Fermentimi i Kombucha i përmirësuar në mënyrë tejzanor

Sonication promovon fermentimin në ushqimet e fermentuara me ultratinguj si kombucha, kimchi dhe perime të tjera të fermentuara duke rritur transferimin e masës, duke ndërprerë qelizat mikrobike, duke aktivizuar enzimat dhe duke përmirësuar homogjenitetin, duke çuar përfundimisht në përshpejtimin e shkallës së fermentimit dhe prodhimin e një produkti me cilësi të lartë. Sonication fillon ndryshime të dobishme në përbërjet bioaktive gjatë fermentimit laktik duke rritur përmbajtjen e komponimeve ushqyese dhe fitokimikateve.

Kombucha dhe pijet e fermentuara

Kombucha is produced by fermenting sugared tea using a “Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeast” (SCOBY), also commonly called a “mother” ose “kërpudha çaji”. Shumëllojshmëria dhe raporti i popullatave mikrobike në një SCOBY mund të ndryshojnë mjaft ndjeshëm. Komponenti i majave në përgjithësi përfshin Saccharomyces cerevisiae, së bashku me specie të tjera të Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces, dhe; Komponenti bakterial pothuajse gjithmonë përfshin Komagataeibacter xylinus (dikur Gluconacetobacter xylinus), i cili fermenton alkoolet e prodhuara nga majat në acetik dhe acide të tjera, duke rritur aciditetin dhe duke kufizuar përmbajtjen e etanolit.
Në mënyrë të ngjashme, pije të tjera të fermentuara si lëngjet e frutave dhe perimeve të fermentuara janë të inokuluara me baktere dhe maja.
Një trajtim me ultratinguj mund të përmirësojë efikasitetin e fermentimit dhe veçoritë cilësore të pijeve të fermentuara duke përfshirë përmbajtjen dhe shijen e lëndëve ushqyese.

Fermentimi i Kombuçës i Intensifikuar në mënyrë Ultrasonike

Valët e ultrazërit dihet se stimulojnë rritjen e baktereve dhe majave. Një sonikacion i butë i kontrolluar i kulturave të kombucha-s (SCOBY, i njohur gjithashtu si kërpudha çaji, kërpudha çaji ose kërpudha Manchurian) mund të nxisë procesin e fermentimit dhe të çojë në rendimente më të larta të kombucha në një kohë fermentimi të përshpejtuar.
Fermentimi i stimuluar në mënyrë tejzanor tregon përshkueshmëri më të madhe të membranës dhe në këtë mënyrë rritje të transferimit të masës. Trajtimi sonomekanik me anë të valëve ultratinguj shpon muret qelizore dhe membranat plazmatike të mikroorganizmave (një proces i quajtur sonoporation). Disa qeliza madje mund të shpërthehen. Këto qeliza të ndërprera lëshojnë faktorë nxitës të rritjes si vitaminat, nukleotidet, aminoacidet dhe enzimat që mund të stimulojnë rritjen e baktereve të paprekura qelizore, si dhe të membranës.
Trajtimi me ultratinguj fermentimi paraprak, si dhe në fazat e vonesës dhe log-it treguan efektet më të spikatura në stimulimin e rritjes bakteriale.

Përfitimet e Sonication në fermentimin Kombucha

Si e promovon ultratingulli procesin e fermentimit dhe ndihmon në prodhimin më të mirë të kombucha-s, fermenteve bimore, koji, etj.? Sonicizimi intensifikon fermentimin në disa mënyra, të cilat tregohen më poshtë në kontekstin e kombucha-s së fermentuar. Kombucha është një pije e fermentuar e bërë tradicionalisht me çaj të ëmbël dhe një kulturë simbiotike të baktereve dhe majave (SCOBY). Puretë e holluara të frutave ofrojnë një bazë aromatike të pasur me lëndë ushqyese për prodhimin e kombuchës. Më poshtë, do të mësoni se si ultratingulli promovon prodhimin e a

