초음파 몰팅 및 몰트 발아
- 몰핑은 시간이 많이 소요되는 과정입니다. 곡물 씨앗에 담그고 수분을 공급하는 데 많은 시간이 걸리고 거의 불균등 한 결과가납니다.
- 초음파 처리로 보리의 발아 속도, 속도 및 수율을 크게 향상시킬 수 있습니다.
엿기름 생산
엿기름 / 맥아 곡물은 맥주, 위스키, 맥아 쉐이크, 맥아 식초, 식품 첨가물을 제조하는 데 널리 사용됩니다. 맥아 만드는 과정에서 말린 곡물 (예 : 보리)을 물에 담그면 발아가 시작됩니다. 발아하는 동안 기존의 효소가 방출되고, 새로운 효소가 생성되며, 배젖 세포벽이 파괴되어 세포 내용물이 방출되고 저장된 단백질의 일부가 아미노산으로 분해됩니다. 어느 정도 발아가 이루어지면, 발아 과정은 건조 과정에 의해 중단됩니다. 곡물을 맥아가함으로써 효소 – 즉 α- 아밀라제 및 β- 아밀라아제 – 곡물의 전분을 당으로 개질 시키는데 필요한 효소가 개발된다. 다양한 유형의 당은 모노 사카 라이드 글루코오스, 이당류 말 토스, 삼당 류 말 토트 리오스 및 말토 덱스트린으로 지칭되는 고급 당류를 포함한다. 찌꺼기가 1 ~ 2 일이 소요되고 발아가 4-6 일이 더 걸리는 것을 고려할 때 곡물의 찌꺼기와 발아는 꽤 시간이 오래 걸립니다. 이것은 맥아 생산에 많은 시간과 비용을 필요로합니다.
발아하는 보리
Ultrasonically 향상된 Malting
해결책 : 초음파 처리
- Sonication은 보리 알갱이의 발아 능력과 속도를 향상시킵니다.
초음파의 영향 :
- 더 빠르고 더 빨리 몸을 가라 앉히기
- 빠른 발아
- 더 완벽한 발아
- 효소의 활성화
- 더 높은 추출 속도
- 고품질 엿기름
이러한 초음파로 시작된 효과는 다음에 의해 유도 된 미세 균열 및 향상된 효소 활성에 기인합니다. 초음파 캐비테이션 씨앗에. 보리 알갱이는 짧은 기간에 더 많은 물을 흡수 할 수있어 수화 개선 씨앗. 발아되지 않은 종자는 박테리아 및 곰팡이 피해를 입기 쉽기 때문에 빠른 습기와 발아조차도 좋은 맥아 즙 품질에 중요합니다.
맥아는 많은 효소를 포함하는 복잡한 과정이다. 중요한 것은 α- 아밀라아제, β- 아밀라아제, α- 글루코시다 아제 및 한계 덱스트린이다. 맥아 만드는 동안, 보리는 보리 커널 배유의 일련의 효소 분해와 관련된 불완전한 자연 발아 과정을 거친다. 이 효소 분해의 결과로, 배젖 세포벽은 분해되고, 전분 과립은 내장 된 배젖의 매트릭스에서 방출됩니다. 초음파는 효소를 활성화하고 전분, 단백질과 같은 세포 내 물질의 추출 속도를 향상시킵니다. Arabinoxylan 분자는 묽은 다당체 용액에서 거대 분자 응집체를 형성하는 경향이있다. Ultrasonication 효과적으로 다당류의 골재를 줄일 수 있습니다. 다당류 전분 분해에 의해 발효 탄수화물이 생성됩니다. 이러한 탄수화물은 맥주 제조의 발효 단계에서 알코올로 전환됩니다.
맥아 만드는 동안 생화학 공정에 대한 이러한 모든 초음파 효과는 발아 시간이 짧다. 및 높은 발아율 / 생산량. 발아 기간을 단축하면 상업적 이익 몰딩 및 양조 업계.
