼性の高い作業馬。小さな足跡および多目的なインストールの選択によって、ヒールシャー超音波装置は容易に統合されるか、または既存の生産ラインにレトロフィットすることができる。

ヒールシャー超音波によるプロセス標準化

ヒールシャー超音波処理器は、ブラウザコントロールを介してリモート制御することができます。超音波処理パラメータを監視し、プロセス要件に正確に調整することができます。食品グレードの製品は、グッドマニュファクチャリングプラクティス(GMP)に従い、標準化された加工仕様の下で製造する必要があります。ヒールシャー超音波のデジタル抽出システムは、それが設定し、正確に超音波処理プロセスを制御することが容易になり、インテリジェントなソフトウェアが付属しています。自動データ記録は、超音波エネルギー(総エネルギーと正味エネルギー)、振幅、温度、圧力(温度センサーと圧力センサーが取り付けられている場合)などの超音波プロセスパラメータを、内蔵のSDカードに日付とタイムスタンプを書き込みます。これにより、超音波処理ロットを改訂することができます。同時に、再現性と継続的に高い品質が保証されます。
ヒールシャー超音波’ 産業超音波プロセッサは非常に高い振幅を提供することができます。200μmまでの振幅は24/7操作で容易に連続的に動くことができる。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトローデが利用可能です。ヒールシャーの超音波装置の強さは頑丈で、要求の厳しい環境で24/7操作を可能にする。
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下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:

バッチ容量流量推奨デバイス
500mLの1〜200mL /分で10UP100H
2000mlの10〜20 400mLの/分Uf200ःトンUP400St
00.1 20Lへ04L /分の0.2UIP2000hdT
100Lへ1010L /分で2UIP4000hdT
N.A。10 100L /分UIP16000
N.A。大きなのクラスタ UIP16000

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超音波高剪断ホモジナイザーは、実験室、ベンチトップ、パイロット、産業加工で使用されます。

ヒールシャー超音波は、ラボ、パイロット、工業規模でアプリケーション、分散、乳化および抽出を混合するための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。



文献 / 参考文献

知る価値のある事実

昆布茶とは?

コンブチャは、お茶、砂糖、バクテリア、酵母、そして多くの場合、少量のジュース、果物、または香辛料を香料として含む発酵飲料です。昆布茶、発酵ジュース、野菜ジュースは、健康に良い影響を与え、微生物叢と免疫システムを強化することで知られています。

コンブチャ発酵はどのように機能しますか?

用語 “昆布茶” 昆布茶の製造プロセスと同様に、法的に規制されていません。これは、多くの発酵飲料が昆布茶飲料として販売されていることを意味しますが、伝統的な意味で “昆布茶” 発酵茶飲料です。昆布茶は、コンブチャ文化を砂糖入り茶のスープに加えて作られています。糖は、細菌や酵母が糖液中で成長することを可能にするSCOBYの栄養素として機能します。昆布茶の酢酸菌は好気性であり、成長と活動のために酸素を必要とすることを意味する。発酵中に生化学的な変換が行われ、スクロースはフルクトースとブドウ糖に変換されます。フルクトースとグルコースは、その後グルコン酸と酢酸に変換されます。また、昆布茶には、酵素やアミノ酸、ポリフェノール、および調製物によって異なる様々な有機酸が含まれています。その他の特定の成分としては、エタノール、グルクロン酸、グリセロール、乳酸、ウスニック酸、ビタミンB群、ビタミンCなどが挙げられる。昆布茶のアルコール含有量は、コマガタイバクターキシリヌスの細菌株がエタノールを酸(酢酸など)に変換するため、通常0.5%未満である。しかし、長期発酵はアルコール含有量を増加させる。過剰発酵は酢と同様に大量の酸を生成します。昆布茶飲料は、典型的にはpH値が約3.5である。

超音波処理はコンブチャ発酵をどのように促進しますか?

制御された超音波処理は、コンブチャやその他の発酵飲料の生産をさまざまな方法で改善します。 超音波は発酵中の酵母やバクテリアの成長を刺激することができます。果物、野菜、ハーブからポリフェノール、フラボノイド、フレーバーを抽出します。また、包装前の微生物削減のための非熱低温殺菌方法としても適用されます。ヒールシャー超音波装置は正確に制御可能であり、発酵飲料の製造における各治療ステップに最適な超音波強度を提供することができます。


高性能超音波!ヒールシャーの製品範囲は、完全工業用超音波システムにベンチトップユニット上のコンパクトラボ超音波装置から完全なスペクトルをカバーしています。

ヒールシャー超音波は、から高性能超音波ホモジナイザーを製造しています ラボ産業サイズ。


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