• Rritja e transferimit masiv: Valët tejzanor krijojnë flluska mikroskopike të kavitacionit në lëng, duke çuar në formimin e mikrostreaming, avionëve të lëngshëm dhe turbulencave. Ky agjitacion rrit transferimin e masës duke rritur kontaktin midis mikroorganizmave përgjegjës për fermentimin dhe lëndëve ushqyese në mjedis. Si rezultat, lëndët ushqyese absorbohen në mënyrë më efikase nga mikroorganizmat fermentues, duke çuar në shpejtësi të përshpejtuar të fermentimit.
• Ndërprerja e qelizave: Sonicators janë të njohur për efektivitetin e tyre të lizës dhe nxjerrjes së qelizave. Në fermentimin e ushqimit, sonikatorët prishin muret qelizore mikrobike, duke çliruar enzima dhe metabolite ndërqelizore që mund të katalizojnë më tej reaksionet e fermentimit. Ky ndërprerje rrit lirimin e përbërjeve të shijes, vitaminave dhe acideve organike nga qelizat mikrobike, duke kontribuar në kompleksitetin e shijes dhe pasurimin e lëndëve ushqyese të produktit të fermentuar. Në kombuchën e gjembave të detit të fermentuar me ultratinguj, mund të matet një fraksion dukshëm më i lartë i përbërjeve fenolike. (krh. Dornan et al., 2020)
• Përgatitja e nënshtresave fermentuese të pasura me lëndë ushqyese: Nxjerrja me ultratinguj ndihmon në përgatitjen e një substrati fermentimi që siguron shumë lëndë ushqyese në formën e disponueshme për tretjen mikrobike. Kjo do të thotë që në substratet e fermentimit të trajtuara me ultratinguj (p.sh. puretë e frutave dhe perimeve) komponimet bioaktive si niseshteja dhe sheqernat çlirohen nga matrica ndërqelizore e qelizave bimore. Mikrobet mund të ushqehen lehtësisht me nënshtresën, e cila përshpejton dhe shkurton procesin e fermentimit. E njëjta gjë vlen edhe për polifenolet, flavonoidet dhe vitaminat, të cilat çlirohen nga matricat ndërqelizore dhe kontribuojnë në vlerën e përgjithshme ushqyese të ushqimit ose pijeve të fermentuara.
• Aktiviteti i zgjeruar i enzimës: Sonicizimi aktivizon ose rrit aktivitetin e disa enzimave të përfshira në proceset e fermentimit. Për shembull, rrit aktivitetin e celulazës dhe amilazës, enzima thelbësore për zbërthimin e karbohidrateve komplekse në sheqerna më të thjeshta, të cilat më pas fermentohen nga mikroorganizmat e pranishëm në kulturën kombucha.
• Homogjeniteti i përmirësuar: Duke qenë se forcat e tingullit rezultojnë gjithmonë në përzierje dhe përzierje, trajtimi me ultratinguj siguron homogjenizim më të mirë të përzierjes së fermentimit, duke rezultuar në shpërndarje uniforme të lëndëve ushqyese dhe mikroorganizmave në të gjithë mjedisin. Ky uniformitet promovon kinetikë të qëndrueshme të fermentimit dhe prodhimin e një produkti kombucha me cilësi të lartë me atribute të dëshirueshme shqisore.

Stimulimi tejzanor i rritjes mikrobiale është më efektiv kur ultratingulli aplikohet para fermentimit ose në fazat e vonesës dhe log.

Studim rasti: Stimulimi tejzanor i fermentimit të lëngut të mollës

Hulumtimet treguan se trajtimi me ultratinguj në fazat e vonesës dhe logaritmike gjatë fermentimit të lëngut të mollës promovoi rritjen mikrobike dhe intensifikoi biotransformimin e acidit malik në acid laktik. Për shembull, pas sonikimit në fazën e vonesës për 0,5 orë, numri i mikrobeve dhe përmbajtja e acidit laktik në mostrat e trajtuara me ultratinguj në 58,3 W/L arriti në 7,91 ± 0,01 Log CFU/mL dhe 133,70 ± 7,39 mg/L, të cilat ishin dukshëm më të larta se që në mostrat jo të sonikuara. Për më tepër, ultratingulli në fazat e vonesës dhe logaritmike kishte ndikime komplekse në metabolizmin e fenolikëve të mollës si acidi klorogjenik, acidi kafeik, procianidina B2, katekina dhe acidi galik. Ekografia mund të ndikojë pozitivisht në hidrolizën e acidit klorogjenik në acid kafeik, transformimin e procianidinës B2 dhe dekarboksilimin e acidit galik. Metabolizmi i acideve organike dhe aminoacideve të lira në mostrat e sonikuara ishte statistikisht i lidhur me metabolizmin fenolik, duke nënkuptuar se ultrazërit mund të përfitojnë derivimin fenolik duke përmirësuar metabolizmin mikrobial të acideve organike dhe aminoacideve. (krh. Wang et al., 2021)