Yaldagard et al. (2008)은 초음파가 “씨앗을 처리하여 발아 기간을 줄이고 총 발아율을 향상시키는 방법으로 맥아 제조 공정에 사용될 수있는 잠재력이있다.”
초음파 처리로 신속하게 발아
초음파 보리 시드 프라이밍 프로토콜
보리 종자 Hordeum vulgare (수분 함량 9 %, 수확 후 3 개월 동안 실온에서 보관)
초음파 장치 UP200H (200W, 24kHz)에 Sonotrode S3 장착 (방사형, 직경 3mm, 최대 침지 깊이 90mm)
실험 계획안:
경적의 끝은 약 잠겼습니다. 물과 보리 종자로 구성된 공정 용액에 9 mm. 모든 실험은 20, 60, 100 %의 동력 투입구에 추가 초음파 교반 (probe system)을 가한 수돗물 80 mL에 분산 된 시료 (보리 종자 10 g)를 추가로 흔들거나 흔들어서 수행했습니다. 이것은 초음파의 균일 한 분포를위한 고정 된 자유 영역의 형성 또는 정상파를 피하기 위해 사용되었습니다. 초음파 장치는 자유 라디칼의 형성을 줄이기 위해 듀티 사이클 제어를 사용하여 맥동 모드로 설정되었습니다. 사이클은 모든 실험에서 50 %로 설정되었습니다. 용액을 30 ℃의 일정한 온도에서 5 분, 10 분 및 15 분 동안 처리 하였다. [Yaldagard et al. 2008]
결과 :
초음파 처리로 더 짧은 시간에 더 높은 수화와 더 빠른 발아를 가져옵니다.
가장 높은 종자 발아 (대략 100 %)는 100 % 전원 설정에서 기록되었다. 5, 10, 15 분 동안 최대 전력 (장치의 100 % 출력)으로 초음파 처리 한 씨앗의 경우, 발아율은 ~ 93.3 % (비 - 초음파 처리 된 종자)에서 97.2 %, 98 % 및 99.4 % 각기. 이러한 결과는 세포 벽에 의해 흡수가 증가하는 초음파에 의해 유발 된 캐비테이션으로 인한 기계적 효과에 기인 할 수있다. 초음파 처리는 물질 전달을 향상시키고 세포 벽을 통해 세포 내부로 물의 침투를 촉진합니다. 셀 벽 근처의 캐비테이션 버블의 붕괴는 셀 구조를 방해하고 초음파 액체 제트로 인해 우수한 물질 전달을 가능하게합니다.
이 방법은 씨앗의 발아를 시작하는 데 필요한 시간을 상당히 줄였습니다. 모발 뿌리는 처리 된 샘플에서 더 빨리 나타나고 비 - 초음파 처리 된 종자와 비교하여 풍부하게 자랐다. 상기와 같이 처리 된 보리를 사용할 때, 발아 기간은 보통 7 일에서 4 ~ 5 일 (초음파 출력 및 노출 시간에 따라)로 단축되었다. 또한, 평균 발아 시간은 20 % 전력 설정의 6.66 일에서 15 분의 처리 시간 후 100 %의 초음파 출력 설정에 대해 4.04 일로 감소했다. 결과 데이터의 분석은 발아 범위와 발아 시간의 평균이 발아 테스트 동안 다른 초음파 출력 설정에 의해 크게 영향을 받는다는 것을 나타냅니다. 모든 실험은 비 음파 처리 된 대조군에 비해 보리 종자의 발아를 증가시켰다 (그림 1). 최대 발아 시간은 20 % 전력 설정에 대해 기록되었으며 최소 발아 시간은 100 % 전력 설정에 대해 기록되었다 (그림 2).
초음파를 이용한 발아율 및 수율 향상
Sonication 또한 chickpeas, 밀, 토마토, 후추, 당근, 무, 옥수수, 쌀, 수박, 해바라기 및 기타 여러 종자의 발아를 향상시키는 것으로 입증되었습니다.
