Kombucha je fermentovaný nápoj obsahujúci čaj, cukor, baktérie, droždie a často aj malé množstvo šťavy, ovocia alebo korenia ako arómu. Kombucha, rovnako ako fermentovaná šťava a zeleninové šťavy sú známe tým, že majú pozitívne účinky na zdravie, posilňujú mikroflóru a imunitný systém. Riadená ultrazvukom zlepšuje produkciu kombuchy a iných fermentovaných nápojov rôznymi spôsobmi: Ultrazvuk môže stimulovať rast kvasiniek a baktérií počas fermentácie; extrahovať polyfenoly, flavonoidy a príchute z ovocia, zeleniny a bylín; a tiež sa používa ako netepelná pasterizačná metóda na mikrobiálnu redukciu pred balením. Hielscher ultrasonicators sú presne ovládateľné a môžu poskytnúť najvhodnejšiu ultrazvukovú intenzitu pre každý krok liečby pri výrobe fermentovaných nápojov.

Kombucha a fermentované nápoje

Kombucha sa vyrába fermentovaním cukrového čaju pomocou "Symbiotickej kultúry baktérií a kvasiniek" (SCOBY), tiež bežne nazývanej "matka".” alebo "čajová huba"”. Rozmanitosť a pomer mikrobiálnych populácií v SCOBY sa môže značne líšiť. Zložka kvasiniek vo všeobecnosti zahŕňa Saccharomyces cerevisiae spolu s inými druhmi Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces a Kluyveromyces; bakteriálna zložka takmer vždy zahŕňa Komagataeibacter xylinus (predtým Gluconacetobacter xylinus), ktorý fermentuje alkoholy produkované kvasinkami na octové a iné kyseliny, čím sa zvyšuje kyslosť a obmedzuje obsah etanolu.
Podobne aj iné fermentované nápoje, ako sú fermentované ovocné a zeleninové šťavy, sú naočkované baktériami a kvasinkami.
Ošetrenie ultrazvukom môže zlepšiť účinnosť fermentácie a vlastnosti kvality fermentovaného nápoja vrátane obsahu živín a chuti.

Rozpúšťadle zosilnené Kombucha fermentácia

Ultrazvukové vlny sú dobre známe, že stimulujú rast baktérií a kvasiniek. Kontrolovaná mierna ultrazvukom kultúr kombucha (SCOBY, tiež známy ako čajová huba, čajová huba alebo manchurian huba) môže preto podporovať fermentačný proces a viesť k vyšším výnosom kombuchy v zrýchlenom čase fermentácie.
Rozpúšťadle stimulovaná fermentácia vykazuje zvýšenú permeabilizáciu membrány a tým zvýšený prenos hmoty. Sonomechanická liečba ultrazvukovými vlnami perforuje bunkové steny a plazmatické membrány mikroorganizmov (proces nazývaný sonoporácia). Niektoré bunky môžu byť dokonca prasknuté. Tieto narušené bunky uvoľňujú rast podporujúce faktory, ako sú vitamíny, nukleotidy, aminokyseliny a enzýmy, ktoré by mohli stimulovať rast bunkove neporušených, ako aj membránou kompromitovaných baktérií.
Ultrazvukové ošetrenie pred fermentáciou, ako aj vo fázach oneskorenia a logu ukázali najvýznamnejšie účinky na stimuláciu bakteriálneho rastu.

Ultrazvuková stimulácia mikrobiálneho rastu je najúčinnejšia, keď sa ultrazvuk aplikuje pred fermentáciou alebo vo fázach oneskorenia a logu.

Ultrazvuková stimulácia fermentácie jablkovej šťavy

Výskum ukázal, že ultrazvuková liečba v lag a logaritmických fázach počas fermentácie jablkovej šťavy podporovala mikrobiálny rast a zintenzívnila biotransformáciu kyseliny jablčnej na kyselinu mliečnu. Napríklad po ultrazvukom v lag fáze 0,5 h dosiahol mikrobiálny počet a obsah kyseliny mliečnej vo vzorkách ošetrených ultrazvukom pri 58,3 W/L 7,91 ± 0,01 log CFU/ml a 133,70 ± 7,39 mg/l, ktoré boli výrazne vyššie ako v vzorkách bez ultrazvukom. Okrem toho ultrazvukom v lag a logaritmické fázy mal komplexné vplyvy na metabolizmus jablčných fenolov, ako je kyselina chlorogenová, kyselina kávová, procyanidin B2, katechín a kyselina galová. Ultrazvuk by mohol pozitívne ovplyvniť hydrolýzu kyseliny chlorogenovej na kyselinu kávovú, transformáciu procyanidínu B2 a dekarboxyláciu kyseliny galovej. Metabolizmus organických kyselín a voľných aminokyselín vo vzorkách ultrazvukom bol štatisticky korelovaný s fenolovým metabolizmom, čo znamená, že ultrazvuk môže byť prínosom pre fenolovú deriváciu zlepšením mikrobiálneho metabolizmu organických kyselín a aminokyselín. (porovnaj Wang et al., 2021)

Ultrazvukom vylepšená fermentácia sójového mlieka

Výskumný tím Ewe et al. (2012) skúmal účinky ultrazvuku na metabolickú účinnosť kmeňov laktobacilov (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) počas fermentácie sóje. Bolo pozorované, že ultrazvuková liečba permeabilizovala bunkové membrány baktérií. Permeabilizované bunkové membrány viedli k zlepšeniu internalizácie živín a následnému zvýšeniu rastu (P ≺ 0,05). Vyššie amplitúdy a dlhšie trvanie ultrazvukom liečby podporovali rast laktobacilov v sóji, s životaschopným počtom presahujúcim 9 log CFU/ml. Intracelulárne a extracelulárne β-glukozidázové špecifické aktivity laktobacilov boli tiež posilnené (P ≺ 0,05) ultrazvukom, čo viedlo k zvýšenej biokonverzii izoflavónov v sóji, najmä genistin a malonyl genistin genistin genistein. Výsledky tejto štúdie ukazujú, že ultrazvuková liečba buniek laktobacilov (P ≺ 0, 05) podporuje β-glukozidázovú aktivitu buniek v prospech zvýšenej (P ≺ 0, 05) biokonverzie izoflavónu glukozidov na bioaktívne aglykózie v sóji. (porovnaj Ewe et al., 2012)

Skenovacie elektrónové mikrografy laktobacilov bez liečby (A) a laktobacilov ošetrené ultrazvukom pri 60% amplitúde po dobu 3 minút (B). Kruhy zobrazujúce prasknuté bunky a bunky s pórmi.
(Štúdia a obrázky: ©Ewe a kol., 2012)

Extrakcia výživových zlúčenín a príchutí v kombuche a fermentovaných nápojoch

Fermentovaný čaj, džús a zeleninové nápoje, napr. fermentovaná jablková alebo morušová šťava alebo ovocné infúzne kombuchy, významne profitujú z chuti a živín z ultrazvukového ošetrenia. Ultrazvukové vlny narúšajú bunkové štruktúry rastlinných materiálov a uvoľňujú intracelulárne zlúčeniny, ako sú chute, polyfenoly, antioxidanty a flavonoidy. Ultrazvuková homogenizácia zároveň poskytuje rovnomerne rozptýlený a emulgovaný nápoj, ktorý zabraňuje oddeleniu fáz a ponúka atraktívny vzhľad pre spotrebiteľov. Môžete vidieť príklad rozpúšťadle ošetrené morské buckthorns berry kombucha bez fázové oddelenie v porovnaní s neošetrenou verziou nižšie.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej chuti a extrakcii živín!

Ultrazvuk pre zachovanie Kombucha

Ultrazvuková liečba môže ovplyvniť mikróby tým, že ich buď stimuluje alebo inaktivuje. Enzýmy sú tiež ovplyvnené ultrazvukom: Ultrazvuk môže zmeniť vlastnosti enzýmov, substrátov a ich reakcií. Tieto účinky nízkofrekvenčného ultrazvuku sa používajú pri spracovaní potravín ako netepelná alternatíva pasterizácie potravín a nápojov. Ultrazvukom ponúka výhodu presnej kontroly nad procesnými parametrami, ako je amplitúda, čas, teplota a tlak, čo umožňuje cielenú inaktiváciu mikroorganizmov. Inaktivácia mikrobiálneho zaťaženia v kombuche a fermentovaných nápojoch umožňuje zvýšiť trvanlivosť a stabilitu produktu. Zníženie mikróbov a enzýmov uľahčuje komerčnú distribúciu v dôsledku dlhšej trvanlivosti konečného produktu. Ultrazvukom je netepelná pasterizačná metóda, ktorá sa používa už pri komerčnom spracovaní potravín, ako je pasterizácia štiav. Najmä pri vyšších amplitúdach ultrazvuk inaktivuje baktérie a kvasinky poškodením bunkových stien. To má za následok pomalší alebo zastavený mikrobiálny rast. Napríklad Kwaw et al. (2018) skúmal ultrazvukový ako netepelná pasterizačná stratégia pre mliečnu kyselinu fermentované morušovej šťavy. Rozpúšťadle ošetrená fermentovaná morušová šťava mala vyšší obsah fenolových zlúčenín (1700,07 ± 2,44 μg / ml) ako kontrola, neošetrená fermentovaná morušová šťava. "Medzi jednotlivými netepelnými ošetreniami spôsobila ultrazvukom významnú (p < 0.05) zvýšenie fenolových a antioxidačných vlastností šťavy z moruše fermentovanej kyselinou mliečnou v porovnaní s pulzným svetlom." (Kwaw et al., 2018) Zatiaľ čo kombucha je nápoj známy svojimi životnými kultúrami, môže sa použiť kontrolované zníženie mikróbov na predĺženie trvanlivosti komerčne distribuovaných nápojov kombucha. Pravidelná tepelná pasterizácia zabíja všetky živé kvasinky a baktérie, ktoré sú zvyčajne prítomné v kombuche a sú jedným z hlavných faktorov pre jeho účinky podporujúce zdravie. Ultrazvuková pasterizácia je netepelná konzervačná metóda, ktorá sa môže použiť buď na zníženie mikrobiálneho počtu alebo na úplné odstránenie mikroorganizmov. To znamená, že komerční výrobcovia môžu aplikovať ultrazvuk pri nižších amplitúdach a na kratšie obdobia, aby sa znížil počet baktérií a kvasiniek bez úplného odstránenia. Tým sú kultúry života stále prítomné v kombuche, aj keď v nižších počtoch, takže sa zlepšila trvanlivosť a doba skladovania.