Studim rasti: Fermentimi i qumështit të sojës i përmirësuar në mënyrë tejzanore

Ekipi hulumtues i Ewe et al. (2012) hulumtoi efektet e ultrazërit në efikasitetin metabolik të shtameve të laktobacileve (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131 fermentimi sonë.) U vu re se trajtimi me ultratinguj depërtoi membranat qelizore të baktereve. Membranat qelizore të përshkueshme rezultuan në një përvetësim të përmirësuar të lëndëve ushqyese dhe rritje pasuese të rritjes (P ≺ 0.05). Amplituda më të larta dhe kohëzgjatja më e gjatë e trajtimit me sonikacion promovuan rritjen e laktobacileve në qumështin e sojës, me numër të qëndrueshëm që kalon 9 log CFU/mL. Aktivitetet specifike të β-glukozidazës brendaqelizore dhe jashtëqelizore të laktobacileve u rritën gjithashtu (P ≺ 0.05) nga ultratingulli, duke çuar në rritjen e biokonvertimit të izoflavoneve në qumështin e sojës, veçanërisht genistin dhe malonil genistin në genisteinë. Rezultatet nga ky studim tregojnë se trajtimi me ultratinguj në qelizat e laktobacileve promovon (P ≺ 0.05) aktivitetin e β-glukozidazës së qelizave për përfitimin e biokonvertimit të rritur (P ≺ 0.05) të glukozideve izoflavone në aglikone bioaktive në qumështin e sojës. (krh. Ewe et al., 2012)

Skanimi i mikrografeve elektronike të laktobacileve pa trajtim (A) dhe laktobacileve të trajtuara me ultratinguj në amplitudë 60% për 3 minuta (B). Rrathë që tregojnë qeliza të këputura dhe qeliza me pore.(Studim dhe imazhe: ©Ewe et al., 2012)

Nxjerrja e komponimeve dhe aromave ushqyese në Kombucha dhe pije të fermentuara

Çaji i fermentuar, lëngjet dhe pijet e perimeve, p.sh. lëngu i fermentuar i mollës ose manit ose kombuchas i injektuar me fruta, përfitojnë ndjeshëm nga aromat dhe lëndët ushqyese nga një trajtim me ultratinguj. Valët e ultrazërit prishin strukturat qelizore të materialeve bimore dhe çlirojnë komponime ndërqelizore si aromat, polifenolet, antioksidantët dhe flavonoidet. Në të njëjtën kohë, homogjenizimi me ultratinguj siguron një pije të shpërndarë dhe emulsifikuar në mënyrë uniforme, duke parandaluar ndarjen e fazave dhe duke ofruar një pamje tërheqëse për konsumatorët. Ju mund të shihni një shembull të një kombucha me kokrra të kuqe të trajtuar me ultratinguj pa ndarje fazore në krahasim me një version të patrajtuar më poshtë.
Lexoni më shumë rreth aromës tejzanor dhe nxjerrjes së lëndëve ushqyese!

Studim rasti: Kombucha e ruajtur në mënyrë tejzanor

Ultrasound treatment can influence microbes by either stimulate or inactivate them. Also enzymes are impacted by sonication: Ultrasound can change characteristics of enzymes, substrates and their reactions. These effects of low-frequency ultrasound are used in food processing as an non-thermal alternative to pasteurize food and beverages. Sonication offers the advantage of precise control over the process parameters such as amplitude, time, temperature, and pressure, which allows for a targeted inactivation of microorganisms. The inactivation of the microbial load in kombucha and fermented beverages allows to increase shelf-life and product stability. A reduction of microbes and enzymes facilitates commercial distribution due to an prolonged shelf-life of the final product. Ultrasonication is a non-thermal pasteurization method, which is used already in commercial food processing such as the pasteurization of juices. Especially at higher amplitudes, ultrasound inactivates bacteria and yeast by damaging the cell walls. This results in a slower or stopped microbial growth. For instance, Kwaw et al. (2018) investigated the ultrasonic as non-thermal pasteurization strategy for lactic acid-fermented mulberry juice. Ultrasonically treated fermented mulberry juice had a higher content of phenolic compounds (1700.07 ± 2.44 μg/mL) than the control, an untreated fermented mulberry juice. “Among the individual non-thermal treatments, ultrasonication caused a significant (p < 0.05) upsurge in the phenolic and antioxidant properties of the lactic acid-fermented mulberry juice compared to the pulsed light treatment.” (Kwaw et al., 2018)
Ndërsa kombucha është një pije e njohur për kulturat e saj jetësore, mund të përdoret një reduktim i kontrolluar i mikrobeve për të zgjatur afatin e ruajtjes së pijeve Kombucha të shpërndara në treg.
Pasterizimi i rregullt termik vret të gjitha majat e gjalla dhe bakteret që janë normalisht të pranishme në kombucha dhe janë një nga faktorët kryesorë për efektet e saj në promovimin e shëndetit. Pasterizimi me ultratinguj është një metodë e ruajtjes jo termike, e cila mund të përdoret ose për të reduktuar numrin e mikrobeve ose për të eliminuar plotësisht mikroorganizmat. Kjo do të thotë që prodhuesit komercialë mund të aplikojnë ultratinguj në amplituda më të ulëta dhe për periudha më të shkurtra në mënyrë që të ulin numrin e baktereve dhe majave pa eliminuar plotësisht. Kështu, kulturat e jetës janë ende të pranishme në kombucha, edhe pse në numër më të ulët në mënyrë që jetëgjatësia dhe koha e ruajtjes të përmirësohen.