초음파 장비
Hielscher Ultrasonics는 실험실, 벤치 탑 및 산업용으로 신뢰할 수있는 고출력 초음파기를 공급합니다. 상업적 규모의 종자 프라이밍 및 맥아 제조를 위해 우리는 산업용 초음파 시스템을 추천합니다. UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) 또는 UIP16000 (16kW). 매니 폴드 플로우 셀 반응기 및 액세서리는 당사의 제품 범위를 완성합니다. 모든 Hielscher 시스템은 매우 견고하며 24/7 작동을 위해 제작되었습니다.
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초음파
- 발아 촉진
- 높은 수율
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문학 / 참고 문헌
- Goussous, SJ; Samarah, NH; Alqudah, AM; Othman, MO (2010) : 초음파 기술을 사용하여 4 종의 종자 발아를 강화. Experimental Agriculture, 46/02, 2010. 231-242.
- Nilsson, Frida (2009) : SE-HPLC를 이용한 맥주 양조 과정 중 보리 단백질 조성에 관한 연구 학위 프로젝트는 스웨덴의 순수 자연 과학 응용 과학 대학 칼 마르 대학교에서 진행됩니다.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2008) : 보리 종자의 발아 촉진 및 증진을위한 프라이밍 기술로서 초음파 파장의 응용 : Taguchi Approach에 의한 방법의 최적화 J. Inst. 꾸미다. 114 (1), 2008. 14-21.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2007) : 보리 종자의 발아 촉진 및 알파 - 아밀라제 활성에 미치는 초음파 처리의 효과. 국제 생물학, 생물 분자, 농업, 식품 및 생명 공학 공학 저널 1/10.
보리에 대한 정보 & 맥아
맥아 형성 과정
맥아에서 시리얼 곡물은 발아하며 발아, 발아 및 킬닝의 세 단계로 이루어집니다. 침지하는 동안 물은 효소를 활성화시키는 곡물에 첨가됩니다. 기존의 침지는 1-2 일 걸립니다. 1-2 일 후에 보리 알갱이가 40-45 %의 수분 함량에 도달했습니다. 이 시점에서, 보리는 찌는 물에서 제거되고 발아가 시작됩니다.
발아 중에 몇 가지 효소가 형성되거나 활성화되며, 이후에 매싱 과정에서 필수적이다. β-glucans은 endo-β-1,4- glucanase와 endo-β-1,3-glucanase로 분해됩니다. Endo-β-1,4- glucanase는 이미 보리에 존재하지만 endo-β-1,3- glucanase는 맥아에만 존재한다. β- 글루칸은 겔 형성에 의해 여과 과정에서 문제를 일으킬 수 있으므로, β- 글루 카나 아제 함량이 높고 β- 글루칸 함량이 낮은 것이 맥아에서 바람직하다. 전분 함량이 감소하고 발아 과정에서 당 함량이 증가하고 전분은 α- 아밀라아제와 β- 아밀라아제에 의해 분해됩니다. 보리에는 α-amylase가 존재하지 않는다. 그것은 발아 중에 생산되는 반면, β- 아밀라아제는 이미 보리에 존재한다. 단백질은 또한 발아 중에 분해됩니다. 펩 티다 제는 단백질의 35 ~ 40 %를 가용성 물질로 분해합니다. 5 ~ 6 일 후에 발아가 완료되고 그 발달 과정이 킬닝에 의해 불 활성화됩니다. 킬닝에서는 맥아에 뜨거운 공기를 통과시켜 물을 제거합니다. 이것은 발아와 변형을 멈추게하고, 대신에 색 및 향미 화합물은 Maillard 반응에 의해 형성된다.
