Malzhierstellung mat Ultraschall a Keimung vum Malz
- D’Malzhierstellung ass en zäitopwännege Prozess: D’Aweechen an d’Hydratatioun vun de Somkäre brauche vill Zäit a féiere meeschtens zu ongläichméissege Resultater.
- Duerch d’Ultraschallbehandlung kënnen d’Keimgeschwindegkeet, d’Keimquote an d’Ausbeut vu Geescht däitlech verbessert ginn.
Malzproduktioun
Malz / gemalzte Käre gi vill fir d’Hierstellung vu Béier, Whisky, Malzshaken a Malzesseg souwéi als Liewensmëttelzousaz benotzt. Bei der Malzhierstellung ginn déi gedréchent Kären (z. B. Geescht) a Waasser ageweecht, fir d’Keimung unzefänken. Wärend der Keimung gi bestoend Enzymer fräigesat, nei Enzymer produzéiert an d’Zellwänn vum Endosperm opgebrach, fir hiren Zellinhalt fräizesetzen an en Deel vum gespäicherte Protein an Aminosaieren ofzebauen. Wann e bestëmmte Keimungsgrad erreecht ass, gëtt de Keimungsprozess duerch en Dréchnungsprozess gestoppt. Duerch d’Malzhierstellung aus Kären entstinn d’Enzymer – nämlech α-Amylase a β-Amylase –, déi néideg sinn, fir d’Stäerkt vun de Kären an Zocker ëmzewandelen. Zu de verschiddenen Zockerarte gehéieren de Monosaccharid Glukos, den Disaccharid Maltos, den Trisaccharid Maltotrios a méi héich Zockerarten, déi Maltodextrinne genannt ginn. D’Aweechen an d’Keimung vun de Käre sinn zimlech zäitopwänneg, well d’Aweechen 1–2 Deeg an d’Keimung zousätzlech 4–6 Deeg daueren. Doduerch ass d’Malzproduktioun zäitopwänneg an deier.
Keimende Geescht
Duerch Ultraschall verbessert Malzhierstellung
D’Léisung: Ultraschallbehandlung
- D’Ultraschallbehandlung verbessert d’Keimfäegkeet an d’Keimgeschwindegkeet vu Geeschtkären.
D’Effekter vum Ultraschall:
- Méi séiert a bessert Aweechen
- Méi séier Keimung
- Méi vollstänneg Keimung
- Aktivéierung vun Enzymer
- Méi héich Extraktiounsquote
- Malz vun héijer Qualitéit
Dës duerch Ultraschall ausgeléisten Effekter ginn duerch eng verbessert enzymatesch Aktivitéit a Mikrorëss verursaacht, déi duerch Ultraschallkavitatioun um Som ausgeléist ginn. De Geeschtkar ka méi Waasser a méi kuerzer Zäit ophuelen, wat zu enger däitlech verbesserter Hydratatioun vun de Somkäre féiert. Eng séier Hydratatioun an eng gläichméisseg Keimung si wichteg fir eng gutt Qualitéit bei der Malzhierstellung, well net gekeimte Somkären ufälleg fir Schied duerch Bakterien a Pilze sinn.
D’Malzhierstellung ass e komplexe Prozess, un deem vill Enzymer bedeelegt sinn; wichteg dovu sinn α-Amylase, β-Amylase, α-Glukosidase a Grenzdextrin. Bei der Malzhierstellung duerchleeft de Geescht en onvollstännegen natierleche Keimungsprozess, deen eng Rei enzymatesch Ofbauprozesser am Endosperm vum Geeschtkar ëmfaasst. Als Resultat vun dësem enzymateschen Ofbau ginn d’Zellwänn vum Endosperm ofgebaut, a Stäerktkäre ginn aus der Matrix vum Endosperm fräigesat, an där se agebett sinn. Ultraschall aktivéiert Enzymer a verbessert d’Extraktiounsquote vum intrazelluläre Material, z. B. Stäerkt a Proteinnen. Arabinoxylanmoleküllen tendéieren dozou, an de verdënnte Polysaccharidléisunge makromolekular Aggregater ze bilden. D’Ultraschallbehandlung hëlleft, d’Aggregater vu Polysacchariden effektiv ze reduzéieren. Duerch den Ofbau vum Polysaccharid Stäerkt entsti fermentéierbar Kuelenhydrater. Esou Kuelenhydrater gi beim Fermentatiounsschrëtt vun der Béierhierstellung an Alkohol ëmgewandelt.
All dës Ultraschalleffekter op déi biochemesch Prozesser bei der Malzhierstellung féieren zu enger méi kuerzer Keimzäit an enger méi héijer Keimquote / Ausbeut. D’Verkierzung vun der Keimdauer bréngt bedeitend wirtschaftlech Virdeeler fir d’Malz- a Brauindustrie mat sech.