Rezultate të vërtetuara shkencërisht në Kombucha të trajtuar me ultratinguj

Dornan et al. (2020) hetoi efektet e ultrazërit me frekuencë të ulët në kombuchën e bërë me manaferrat e gjembave të detit duke përdorur sonikatorin UIP500hdT. Ekipi hulumtues mund të demonstrojë efekte të shumta të dobishme të ultrazërit në përgatitjen e kokrra të kuqe të detit dhe fermentimin pasues të kombuchës.

Nxjerrja me ultratinguj e kokrra të kuqe të detit

Sonicizimi i kokrrave të freskëta të gjembave të detit (të njohura edhe si sanddorne; H. rhamnoides cv. Sunny) u pure duke përdorur një blender Vitamix për 2 minuta. Një vëllim dH2O i barabartë me 30% të vëllimit origjinal të puresë u shtua dhe u përzie. Ultratingulli (90 W, 20 kHz, 10 min) u aplikua në 200 mL të puresë së holluar duke përdorur procesorin ultrasonik UIP500hdT (shih foton majtas). Koha e trajtimit u zgjodh për të optimizuar lëndët ushqyese dhe për të mbajtur kampionin në gjendje të freskët. Rezultatet e nxjerrjes tejzanor demonstrojnë një rritje të konsiderueshme (P ≺ 0,05) me 10% rendimentin e nxjerrjes nga pulpa (nga 19,04 ± 0,08 në 20,97 ± 0,29%) dhe me 7% për farën (nga 14,81 ± 0,8 ± 0,08%) 1 Kjo rritje e rendimentit të vajit nxjerr në pah funksionalitetin e sonikimit si një teknologji efikase dhe e gjelbër për të maksimizuar vlerën e lëndës së parë. Nxjerrja me ultratinguj nga manaferrat e gjembave të detit rezultoi në rendiment më të lartë të vajit dhe zvogëlim të kohës së përpunimit, konsumit të energjisë dhe shmangies së tretësve të rrezikshëm.

Rast Studimi: Homogjenizimi tejzanor i Kombucha Berry Buckthorn Detit

Kombuka e kokrra të kuqe të trajtuar me ultratinguj (sanddorne) tregoi një stabilitet të përmirësuar ndjeshëm të produktit. Deri në ditën e 21-të të ruajtjes, kombucha me kokrra të kuqe mbeti homogjene. Fakti që nuk u vu re asnjë sinerezë në kombuchën e kokrrave të sonikuara për të gjithë studimin (21 ditë, shih foton më poshtë) tregon se vetëm ultratingulli është një teknikë efektive emulsifikimi në gjendje të prodhojë stabilitet produkti dhe të parandalojë ndarjen e fazave.

Pure e gjembave (P) pa dhe me trajtim me ultratinguj (P+US) në ditën 0 dhe 21.Studimi dhe fotografia:©Dornan et al., 2020.

Ultratinguj për të ndaluar fermentimin

Janë bërë katër mostra të kombuchës: K (kombucha), K+US (kombucha + ultratinguj), K+S (kombucha + saharozë) dhe K+S+US (kombucha + saharozë + ultratinguj). Të gjitha kampionet u përgatitën duke përdorur 200 mL pure të gjembave të detit (P) ose P+US dhe 12.5 g SCOBY. K përbëhej nga P dhe SCOBY. K+US përbëhej nga P+US dhe SCOBY. K+S përbëhej nga P, 15.0 g saharozë dhe SCOBY. K+S+US përbëhej nga P+US, 15.0 g saharozë dhe SCOBY. Të gjitha mostrat u lanë të fermentohen në një vend të errët në temperaturën e dhomës për pesë ditë. Një trajtim i dytë me sonikacion (90 W, 20 kHz, 10 min) u aplikua në K+US dhe K+S+US për të ndaluar fermentimin në ditën e 5-të.