맥아당의 효소 & 양조 과정
보리에서 전분의 가수 분해를위한 가장 중요한 효소는 전분의 당으로의 가수 분해를 촉매하는 α- 아밀라제 및 β- 아밀라제 효소이다. 아밀라아제는 다당류, 즉 전분을 말토오스로 분해한다. β- 아밀라아제는 발아 전에 비활성 형태로 존재하는 반면, α- 아밀라아제 및 프로테아제는 발아가 시작된 후에 나타난다. α- 아밀라제는 기질의 어느 곳에서나 작용할 수 있기 때문에 베타 - 아밀라아제보다 빠른 작용을하는 경향이있다. β- 아밀라아제는 두 번째 α-1,4 글리코 시드 결합의 가수 분해를 촉매하여 한 번에 두 개의 포도당 단위 / 말 토스를 절단합니다.
단백질 분해 효소와 같은 다른 효소는 효모가 사용할 수있는 형태로 곡물의 단백질을 분해합니다. 맥아 제조 공정이 중단되는시기에 따라, 바람직한 전분 / 효소 비율을 얻고 부분적으로 전분을 발효 가능한 당으로 전환시킨다. 엿기름은 또한 sucrose와 fructose와 같은 소량의 다른 당분을 함유하고 있는데 이는 전분 개질 제품이 아니고 이미 곡물에 들어 있습니다. 발효 성 설탕으로의 추가 전환은 매싱 공정 중에 달성된다.
전분 가수 분해
효소 가수 분해 동안, 효소는 탄화수소 (전분)가 성분 당 분자로 분해된다는 것을 의미하는 당화 과정을 촉매 작용을합니다. 가수 분해에 의해, 에너지 자원 (전분)은 재배를 위해 세균에 의해 소비되는 당으로 전환된다.
보리의 단백질
보리는 단백질 함량이 8 ~ 15 %입니다. 보리 단백질은 본질적으로 맥아와 맥주의 품질에 기여합니다. 가용성 단백질은 맥주 머리 보유 및 안정성에 중요합니다.
보리에서의 Arabinoxylans과 β-glucan
Arabinoxylans과 β-glucan은 가용성식이 섬유입니다. 엿봄 추출물에는 양조 과정의 성과가 현저하게 나빠질 수 있기 때문에 엿기름 추출물에는 여과 도중 어려움을 일으키는 원인이 될 수있는 높은 수준의 아라비 녹스가 함유 될 수 있습니다. 양조 과정에서 보리 내 β 글루칸의 함량이 높으면 세포 벽의 분해가 불충분 해져 효소의 확산, 발아 및 핵 보유량의 동원을 방해하여 맥아 추출물을 감소시킵니다. 잔여 β 글루칸은 또한 점도가 높은 밀가루로 이끌어내어 양조장에서 여과 문제를 일으키며 맥주의 성숙에 참여하여 냉기를 일으킬 수 있습니다. Arabinoxylans는 보리, 귀리, 밀, 호밀, 옥수수, 쌀, 사탕 수수 및 기장의 세포벽에서 발견됩니다. 아라비돕시스와 β- 글루칸의 추출 능력은 초음파 처리로 상당히 증가합니다.
보리의 산화 방지제
보리는 올리고머 및 폴리머 플라본 3- 올, 카테킨 및 갈로 카테킨을 포함하여 50 개 이상의 프로 안토시 아니 딘을 함유하고 있습니다. Dimeric proanthocyanin B3와 procyanidin B3는 보리에서 가장 풍부합니다.
산화 방지제는 산화 반응과 산소 자유 라디칼 반응을 지연 시키거나 방지하는 능력으로 알려져 있으며, 이는 말토 및 양조 공정에서 중요합니다. 항산화 물질 (예 : 아황산염, 포름 알데히드, 아스 코르 베이트)은 맥주의 풍미 안정성을 향상시키기 위해 양조 과정에서 첨가제로 사용됩니다. 맥주에 함유 된 페놀 화합물의 약 80 %는 보리 맥아에서 추출됩니다.