Vedecky dokázané výsledky v rozpúšťadle ošetrenej Kombucha

Dornan et al. (2020) skúmal účinky nízkofrekvenčného ultrazvuku na kombuchu vyrobenú z bobúľ seabuckthorn pomocou Ultrazvukový procesor UIP500hdT. Výskumný tím by mohol preukázať viac benefických účinkov ultrazvukom na prípravu rakytníka bobúľ a následné kombucha fermentácie.

Ultrazvukový rakytník Berry Extrakcia

Ultrazvukom čerstvé celé morské pracky bobule (tiež známy ako sanddorne; H. rhamnoides cv. Sunny) boli pyré pomocou mixéra Vitamix po dobu 2 minút. Pridal sa objem dH2O rovnajúci sa 30% pôvodného objemu pyré a zmiešal sa. Ultrazvuk (90 W, 20 kHz, 10 min) bol aplikovaný na 200 ml zriedeného pretlaku pomocou UIP500hdT ultrazvukový procesor (Hielscher Ultrasonics, Nemecko). Doba liečby bola zvolená na optimalizáciu živín a udržanie vzorky v čerstvom stave. Výsledky ultrazvukovej extrakcie demonštrujú významné zvýšenie (P ≺ 0,05) o 10% výťažok extrakcie z buničiny (z 19,04 ± 0,08 do 20,97 ± 0,29%) a o 7% pre osivo (od 14,81 ± 0,08 do 15,83 ± 0,28%). Toto zvýšenie výnosu oleja zdôrazňuje funkčnosť ultrazvukom ako účinná a zelená technológia na maximalizáciu hodnoty surovín. Ultrazvuková extrakcia z bobúľ morských buckthorns viedla k vyššiemu výťažku oleja a skráteniu času spracovania, spotrebe energie a vyhýbaniu sa nebezpečným rozpúšťadlám.

Ultrazvuková homogenizácia rakytníka Berry Kombucha

Rozpúšťadle ošetrené morské pracky (sanddorne) bobule kombucha ukázali výrazne zlepšenú stabilitu výrobku. Do 21. dňa skladovania zostala kombucha sonicated berry kombucha homogénna. Skutočnosť, že v sonickej kombuche počas celej štúdie nebola pozorovaná žiadna syneréza (21 dní, pozri obrázok nižšie), ukazuje, že ultrazvuk sám o sebe je účinnou emulgačnou technikou schopnou produkovať stabilitu produktu a zabrániť oddeleniu fáz.

Seabuckthorn pyré (P) bez a s ultrazvukovou liečbou (P + US) v deň 0 a 21.
Štúdia a obrázok:©Dornan a kol., 2020.

Ultrazvukom na zastavenie fermentácie

Boli vykonané štyri vzorky kombuchy: K (kombucha), K + US (kombucha + ultrazvuk), K + S (kombucha + sacharóza) a K + S + US (kombucha + sacharóza + ultrazvuk). Všetky vzorky boli pripravené s použitím 200 ml pyré z pracky (P) alebo P + US a 12,5 g SCOBY. K pozostával z P a SCOBY. K+US pozostávala z P+US a SCOBY. K+S pozostával z P, 15,0 g sacharózy a SCOBY. K +S+US pozostávala z P+US, 15,0 g sacharózy a SCOBY. Všetky vzorky boli ponechané na fermentáciu na tmavom mieste pri izbovej teplote počas piatich dní. Druhá ultrazvukom ošetrenie (90 W, 20 kHz, 10 min) bol aplikovaný na K + US a K + S + US zastaviť fermentáciu v deň 5.