Yaldagard et al. (2008) hu gewisen, datt Ultraschall „d’Potenzial huet, bei der Malzhierstellung als Method fir d’Behandlung vu Somkären agesat ze ginn, fir d’Keimdauer ze verkierzen an de Prozentsaz vun der Gesamtkeimung ze verbesseren.“
Méi séier Keimung duerch Ultraschallbehandlung
Protokoll fir d'Virbehandlung vu Geeschtensom mat Ultraschall
Geeschtsomkären Hordeum vulgare (9% Fiichtegkeetsgehalt; no der Recolte 3 Méint bei Raumtemperatur gelagert)
Ultraschallapparat UP200H (200W, 24kHz), mat enger Sonotrod S3 ausgestatt (radial Form, 3mm Duerchmiesser, max. Andauchdéift 90mm)
Protokoll:
D’Spëtzt vun der Sonotrod gouf ongeféier 9 mm an d’Prozessléisung aus Waasser a Geeschtekäre agedaucht. All Experimenter goufe mat Prouwen (10 g Geeschtekären) duerchgefouert, déi an 80 mL Krunnewaasser dispergéiert waren a mat direktem Ultraschall (Sondesystem) bei enger Leeschtungsastellung vun 20, 60 an 100% behandelt goufen, mat zousätzlechem Réieren oder Rëselen. Dëst gouf agesat, fir stoend Wellen oder d’Bildung vu Beräicher ouni Feststoffer ze vermeiden an eng gläichméisseg Verdeelung vun den Ultraschallwellen ze erreechen. Den Ultraschallapparat gouf op Pulsbetrib agestallt, mat enger Steierung vum Aschaltverhältnis, fir d’Bildung vu fräie Radikaler ze reduzéieren. Den Aschaltzyklus gouf fir all Experimenter op 50% agestallt. D’Léisung gouf bei enger konstanter Temperatur vun 30°C fir 5, 10 a 15 min behandelt. [Yaldagard et al. 2008]
Resultater:
D’Ultraschallbehandlunge féieren zu enger méi héijer Hydratatioun an enger méi séierer Keimung a méi kuerzer Zäit.
Déi héchst Keimung vun de Kären (ongeféier 100%) gouf bei der Leeschtungsastellung vun 100% festgestallt. Bei de Kären, déi fir 5, 10 a 15 min bei voller Leeschtung (100% Leeschtungsastellung vum Apparat) mat Ultraschall behandelt goufen, ass d’Keimquote vun ~93,3% (Kären ouni Ultraschallbehandlung) op respektiv 97,2%, 98% an 99,4% geklommen. Dës Resultater kéinten op mechanesch Effekter duerch ultraschallinduzéiert Kavitatioun zeréckzeféiere sinn, déi d’Waasseropnam duerch d’Zellwänn erhéijen. D’Ultraschallbehandlung verbessert de Stofftransport an erliichtert d’Andrénge vum Waasser duerch d’Zellwand an d’Zellbannescht. Den Zesummebroch vu Kavitatiounsblosen no bei den Zellwänn brécht d’Zellstruktur op an erméiglecht duerch d’Ultraschallflëssegkeetsstrale e gudde Stofftransport.
D’Method huet déi néideg Zäit, fir d’Keimung vun de Kären anzeleeden, däitlech reduzéiert. Hoerwuerzele sinn an de behandelte Prouwe méi séier opgetrueden a si méi räichlech gewuess wéi bei de Kären ouni Ultraschallbehandlung. Beim Asaz vu Geescht, déi wéi uewe beschriwwe behandelt gouf, gouf d’Keimdauer vun den übleche 7 Deeg op 4 bis 5 Deeg verkierzt (ofhängeg vun der Ultraschallleeschtung an der Belaaschtungszäit). Ausserdeem ass déi mëttel Keimzäit no enger Behandlungszäit vu 15 min vu 6,66 Deeg bei der Leeschtungsastellung vun 20% op 4,04 Deeg bei der Ultraschallleeschtungsastellung vun 100% erofgaangen. D’Analys vun den erhuewenen Date weist, datt den Ëmfang vun der Keimung an déi mëttel Keimzäit wärend dem Keimtest vun de verschiddenen Ultraschallleeschtungsastellunge wesentlech beaflosst goufen. All Experimenter hunn zu enger verstäerkter Keimung vun de Geeschtekäre par rapport zu der Kontroll ouni Ultraschallbehandlung gefouert (Fig. 1). Déi maximal mëttel Keimzäit gouf bei der Leeschtungsastellung vun 20% festgestallt an déi minimal mëttel Keimzäit bei der Leeschtungsastellung vun 100% (Fig. 2).
Méi héich Keimquote a méi héijen Ertrag mat Ultraschall
Et ass och nogewisen, datt d’Ultraschallbehandlung d’Keimung vun de Some vu Kicherierbessen, Weess, Tomaten, Paprika, Muerten, Réidercher, Mais, Räis, Waassermelounen, Sonneblummen a ville weidere Planze verbessert.
Ultraschallausrüstung
Hielscher Ultrasonics liwwert zouverlässeg Ultraschallapparater mat héijer Leeschtung fir de Labo, de Labosdësch an den industriellen Asaz. Fir d’Virbehandlung vun de Some fir d’Keimung an d’Malze am kommerzielle Moossstaf recommandéiere mir Iech eis industriell Ultraschallsystemer wéi den UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) oder UIP16000 (16kW). Eng Villfalt u Reaktere mat Duerchflusszellen an Accessoirë ergänzt eis Produktpalette. All Hielscher-Systemer sinn extrem robust a fir den 24/7-Betrib gebaut.
Fir d’Virbehandlung vun de Some mat Ultraschall an d’Keimung ze testen an ze optimiséieren, bidde mir Iech d’Méiglechkeet, eise voll ausgestatten Ultraschallprozesslabo an Technikzenter ze besichen!
Kontaktéiert eis nach haut! Mir beschwätzen Äre Prozess gär mat Iech!
UIP1000hdT
Ultraschall
- Beschleunegt Keimung
- Méi héijen Ertrag
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Literatur/Referenzen
- Goussous, S. J.; Samarah, N. H.; Alqudah, A. M.; Othman, M. O. (2010): Verbesserung vun der Keimung vun de Some vu véier Kulturplanzenaarten duerch eng Ultraschalltechnik. Experimental Agriculture, 46/02, 2010. 231–242.
- Nilsson, Frida (2009): Eng Etüd iwwer d’Zesummesetzung vun de Proteinnen an der Geescht wärend dem Béierbrauprozess mat Hëllef vu SE-HPLC. Ofschlossaarbecht op der Universitéit vu Kalmar, Schoul fir reng an ugewannt Naturwëssenschaften, Schweden.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2008): Uwendung vun Ultraschallwellen als Virbehandlungstechnik fir d’Keimung vu Geeschtkären ze beschleunegen an ze verbesseren: Optiméierung vun der Method mam Taguchi-Usaz. J. Inst. Brew. 114(1), 2008. 14–21.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2007): D’Wierksamkeet vun der Ultraschallbehandlung fir d’Keimung vu Geeschtkären an hir Alpha-Amylase-Aktivitéit ze stimuléieren. International Zäitschrëft fir biologescht, biomolekulaart, landwirtschaftlecht, Liewensmëttel- a biotechnologescht Ingenieurswiesen 1/10, 2007.
Fakten iwwer Geescht a Malz
De Prozess vun der Malzproduktioun
Bei der Malzproduktioun keimt de Karkär, an de Prozess ëmfaasst dräi Schrëtt: Aweechen, Keimung an Dréchnen an der Darr. Beim Aweeche gëtt Waasser bei d’Käre bäiginn, wat d’Enzymer aktivéiert. Dat konventionellt Aweechen dauert 1–2 Deeg. No 1–2 Deeg hunn d’Geeschtkären e Waassergehalt vu 40–45% erreecht. Zu dësem Zäitpunkt gëtt d’Geescht aus dem Awee chwaasser geholl, an d’Keimung fänkt un.
Wärend der Keimung gi verschidden Enzymer gebilt oder aktivéiert, déi spéider beim Maischen essentiell sinn. β-Glucane ginn duerch Endo-β-1,4-Glucanase an Endo-β-1,3-Glucanase ofgebaut. Endo-β-1,4-Glucanase ass schonn an der Geescht enthale, mee Endo-β-1,3-Glucanase ass nëmmen am Malz enthale. Well β-Glucane Gele bilden an doduerch Problemer bei der Filtratioun verursaache kënnen, sinn en héije Gehalt u β-Glucanase an en niddrege Gehalt u β-Glucan am Malz erwënscht. Wärend der Keimung hëlt de Stäerktgehalt of an den Zockergehalt zou, an d’Stäerkt gëtt duerch α-Amylase a β-Amylase ofgebaut. An der Geescht ass keng α-Amylase enthale; si gëtt wärend der Keimung produzéiert, wärend β-Amylase schonn an der Geescht enthale ass. Och Proteinne gi wärend der Keimung ofgebaut. Peptidasen bauen 35 – 40 % vun de Proteinnen zu léislechem Material of. No 5 bis 6 Deeg ass d’Keimung ofgeschloss, an hir Liewensprozesser ginn duerch d’Dréchnen an der Darr inaktivéiert. Dobäi gëtt d’Waasser ewechgeholl, andeems waarm Loft duerch de Malz geleet gëtt. Dëst stoppt d’Keimung an d’Ëmwandlungen, an amplaz gi Faarf- an Aromastoffer duerch Maillard-Reaktioune gebilt.
Enzymer bei der Malzproduktioun a beim Béierbrauen
Déi wichtegst Enzymer fir d’Hydrolys vun der Stäerkt an der Geescht sinn d’Enzymer α-Amylase a β-Amylase, déi d’Hydrolys vun der Stäerkt zu Zockere katalyséieren. D’Amylase baut Polysacchariden, nämlech Stäerkt, zu Maltose of. β-Amylase ass virun der Keimung an enger inaktiver Form virhanden, wärend α-Amylase a Proteasen optrieden, soubal d’Keimung ugefaangen huet. Well α-Amylase iwwerall um Substrat wierke kann, wierkt si tendenziell méi séier wéi β-Amylase. β-Amylase katalyséiert d’Hydrolys vun der zweeter α-1,4-glykosidescher Bindung a spalt dobäi zwou Glucoseenheeten / Maltose op eemol of.
Aner Enzymer, wéi Proteasen, bauen d’Proteinnen am Kär zu Formen of, déi vun der Hief genotzt kënne ginn. Jee nodeem, wéini d’Malzproduktioun gestoppt gëtt, kritt een e gewënschte Verhältnis vu Stäerkt / Enzymer an eng deelweis Ëmwandlung vun der Stäerkt a vergärbar Zockeren. Malz enthält och kleng Quantitéite vun aneren Zockeren, wéi Saccharose a Fructose, déi keng Produkter vun der Ëmwandlung vun der Stäerkt sinn, mee schonn am Kär enthale waren. Eng weider Ëmwandlung a vergärbar Zockere gëtt beim Maischen erreecht.
Hydrolys vun der Stäerkt
Wärend der enzymatescher Hydrolys katalyséieren Enzymer de Verzockerungsprozess, dat heescht, datt d’Kuelenhydrater (Stäerkt) an déi Zockermoleküllen opgespléckt ginn, aus deene si bestinn. Duerch d’Hydrolys gëtt d’Energieressource (Stäerkt) an Zockeren ëmgewandelt, déi de Keim fir säi Wuesstem verbraucht.
Proteinnen an der Geescht
Geescht huet e Proteingehalt vun 8 bis 15%. D’Proteinnen an der Geescht droe wesentlech zur Qualitéit vum Malz a vum Béier bäi. Léislech Proteinne si wichteg fir d’Haltbarkeet an d’Stabilitéit vum Béierschaum.
Arabinoxylanen a β-Glucan an der Geescht
Arabinoxylanen a β-Glucan si léislech Ballaststoffer. Malzextrakter kënnen héich Gehalter un Arabinoxylanen enthalen, déi bei der Filtratioun Schwieregkeete verursaache kënnen, well viskos Extrakter d’Leeschtung vun de Brauprozesser däitlech verschlechtere kënnen. Beim Brauprozess kann en héije Gehalt u β-Glucan an der Geescht zu engem net genuch staarken Ofbau vun den Zellwänn féieren, wat sengersäits d’Diffusioun vun den Enzymen, d’Keimung an d’Mobiliséierung vun de Reserven am Kär behënnert an doduerch de Malzextrakt reduzéiert. Reschtlecht β-Glucan kann och zu enger héichviskoser Béierwierz féieren, wat e Filtratiounsproblem an der Brauerei verursaacht, an et ka bei der Räifung vum Béier matwierken an dobäi eng Keelttrübung verursaachen. Arabinoxylane kommen an den Zellwänn vu Geescht, Huewer, Weess, Kar, Mais, Räis, Sorghum an Hirse vir. D’Extrahéierbarkeet souwuel vun Arabinoxylanen wéi och vu β-Glucan gëtt duerch d’Beschallung däitlech erhéicht.
Antioxidantien an der Geescht
Geescht enthält méi wéi 50 Proanthocyanidinen, dorënner oligomeert a polymeert flavan-3-ol, Katechin a Gallokatechin. Dimeert Proanthocyanin B3 a Procyanidin B3 kommen an der Geescht am heefegste vir.
Antioxidantien si bekannt fir hir Fäegkeet, Oxidatiounsreaktiounen a Reaktioune vu fräie Sauerstoffradikaler ze verzögeren oder ze verhënneren, wat si fir d’Malzproduktioun an de Brauprozess wichteg mécht. Antioxidantien (z. B. Sulfitten, Formaldehyd, Ascorbat) ginn als Zousazstoffer am Brauprozess agesat, fir d’Stabilitéit vum Béieraroma ze verbesseren. Ongeféier 80% vun de phenolesche Verbindungen am Béier stamen aus Geeschtemalz.