อัลตราโซนิกมอลต์และการงอกของมอลต์
- มอลต์เป็นกระบวนการที่ใช้เวลานาน: การแช่และความชุ่มชื้นของเมล็ดเมล็ดพืชต้องใช้เวลามากและให้ผลลัพธ์ที่ไม่สม่ําเสมอเป็นส่วนใหญ่
- โดยการอัลตราโซนิกความเร็วในการงอกอัตราและผลผลิตของข้าวบาร์เลย์สามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสําคัญ
การผลิตมอลต์
มอลต์ / เมล็ดมอลต์ใช้กันอย่างแพร่หลายในการทําเบียร์ วิสกี้ มอลต์เชค น้ําส้มสายชูมอลต์ ตลอดจนวัตถุเจือปนอาหาร ในระหว่างกระบวนการผลิตมอลต์เมล็ดข้าวแห้ง (เช่นข้าวบาร์เลย์) จะถูกแช่ในน้ําเพื่อเริ่มงอก ในระหว่างการงอกเอนไซม์ที่มีอยู่จะถูกปล่อยออกมาเอนไซม์ใหม่จะถูกผลิตขึ้นและผนังเซลล์เอนโดสเปิร์มจะถูกทําลายเพื่อปล่อยเนื้อหาของเซลล์รวมทั้งสลายโปรตีนที่เก็บไว้บางส่วนเป็นกรดอะมิโน เมื่อได้การงอกในระดับหนึ่งกระบวนการงอกจะหยุดลงโดยกระบวนการอบแห้ง โดยเมล็ดพืชมอลต์เอนไซม์ – ได้แก่ α-amylase และ β-amylase – จําเป็นสําหรับการปรับเปลี่ยนแป้งของเมล็ดพืชให้เป็นน้ําตาลได้รับการพัฒนา น้ําตาลประเภทต่างๆ ได้แก่ กลูโคสโมโนแซ็กคาไรด์ มอลโตส ไดแซ็กคาไรด์ มอลโตรโอส ไตรแซ็กคาไรด์ และน้ําตาลที่สูงขึ้นที่เรียกว่ามอลโทเดกซ์ทริน การแช่และการงอกของเมล็ดข้าวค่อนข้างใช้เวลานาน เนื่องจากการแช่ใช้เวลา 1-2 วัน และการงอกใช้เวลาเพิ่มอีก 4-6 วัน ทําให้การผลิตมอลต์ใช้เวลานานและมีราคาแพง
ข้าวบาร์เลย์งอก
มอลต์ที่ได้รับการปรับปรุงด้วยอัลตราโซนิก
วิธีแก้ปัญหา: Sonication
- Sonication ช่วยเพิ่มความสามารถในการงอกและความเร็วของเมล็ดข้าวบาร์เลย์
ผลของอัลตราซาวนด์:
- การแช่ได้เร็วขึ้นและดีขึ้น
- การงอกเร็วขึ้น
- การงอกที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น
- การกระตุ้นเอนไซม์
- อัตราการสกัดที่สูงขึ้น
- มอลต์คุณภาพสูง
ผลกระทบที่เริ่มต้นด้วยอัลตราโซนิกเหล่านี้เกิดจากกิจกรรมของเอนไซม์ที่ดีขึ้นและรอยแยกขนาดเล็กที่เกิดจาก โพรงอากาศอัลตราโซนิก บนเมล็ด เมล็ดข้าวบาร์เลย์สามารถดูดซับน้ําได้มากขึ้นในระยะเวลาอันสั้น ปรับปรุงความชุ่มชื้น ของเมล็ด ความชุ่มชื้นที่รวดเร็วและการงอกเป็นสิ่งสําคัญสําหรับคุณภาพมอลต์ที่ดี เนื่องจากเมล็ดที่ไม่งอกมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายจากแบคทีเรียและเชื้อรา
มอลต์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับเอนไซม์หลายชนิด สิ่งที่สําคัญ ได้แก่ α-amylase, β-amylase, α-glucosidase และ limit dextrine ในระหว่างการปลูกมอลต์ข้าวบาร์เลย์จะผ่านกระบวนการงอกตามธรรมชาติที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการย่อยสลายของเอนไซม์ของเอนโดสเปิร์มเมล็ดข้าวบาร์เลย์ อันเป็นผลมาจากการย่อยสลายของเอนไซม์นี้ผนังเซลล์เอนโดสเปิร์มจะเสื่อมสภาพและเม็ดแป้งจะถูกปล่อยออกมาจากเมทริกซ์ของเอนโดสเปิร์มที่ฝังอยู่ อัลตราโซนิกกระตุ้นเอนไซม์และปรับปรุงอัตราการสกัดของวัสดุภายในเซลล์ เช่น แป้ง โปรตีน โมเลกุลของอะราบินก็อกซิแลนมีแนวโน้มที่จะสร้างมวลรวมของโมเลกุลขนาดใหญ่ในสารละลายโพลีแซ็กคาไรด์เจือจาง อัลตราโซนิกช่วยลดมวลรวมของโพลีแซ็กคาไรด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการย่อยสลายของแป้งโพลีแซ็กคาไรด์จะผลิตคาร์โบไฮเดรตที่หมักได้ คาร์โบไฮเดรตดังกล่าวจะถูกเปลี่ยนเป็นแอลกอฮอล์ในขั้นตอนการหมักของการผลิตเบียร์
ผลกระทบอัลตราโซนิกทั้งหมดเหล่านี้ต่อกระบวนการทางชีวเคมีในระหว่างการมอลต์ส่งผลให้เกิด เวลางอกสั้นลง และ อัตราการงอก / ผลผลิตที่สูงขึ้น. การลดระยะเวลาการงอกส่งผลให้เกิด ผลประโยชน์ทางการค้า สําหรับอุตสาหกรรมมอลต์และการผลิตเบียร์
Yaldagard et al. (2008) ได้แสดงให้เห็นว่าอัลตราโซนิก “มีศักยภาพที่จะใช้ในกระบวนการผลิตมอลต์เป็นวิธีการบําบัดเมล็ดพันธุ์เพื่อลดระยะเวลาการงอกและปรับปรุงเปอร์เซ็นต์ของการงอกทั้งหมด”
การงอกเร็วขึ้นโดยการ sonication
โปรโตคอลการรองพื้นเมล็ดข้าวบาร์เลย์อัลตราโซนิก
เมล็ดข้าวบาร์เลย์ Hordeum vulgare (ความชื้น 9% เก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 3 เดือนหลังการเก็บเกี่ยว)
อุปกรณ์อัลตราโซนิก UP200H (200W, 24kHz) พร้อมกับ sonotrode S3 (รูปทรงรัศมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. ความลึกสูงสุดในการแช่ 90 มม.)
พิธีสาร:
ปลายแตรถูกแช่ประมาณ 9 มม. ลงในสารละลายกระบวนการซึ่งประกอบด้วยน้ําและเมล็ดข้าวบาร์เลย์ การทดลองทั้งหมดดําเนินการกับตัวอย่าง (เมล็ดข้าวบาร์เลย์ 10 กรัม) ที่กระจายอยู่ในน้ําประปา 80 มล. พร้อมการ sonication โดยตรง (ระบบโพรบ) ที่กําลังไฟฟ้าเข้า 20, 60 และ 100% ด้วยการกวนหรือเขย่าเพิ่มเติม สิ่งนี้ถูกนํามาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงคลื่นนิ่งหรือการก่อตัวของพื้นที่อิสระที่เป็นของแข็งเพื่อการกระจายคลื่นอัลตราโซนิกที่สม่ําเสมอ อุปกรณ์อัลตราโซนิกถูกตั้งค่าเป็นโหมดการเต้นโดยใช้การควบคุมรอบการทํางานเพื่อลดการก่อตัวของอนุมูลอิสระ รอบถูกกําหนดไว้ที่ 50% สําหรับการทดลองทั้งหมด สารละลายถูกประมวลผลที่อุณหภูมิคงที่ 30°C เป็นเวลา 5, 10 และ 15 นาที [Yaldagard et al. 2008]
ผลลัพธ์:
การรักษาด้วยอัลตราโซนิกส่งผลให้เกิดความชุ่มชื้นสูงขึ้นและการงอกเร็วขึ้นในเวลาอันสั้น
การงอกของเมล็ดสูงสุด (ประมาณ 100%) ถูกบันทึกไว้ที่การตั้งค่าพลังงาน 100% สําหรับเมล็ดที่โซนิคเป็นเวลา 5, 10 และ 15 นาทีที่กําลังเต็มกําลัง (การตั้งค่าพลังงาน 100% ของอุปกรณ์) อัตราการงอกเพิ่มขึ้นจาก ~ 93.3% (เมล็ดที่ไม่เป็นโซนิค) เป็น 97.2%, 98% และ 99.4% ตามลําดับ ผลลัพธ์เหล่านี้อาจเกิดจากผลกระทบทางกลเนื่องจากโพรงอากาศที่เกิดจากอัลตราโซนิกที่เพิ่มการดูดซึมน้ําโดยผนังเซลล์ การ sonication ช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวลและอํานวยความสะดวกในการซึมผ่านผนังเซลล์เข้าไปในภายในเซลล์ การยุบตัวของฟองอากาศใกล้ผนังเซลล์จะขัดขวางโครงสร้างเซลล์และช่วยให้สามารถถ่ายเทมวลได้ดีเนื่องจากไอพ่นของเหลวอัลตราโซนิก
วิธีนี้ช่วยลดเวลาที่ต้องใช้ในการเริ่มการงอกของเมล็ดลงอย่างมาก รากผมปรากฏเร็วขึ้นในตัวอย่างที่ผ่านการบําบัดและเติบโตอย่างอุดมสมบูรณ์เมื่อเทียบกับเมล็ดที่ไม่ผ่านการโซนิค เมื่อใช้ข้าวบาร์เลย์ที่ได้รับการบําบัดข้างต้นระยะเวลาการงอกจะสั้นลงเหลือ 4 ถึง 5 วัน (ขึ้นอยู่กับกําลังอัลตราโซนิกและเวลาเปิดรับแสง) จาก 7 วันตามปกติ นอกจากนี้เวลางอกเฉลี่ยลดลงจาก 6.66 วันสําหรับการตั้งค่าพลังงาน 20% เป็น 4.04 วันสําหรับการตั้งค่าพลังงานอัลตราโซนิก 100% หลังจากเวลาประมวลผล 15 นาที การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้บ่งชี้ว่าขอบเขตของการงอกและเวลางอกเฉลี่ยได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสําคัญจากการตั้งค่าพลังงานอัลตราโซนิกที่แตกต่างกันในระหว่างการทดสอบการงอก การทดลองทั้งหมดส่งผลให้การงอกของเมล็ดข้าวบาร์เลย์เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ไม่ผ่านการ sonicated (รูปที่ 1) บันทึกเวลางอกเฉลี่ยสูงสุดสําหรับการตั้งค่ากําลังไฟ 20% และเวลางอกเฉลี่ยขั้นต่ําถูกบันทึกสําหรับการตั้งค่าพลังงาน 100% (รูปที่ 2)
อัตราการงอกและผลผลิตที่สูงขึ้นด้วยอัลตราโซนิก
Sonication ยังได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยเพิ่มการงอกของเมล็ดถั่วชิกพีข้าวสูงมะเขือเทศพริกไทยแครอทหัวไชเท้าข้าวโพดข้าวแตงโมดอกทานตะวันและอื่น ๆ อีกมากมาย
อุปกรณ์อัลตราโซนิก
Hielscher Ultrasonics จัดหาเครื่องอัลตราโซนิกกําลังสูงที่เชื่อถือได้สําหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการแบบตั้งโต๊ะและในอุตสาหกรรม สําหรับการรองพื้นเมล็ดพันธุ์และมอลต์ในระดับเชิงพาณิชย์เราขอแนะนําระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมของเราเช่น UIP2000hdt (2 กิโลวัตต์), UIP4000hdT (4 กิโลวัตต์), uip10000 (10kW) หรือ UIP16000 (16kW) เครื่องปฏิกรณ์โฟลว์เซลล์และอุปกรณ์เสริมแบบท่อร่วมทําให้กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเราสมบูรณ์ ระบบ Hielscher ทั้งหมดมีความทนทานสูงและสร้างขึ้นสําหรับการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน
ในการทดสอบและเพิ่มประสิทธิภาพการรองพื้นเมล็ดอัลตราโซนิกและการงอกเราขอเสนอความเป็นไปได้ให้คุณเยี่ยมชมห้องปฏิบัติการกระบวนการอัลตราโซนิกที่มีอุปกรณ์ครบครันและศูนย์เทคนิคของเรา!
ติดต่อเราวันนี้! เรายินดีที่จะพูดคุยเกี่ยวกับกระบวนการของคุณกับคุณ!
ยูไอพี 1000hdT
อัลตราโซนิกส์
- การงอกเร่ง
- ผลผลิตที่สูงขึ้น
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
วรรณกรรม/อ้างอิง
- กูสซูส, SJ; ซามารา, เอ็นเอช; อัลคุดาห์, AM; Othman, MO (2010): การเพิ่มการงอกของเมล็ดพืชสี่ชนิดโดยใช้เทคนิคอัลตราโซนิก เกษตรทดลอง, 46/02, 2010. 231-242.
- Nilsson, Frida (2009): การศึกษาองค์ประกอบโปรตีนข้าวบาร์เลย์ระหว่างกระบวนการผลิตเบียร์โดยใช้ SE-HPLC โครงการปริญญาทํางานที่ University of Kalmar, School of Pure and Applied Natural Sciences ประเทศสวีเดน
- ยัลดาการ์ด, มาเรียม; มอร์ตาซาวี, เซเยด อาลี; ทาบาตาไบ, ฟาริเดห์ (2008): การประยุกต์ใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการรองพื้นเพื่อเร่งและเพิ่มการงอกของเมล็ดข้าวบาร์เลย์: การเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการโดยแนวทาง Taguchi เจ. อินสท์ บรูว์ 114(1), 2008. 14-21.
- ยัลดาการ์ด, มาเรียม; มอร์ตาซาวี, เซเยด อาลี; Tabatabaie, Farideh (2007): ประสิทธิผลของการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ต่อการกระตุ้นการงอกของเมล็ดข้าวบาร์เลย์และกิจกรรมอัลฟา-อะไมเลส. วารสารนานาชาติด้านวิศวกรรมชีววิทยา ชีวโมเลกุล เกษตร อาหาร และเทคโนโลยีชีวภาพ 1/10, 2007
เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับ ข้าวบาร์เลย์ & มอลต์
กระบวนการมอลต์
ในการมอลต์เมล็ดธัญพืชจะงอกและเกี่ยวข้องกับสามขั้นตอน: การแช่การงอกและการเผา ในระหว่างการแช่น้ําจะถูกเติมลงในธัญพืชซึ่งกระตุ้นเอนไซม์ การแช่แบบธรรมดาใช้เวลา 1-2 วัน หลังจากผ่านไป 1-2 วันเมล็ดข้าวบาร์เลย์มีปริมาณน้ําถึง 40-45% ณ จุดนี้ข้าวบาร์เลย์จะถูกนําออกจากน้ําที่แช่และการงอกจะเริ่มขึ้น
ในระหว่างการงอกเอนไซม์หลายชนิดจะถูกสร้างขึ้นหรือเปิดใช้งานซึ่งต่อมาในกระบวนการบดเป็นสิ่งสําคัญ β-glucans ถูกย่อยสลายโดย endo-β-1,4-glucanase และ endo-β-1,3-glucanase Endo-β-1,4-glucanase มีอยู่ในข้าวบาร์เลย์อยู่แล้ว แต่ endo-β-1,3-glucanase มีอยู่ในมอลต์เท่านั้น เนื่องจาก β-glucans เป็นเจลขึ้นรูปและด้วยเหตุนี้จึงสามารถมีปัญหาในการกรอง β-glucanase ในปริมาณสูงและ β-glucan ในปริมาณต่ําจึงเป็นที่พึงปรารถนาในมอลต์ ปริมาณแป้งลดลงและปริมาณน้ําตาลเพิ่มขึ้นในระหว่างการงอกและแป้งจะถูกย่อยสลายโดย α-amylase และ β-amylase ไม่มี α-amylase อยู่ในข้าวบาร์เลย์ มันถูกผลิตขึ้นในระหว่างการงอกในขณะที่ β-amylase มีอยู่แล้วในข้าวบาร์เลย์ โปรตีนยังย่อยสลายในระหว่างการงอก Peptidases ย่อยสลายโปรตีน 35 – 40% ให้เป็นวัสดุที่ละลายน้ําได้ หลังจากผ่านไป 5 ถึง 6 วันการงอกจะเสร็จสิ้นและกระบวนการชีวิตจะปิดใช้งานโดยการเตาเผา ในการเผาน้ําจะถูกกําจัดออกโดยการส่งลมร้อนผ่านมอลต์ สิ่งนี้จะหยุดการงอกและการดัดแปลง และแทนที่จะเป็นสารประกอบสีและรสชาติที่เกิดจากปฏิกิริยา Maillard
เอนไซม์ในมอลต์ & กระบวนการผลิตเบียร์
เอนไซม์ที่สําคัญที่สุดสําหรับการไฮโดรไลซิสของแป้งในข้าวบาร์เลย์คือเอนไซม์ α-amylase และ β-amylase ที่เร่งปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสของแป้งให้เป็นน้ําตาล อะไมเลสย่อยสลายโพลีแซ็กคาไรด์ ได้แก่ แป้ง ให้เป็นมอลโตส β-amylase มีอยู่ในรูปแบบที่ไม่ใช้งานก่อนการงอก ในขณะที่ α-amylase และโปรตีเอสจะปรากฏขึ้นเมื่อเริ่มงอก เนื่องจาก α-amylase สามารถออกฤทธิ์ได้ทุกที่บนพื้นผิว จึงมีแนวโน้มที่จะออกฤทธิ์เร็วกว่า β-amylase β-amylase เร่งปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสของพันธะไกลโคซิดิก α-1,4 ที่สอง โดยแยกกลูโคสสองหน่วย / มอลโตสพร้อมกัน
เอนไซม์อื่นๆ เช่น โปรตีเอส จะสลายโปรตีนในเมล็ดพืชออกเป็นรูปแบบที่ยีสต์สามารถใช้ได้ ขึ้นอยู่กับว่ากระบวนการมอลต์หยุดลงเมื่อใดจะได้รับอัตราส่วนแป้ง / เอนไซม์ที่ต้องการและเปลี่ยนแป้งบางส่วนเป็นน้ําตาลหมักได้ มอลต์ยังมีน้ําตาลอื่นๆ จํานวนเล็กน้อย เช่น ซูโครสและฟรุกโตส ซึ่งไม่ใช่ผลิตภัณฑ์จากการดัดแปลงแป้ง แต่อยู่ในเมล็ดพืชแล้ว การแปลงเป็นน้ําตาลหมักเพิ่มเติมทําได้ในระหว่างกระบวนการบด
แป้งไฮโดรไลซิส
ในระหว่างการไฮโดรไลซิสของเอนไซม์เอนไซม์จะเร่งปฏิกิริยากระบวนการทําให้เป็นน้ําตาลซึ่งหมายความว่าคาร์โบไฮเดรต (แป้ง) จะถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลของน้ําตาลที่เป็นส่วนประกอบ โดยการไฮโดรไลซิสทรัพยากรพลังงาน (แป้ง) จะถูกเปลี่ยนเป็นน้ําตาลซึ่งเชื้อโรคจะใช้เพื่อการเจริญเติบโต
โปรตีนในข้าวบาร์เลย์
ข้าวบาร์เลย์มีปริมาณโปรตีน 8 ถึง 15% โปรตีนข้าวบาร์เลย์มีส่วนสําคัญต่อคุณภาพของมอลต์และเบียร์ โปรตีนที่ละลายน้ําได้มีความสําคัญต่อการกักเก็บและความเสถียรของหัวเบียร์
อาราบินกซิแลนและ β กลูแคนในข้าวบาร์เลย์
อาราบินก็อกซิแลนและ β กลูแคนเป็นเส้นใยอาหารที่ละลายน้ําได้ สารสกัดจากมอลต์อาจมีอะราบินก็อกซิแลนในระดับสูงซึ่งอาจทําให้เกิดปัญหาในระหว่างการกรองเนื่องจากสารสกัดที่มีความหนืดอาจทําให้ประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตเบียร์ลดลงอย่างมาก สําหรับกระบวนการผลิตเบียร์ β-กลูแคนในข้าวบาร์เลย์ในปริมาณสูงอาจนําไปสู่การย่อยสลายของผนังเซลล์ไม่เพียงพอ ซึ่งจะขัดขวางการแพร่กระจายของเอนไซม์ การงอก และการระดมพลของเมล็ดพืชสํารอง และด้วยเหตุนี้จึงลดสารสกัดจากมอลต์ β-กลูแคนที่ตกค้างอาจนําไปสู่สาโทที่มีความหนืดสูงทําให้เกิดปัญหาการกรองในโรงเบียร์และอาจมีส่วนร่วมในการสุกของเบียร์ทําให้เกิดหมอกควันเย็น Arabinoxylans พบได้ในผนังเซลล์ของข้าวบาร์เลย์ ข้าวโอ๊ต ข้าวสาลี ข้าวไรย์ ข้าวโพด ข้าว ข้าวฟ่าง และข้าวฟ่าง ความสามารถในการสกัดของทั้ง arabinoxylans และ β-glucan เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญโดยการ sonication
สารต้านอนุมูลอิสระในข้าวบาร์เลย์
ข้าวบาร์เลย์มีโปรแอนโทไซยานิดินมากกว่า 50 ชนิด รวมถึงโอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์ flavan-3-ol, catechin และ gallocatechin ไดเมอริก โปรแอนโทไซยานิน B3 และโปรไซยานิดิน B3 เป็นชนิดที่มีมากที่สุดในข้าวบาร์เลย์
สารต้านอนุมูลอิสระเป็นที่รู้จักในด้านความสามารถในการชะลอหรือป้องกันปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยาอนุมูลอิสระของออกซิเจน ซึ่งทําให้มีความสําคัญในกระบวนการผลิตมอลต์และการผลิตเบียร์ สารต้านอนุมูลอิสระ (เช่น ซัลไฟต์ ฟอร์มาลดีไฮด์ แอสคอร์เบต) ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในกระบวนการผลิตเบียร์เพื่อปรับปรุงความเสถียรของรสชาติเบียร์ ประมาณ 80% ของสารประกอบฟีนอลิกในเบียร์ได้มาจากข้าวบาร์เลย์มอลต์