Ultrazvukové konzervačné účinky na Kombucha

V morskej pracke kombucha ultrazvukom znížiť počiatočné mikrobiálne zaťaženie o 2,6 log CFU/ml, čím sa zastaví fermentačný proces vo vybranom čase, aby sa zabránilo nadmernej fermentácii. Okrem toho kontrolovaná mikrobiálna redukcia pomáha zvyšovať trvanlivosť a stabilitu konečného produktu, čo uľahčuje komerčnú distribúciu kombuchy.
Prečítajte si viac o ultrazvukom ako netepelné šťavy pasterizácia metóda!

Celkové výsledky v ultrasonicky liečenej Kombucha

Ultrazvukom znížiť počiatočné mikrobiálne zaťaženie o 2,6 log CFU / ml, zvýšená hodnota ORAC o 3% a zvýšený index rozpustnosti vody (WSI) o 40% (zo 6,64 na 9,29 g / g) bez synerézy. Výsledky tejto štúdie naznačujú, že aplikácia ultrazvukom môže zvýšiť fenolovú funkčnosť počas fermentácie a je schopný zníženie synerézy, zvýšenie výnosu oleja, zníženie mikrobiálneho zaťaženia a zvýšenie ORAC s minimálnou stratou nutričnej kvality. (porovnaj Dornan et al., 2020)

Ultrazvukové zariadenie pre vylepšené varenie Kombucha

Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrába a distribuuje vysoko výkonné ultrasonicators, ultrazvukové bioreaktory a príslušenstvo pre zlepšenie fermentácie, extrakcie a pasterizácie procesov používaných v potravinách & výroba nápojov. Ultrazvukové systémy na spracovanie potravín Hielscher sa používajú pre rozmanité aplikácie, ktoré sú bezpečnou, spoľahlivou a nákladovo efektívnou technológiou na výrobu vysokokvalitných potravín a nápojov. Inštalácia a prevádzka všetkých ultrazvukových procesorov Hielscher je jednoduchá: Vyžadujú len málo miesta, môžu byť ľahko dodatočne namontované do existujúcich spracovateľských zariadení.
Hielscher Ultrasonics je dlho-skúsený v aplikácii ultrazvuku sily v potravinách & nápojového priemyslu, ako aj mnohých ďalších priemyselných odvetví. Naše ultrazvukové procesory sú vybavené ľahko čisti-čisté (clean-in-place CIP / sterilizovať-in-place SIP) sonotród a prietokové bunky (mokré časti). Hielscher ultrazvukom’ priemyselné ultrazvukové procesory môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200 μm je možné ľahko nepretržite bežať v 24/7 prevádzke. Presné ladenie amplitúd a možnosť prepínania medzi nízkymi a vysokými amplitúdami sú dôležité pre stimuláciu alebo inaktiváciu mikroorganizmov. Tým, rovnaký ultrasonicator môže byť použitý buď stimulovať mikróby zvyšujúce fermentáciu, alebo inaktivovať mikroorganizmy na pasterizáciu.
Najmodernejšia technológia, vysokovýkonný a sofistikovaný softvér, aby Hielscher Ultrasonics’ spoľahlivé pracovné kone vo vašom procese fermentácie potravín. S malou stopou a všestrannými možnosťami inštalácie môžu byť ultrasonicators Hielscher ľahko integrované alebo retro-namontované do existujúcich výrobných liniek.

Normalizácia procesov s Hielscher Ultrasonics

Výrobky triedy potravín by sa mali vyrábať v súlade so správnou výrobnou praxou (GMP) a podľa štandardizovaných špecifikácií spracovania. Hielscher Ultrasonics ' digitálne extrakčné systémy prichádzajú s inteligentným softvérom, ktorý umožňuje jednoduché nastavenie a kontrolu procesu ultrazvukom presne. Automatický záznam dát píše všetky ultrazvukové parametre procesu, ako je ultrazvuková energia (celková a čistá energia), amplitúda, teplota, tlak (keď sú namontované temp a tlakové senzory) s dátumom a časovou pečiatkou na vstavanej SD-Card. To vám umožní revidovať každý rozpúšťadle spracované veľa. Zároveň je zabezpečená reprodukovateľnosť a neustále vysoká kvalita výrobkov.
Hielscher Ultrazvuk’ Priemyselné ultrazvukové procesory môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200 μm sa dajú ľahko plynule spustiť v 24/7 prevádzke. Pre ešte vyššie amplitúdy, prispôsobené ultrazvukové sonotród sú k dispozícii. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje 24/7 prevádzku pri ťažkých a náročných prostrediach.
Prosím, kontaktujte nás vedieť sa dozvedieť viac o vlastnostiach a schopnosti našich ultrazvukových pasterizačných systémov. Radi s vami prediskutujeme vašu žiadosť!

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov: