Sonikācijas ietekme uz pākšaugiem un sēklām
Ultraskaņas apstrāde ir kļuvusi par vērtīgu tehnoloģiju augu materiālu, piemēram, lēcas un pākšaugu, modificēšanai, kondicionēšanai un analīzei. Izmantojot akustisko kavitāciju un kontrolētus mehāniskos spēkus, sonikācija uzlabo hidratāciju, paātrina ekstrakciju, maina mikrostruktūru un uzlabo masas pārnesi. Šī iedarbība ir ļoti pievilcīga sēklu pētniecībā, pārtikas zinātnē, lauksaimniecībā, biorafinēšanā un analītiskajos pētījumos.
Sēklu un pākšaugu ultraskaņas apstrāde jebkurā mērogā
Galvenā spēka ultraskaņas priekšrocība ir iespēja precīzi kontrolēt amplitūdu, intensitāti un ievadīto enerģiju, jo īpaši, izmantojot Hielscher Ultrasonics.’ zondes tipa sonikatori. Šīs sistēmas – pieejams laboratorijas, izmēģinājuma un rūpnieciskā mērogā – ļauj veikt reproducējamu, pielāgojamu apstrādi, sākot no saudzīgas sēklu gruntēšanas vai diedzēšanas ar paātrinātu hidratāciju un fermentu aktivizāciju līdz efektīvai barības vielu ekstrakcijai.
Lēcas sonikācija ar ultraskaņas zondi UP400St
Apstrāde ar ultraskaņu veicina tādus efektus kā ātra sēklu hidratācija, šūnu sieniņu sonoporācija un uzlabota masas pārnese, padarot to par efektīvu metodi sēklu gruntēšanai, pārtikas apstrādei un ekstrakcijai. Kad kavitācijas burbuļi sabrūk pie sēklu virsmas, tie rada mikrostrūklas un bīdes spēkus, kas atver mikrokanālus sēklu apvalkā, ļaujot ūdenim un šķīdinātājiem efektīvāk iekļūt.
Ultraskaņas apstrāde tiek plaši izmantota pārtikas zinātnē, lauksaimniecībā, biotehnoloģijā un augu izcelsmes sastāvdaļu ražošanā.
Akustiskā kavitācija un tās ietekme uz pākšaugu materiāliem
Sonikācijas pamatā ir akustiskā kavitācija. – mikrobubulīšu ātra veidošanās un sabrukšana šķidrumos. Rezultātā radušies mikrosprauslas, bīdes spēki un spiediena svārstības mijiedarbojas ar lēcas un pākšaugu audiem ļoti specifiskos veidos.
Ietekmi uz sēklām nosaka trīs galvenie mehānismi:
- Hidratācijas paātrināšana
Kavitācija izjauc robežslāni starp ūdeni un sēklas virsmu, veicinot ūdens pārnesi sēklas apvalkā un vārpiņās.
Ietekme ir šāda:
- Ātrāka mērcēšana / mitrināšana
- Vienmērīgāka pietūkums
- Uzlabota ūdens difūzija caur testa
- Sonoporācija un mikrostruktūras izmaiņas
Mehāniskais spriegums, ko rada sabrūkot kavitācijas burbuļiem, rada nano- un mikroporas sēklu apvalkā un iekšējos audos. – pazīstama kā sonoporācija.Sekas:
- Palielināta caurlaidība
- Ātrāka izskalošanās vai šķīdinātāju uzsūkšanās
- Uzlabota enzīmu pieejamība
- Uzlabots dīgtspējas potenciāls
- Ekstrakcijas uzlabošana
Ultraskaņa atvieglo:- Olbaltumvielas
- polifenoli
- Eļļas un lipīdi
- Pārtikas šķiedrvielas
- bioaktīvie savienojumi
Tas rodas, izjaucot šūnu sieniņas, uzlabojot šķīdinātāja iekļūšanu un palielinot masas pārnesi.
Ultraskaņas iedarbības uz sēklām un darbības mehānismu shematisks kopsavilkums.
Pētījums un shēma: ©Nogueira et al., 2023
Jaudas ultraskaņa sēklu un pākšaugu apstrādei: Ultraskaņas sistēma UIP4000hdT
Ultraskaņas amplitūdas un intensitātes ietekme uz sēklām
Ultraskaņas amplitūda tieši nosaka mehānisko enerģiju, kas tiek nodota sēklām. Amplitūdas regulēšana ļauj operatoriem precīzi pielāgot procesu atbilstoši jutībai un pielietojuma mērķim. Visi Hielscher sonikatori ļauj precīzi regulēt amplitūdu, kas padara tos par daudzpusīgiem instrumentiem sēklu gruntēšanai, diedzēšanai un barības vielu ekstrakcijai.
Zemas amplitūdas - ideāli piemērotas sēklu gruntēšanai & imbibition
- Maiga kavitācija
- Paaugstināta hidratācija ar sonoporāciju, bet bez audu bojājumiem
- Kontrolēta sēklu ieberšana gruntēšanai
- Metabolisma ceļu aktivizēšana
- Uzlabota dīgtspēja un sēklu izturība
Sēklu iestrādāšana – sākotnējā ūdens uzņemšanas fāze pirms dīgšanas. – var precīzi paātrināt un optimizēt ar ultraskaņu:
- Kavitācija izjauc virsmas spraigumu
- Ūdens efektīvāk iekļūst mikropilvē.
- Ar miera stāvokli saistītie šķēršļi mīkstina
- Sagatavotas sēklas ātrāk dīgst un ir spēcīgāki stādi.
Vidējas amplitūdas - strukturālā modifikācija & Mērena ekstrakcija
- Pastiprināta šūnu caurlaidība
- Daļēja šūnu sieniņu atslāņošanās
- Ātrāka hidratācija pārtikas pārstrādei
- Uzlabota ekstrakcijas produktivitāte bez pilnīgas audu sadalīšanas
Ideāli piemērots:
- Olbaltumvielu šķīdības uzlabošana
- Cietes īpašību modificēšana
- Materiālu sagatavošana fermentācijai
Augstas amplitūdas - šūnu darbības traucējumi & Ekstrakcijas
- Intensīva kavitācija un nobīdes
- Pilnīgs strukturālais sadalījums
- Optimāli proteīnu izolācijai vai fitoķīmiskajai ekstrakcijai
- Izmanto, ja sēklām nav paredzēts saglabāt dzīvotspēju.
Tas ir tipisks diapazons rūpnieciskai ekstrakcijai:
- Eļļas / lipīdi
- Proteīni un peptīdi
- polifenoli
- Funkcionālās šķiedras
Hielscher sonikatori sēklu gruntēšanai, diedzēšanai, mitrināšanai un ekstrakcijai
Hielscher sonikatori piedāvā daudzpusīgu un zinātniski pamatotu metodi lēcu un pākšaugu modificēšanai. Sākot no sēklu uzsējas paātrināšanas un gruntēšanas līdz ekstrakcijas uzlabošanai un rūpnieciska mēroga sastāvdaļu ražošanas nodrošināšanai, ultraskaņas jauda sniedz unikālas priekšrocības gan pētniecības, gan komerciālajos sektoros.
Ar Hielscher Ultrasonics’ precīzi kontrolējami zondes tipa sonikatori – pieejams laboratorijas un pilnībā rūpnieciskā mērogā. – , lietotāji var precīzi regulēt apstrādes apstākļus, lai panāktu maigu fizioloģisko uzlabošanu vai intensīvu mehānisku izjaukšanu, tādējādi padarot ultraskaņu par stūrakmeni nākamās paaudzes augu pētniecībā, pārtikas sastāvdaļu apstrādē un ilgtspējīgā biorafinēšanā.
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 0.5 līdz 1,5 ml | n.p. | VialTweeter |
| 1 līdz 500 ml | 10 līdz 200 ml/min | UP100H |
| 10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 līdz 150L | 3 līdz 15L/min | UIP6000hdT |
| n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000hdT |
| n.p. | Lielāku | kopa UIP16000hdT |
Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā
Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.
Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.
Sēklu diedzēšana ar ultraskaņu: uzlabota dīgtspēja, ātrāka dīgtspēja
Literatūra / Atsauces
- Kiliçli, Mahmut; Toker, Omersaid (2022): Some physicochemical and technological properties of cooking water of pulses as a canned industry waste: effect of ultrasound treatment during soaking. International Journal of Food Engineering 2022.
- Ranjbari, A.; Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): The Effect of Botanical Extracts Obtained through Ultrasound-Assisted Extraction on White Head Cabbage (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) Seedlings Grown under Controlled Conditions. Sustainability 2020, 12, 1871.
- Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Application of Ultrasonic Waves as a Priming Technique for Accelerating and Enhancing the Germination of Barley Seed: Optimization of Method by the Taguchi Approach. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
Biežāk uzdotie jautājumi
Vai pākšaugi un pākšaugi ir sēklas?
Gan pākšaugi, gan pākšaugi ir sēklas, taču šie termini apzīmē dažādas kategorijas. Pākšaugi ir botāniska kategorija, un ar tiem apzīmē visus Fabaceae dzimtas augus, kas ražo pākstis ar sēklām, tostarp sojas pupas, zemesriekstus, svaigus zirņus, zaļās pupiņas, āboliņu un daudzus lopbarības kultūraugus. Pākšaugi ir lauksaimniecības un uzturvielu kategorija, un tie konkrēti attiecas uz pākšaugu sugu apakšgrupas sausām ēdamām sēklām, ko novāc tikai sēklu iegūšanai, piemēram, lēcām, sausajām pupiņām, aunazirņiem un sausajiem zirņiem.
Kāda ir atšķirība starp pākšaugiem un pākšaugiem?
Pākšaugi ir Fabaceae dzimtas augi, kas ražo pākstis, bet pākšaugi apzīmē dažu pākšaugu, piemēram, lēcas, aunazirņu un sauso pupiņu, sausās ēdamās sēklas.
Kas ir dīgšana?
Dīgšana ir dīgšanas process, kura laikā sēkla uzsūc ūdeni, aktivizē vielmaiņas ceļus un sāk veidot sakni un dzinumu.
Kas ir diedzēšana ar ultraskaņas palīdzību?
Ar ultraskaņu veicināta dīgšana ir kontrolētas ultraskaņas kavitācijas izmantošana, lai paātrinātu sēklu mitrināšanu, uzlabotu membrānas caurlaidību un stimulētu bioķīmisko aktivitāti, tādējādi panākot ātrāku un vienmērīgāku dīgšanu.
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.