Efektet e ruajtjes tejzanor në Kombucha

Në kombucha buckthorns deti, sonication uli ngarkesën fillestare mikrobike me 2,6 log CFU/mL, duke ndalur kështu procesin e fermentimit në një kohë të caktuar për të parandaluar mbifermentimin. Për më tepër, reduktimi i kontrolluar i mikrobeve ndihmon në rritjen e jetëgjatësisë dhe qëndrueshmërisë së produktit përfundimtar, gjë që lehtëson shpërndarjen komerciale të kombucha-s.
Lexoni më shumë rreth ultrazërit si metodë e pasterizimit jo termik të lëngjeve!

Rezultatet e përgjithshme në Kombucha e trajtuar me ultratinguj

Ultrasonikimi uli ngarkesën fillestare mikrobiale me 2,6 log CFU/mL, rriti vlerën ORAC me 3% dhe rriti indeksin e tretshmërisë në ujë (WSI) me 40% (nga 6,64 në 9,29 g/g) pa sinereza. Rezultatet nga ky studim sugjerojnë se aplikimi i ultrazërit mund të përmirësojë funksionimin fenolik gjatë fermentimit dhe është i aftë të zvogëlimi i sinerezës, rritja e rendimentit të vajit, zvogëlimi i ngarkesës mikrobike dhe rritja e ORAC me humbje minimale të cilësisë ushqyese. (krh. Dornan et al., 2020)

Pajisje tejzanor për prodhimin e përmirësuar të Kombucha

Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan ultrasonikë me performancë të lartë, bioreaktorë tejzanor dhe aksesorë për proceset e përmirësuara të fermentimit, nxjerrjes dhe pasterizimit të përdorur në ushqim & prodhimi i pijeve. Sistemet tejzanor të përpunimit të ushqimit Hielscher përdoren për aplikime të shumëfishta duke qenë një teknologji e sigurt, e besueshme dhe me kosto efektive për të prodhuar ushqime dhe pije me cilësi të lartë. Instalimi dhe funksionimi i të gjithë procesorëve tejzanor Hielscher është i thjeshtë: Ata kërkojnë vetëm pak hapësirë, mund të montohen lehtësisht në pajisjet ekzistuese të përpunimit.
Hielscher Ultrasonics ka një përvojë të gjatë në aplikimin e ultrazërit të fuqisë në ushqim & industria e pijeve si dhe shumë degë të tjera industriale. Procesorët tanë tejzanor janë të pajisur me sonotrode dhe qeliza rrjedhëse (pjesët e lagura) të lehtë për t'u pastruar (CIP i pastër në vend? SIP i sterilizuar në vend). Hielscher Ultrasonikë’ Përpunuesit industrialë tejzanor mund të japin amplituda shumë të larta. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen lehtësisht vazhdimisht në funksionim 24/7. Rregullimi i saktë i amplitudave dhe opsioni për të kaluar midis amplitudave të ulëta dhe të larta janë të rëndësishme për të stimuluar ose çaktivizuar mikroorganizmat. Kështu, i njëjti ultrasonikator mund të përdoret ose për të stimuluar mikrobet që rrisin fermentimin ose për të çaktivizuar mikroorganizmat për pasterizim.
Teknologjia më e fundit, softueri me performancë të lartë dhe të sofistikuar e bëjnë Hielscher Ultrasonics’ kuajt e besueshëm të punës në procesin tuaj të fermentimit të ushqimit. Me një gjurmë të vogël dhe opsione të gjithanshme instalimi, ultrasonikët Hielscher mund të integrohen lehtësisht ose të përshtaten në linjat ekzistuese të prodhimit.

Standardizimi i procesit me Hielscher Ultrasonics

Food-grade products should be produced in accordance to Good Manufacturing Practices (GMP) and under standardised processing specifications. Hielscher Ultrasonics’ digital extraction systems come with intelligent software, which makes it easy to set and control the sonication process precisely. Automatic data recording writes all ultrasonic process parameters such as ultrasound energy (total and net energy), amplitude, temperature, pressure (when temp and pressure sensors are mounted) with date and time stamp on the built-in SD-card. This allows you to revise each ultrasonically processed lot . At the same time, reproducibility and continuously high product quality are ensured.
Hielscher Ultrasonics’ industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Ju lutemi na kontaktoni për të mësuar më shumë rreth veçorive dhe aftësive të sistemeve tona të pasterizimit me ultratinguj. Do të ishim të lumtur të diskutonim aplikimin tuaj me ju!

Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë: