การหมักคอมบูชาที่ปรับปรุงด้วยอัลตราซาวนด์

การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ส่งเสริมการหมักอาหารที่หมักด้วยอัลตราซาวนด์ เช่น คอมบูชา กิมจิ และผักหมักชนิดอื่น ๆ โดยเพิ่มการถ่ายเทมวล ทำให้เซลล์จุลินทรีย์แตก กระตุ้นเอนไซม์ และปรับปรุงความเป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งในที่สุดทำให้อัตราการหมักเร็วขึ้นและได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพเหนือกว่า การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่เป็นประโยชน์ต่อสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพระหว่างการหมักกรดแลกติก โดยเพิ่มปริมาณสารอาหารและสารพฤกษเคมี

คอมบูชาและเครื่องดื่มหมัก

คอมบูชาผลิตโดยหมักชาที่เติมน้ำตาลด้วย “หัวเชื้อแบคทีเรียและยีสต์ที่อยู่ร่วมกันแบบพึ่งพาอาศัย” (SCOBY) ซึ่งมักเรียกว่า “หัวเชื้อแม่” หรือ “เห็ดชา” ความหลากหลายและสัดส่วนของประชากรจุลินทรีย์ใน SCOBY อาจแตกต่างกันได้อย่างมาก โดยทั่วไป ส่วนประกอบที่เป็นยีสต์ประกอบด้วย Saccharomyces cerevisiae ร่วมกับชนิดอื่น ๆ ในสกุล Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces และ Kluyveromyces ส่วนประกอบที่เป็นแบคทีเรียแทบทุกกรณีประกอบด้วย Komagataeibacter xylinus (เดิมเรียกว่า Gluconacetobacter xylinus) ซึ่งหมักแอลกอฮอล์ที่ยีสต์ผลิตขึ้นให้เป็นกรดอะซิติกและกรดอื่น ๆ ทำให้ความเป็นกรดเพิ่มขึ้นและจำกัดปริมาณเอทานอล
ในทำนองเดียวกัน เครื่องดื่มหมักชนิดอื่น ๆ เช่น น้ำผลไม้และน้ำผักหมัก ก็มีการเติมเชื้อแบคทีเรียและยีสต์
การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการหมักและคุณลักษณะด้านคุณภาพของเครื่องดื่มหมัก รวมถึงปริมาณสารอาหารและกลิ่นรส

การเพิ่มประสิทธิภาพการหมักคอมบูชาด้วยอัลตราซาวนด์

เป็นที่ทราบกันดีว่าคลื่นอัลตราซาวนด์กระตุ้นการเจริญของแบคทีเรียและยีสต์ ดังนั้น การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มต่ำอย่างมีการควบคุมกับหัวเชื้อคอมบูชา (SCOBY ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเห็ดชา เชื้อราในชา หรือเห็ดแมนจูเรีย) จึงสามารถส่งเสริมกระบวนการหมักและทำให้ได้ผลผลิตคอมบูชาสูงขึ้นภายในระยะเวลาการหมักที่สั้นลง
การหมักที่กระตุ้นด้วยอัลตราซาวนด์แสดงให้เห็นการเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้ม จึงเพิ่มการถ่ายเทมวล การบำบัดเชิงกลด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดรูในผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ของจุลินทรีย์ (กระบวนการที่เรียกว่าโซโนพอเรชัน) เซลล์บางส่วนอาจถึงขั้นแตก เซลล์ที่แตกเหล่านี้ปล่อยปัจจัยส่งเสริมการเจริญ เช่น วิตามิน นิวคลีโอไทด์ กรดอะมิโน และเอนไซม์ ซึ่งอาจกระตุ้นการเจริญของทั้งแบคทีเรียที่เซลล์ยังสมบูรณ์และแบคทีเรียที่เยื่อหุ้มเสียหาย
การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ก่อนการหมัก รวมถึงในระยะปรับตัวและระยะเพิ่มจำนวนแบบลอการิทึม แสดงผลเด่นชัดที่สุดในการกระตุ้นการเจริญของแบคทีเรีย

ประโยชน์ของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ต่อการหมักคอมบูชา

อัลตราซาวนด์ส่งเสริมกระบวนการหมักและช่วยผลิตคอมบูชา ผักหมัก โคจิ และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ให้ดีขึ้นได้อย่างไร? การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เพิ่มประสิทธิภาพการหมักได้หลายวิธี ซึ่งแสดงไว้ด้านล่างในบริบทของการหมักคอมบูชา คอมบูชาเป็นเครื่องดื่มหมักที่ตามธรรมเนียมทำจากชาที่เติมน้ำตาลและหัวเชื้อแบคทีเรียกับยีสต์ที่อยู่ร่วมกันแบบพึ่งพาอาศัย (SCOBY) ผลไม้บดละเอียดที่เจือจางเป็นวัตถุดิบพื้นฐานที่อุดมด้วยสารอาหารและกลิ่นรสสำหรับการผลิตคอมบูชา ด้านล่างนี้ คุณจะได้เรียนรู้ว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ส่งเสริมการผลิต

• การถ่ายเทมวลที่เพิ่มขึ้น: คลื่นอัลตราซาวนด์สร้างฟองคาวิเทชันขนาดจุลภาคในของเหลว ทำให้เกิดกระแสไหลระดับจุลภาค ลำเจ็ตของเหลว และการไหลปั่นป่วน การกวนนี้เพิ่มการถ่ายเทมวลโดยเพิ่มการสัมผัสระหว่างจุลินทรีย์ที่ทำหน้าที่หมักกับสารอาหารในตัวกลาง ส่งผลให้จุลินทรีย์ที่ทำหน้าที่หมักดูดซึมสารอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ทำให้อัตราการหมักเร็วขึ้น
• การทำให้เซลล์แตก: เครื่องอัลตราซาวนด์เป็นที่รู้จักดีในด้านประสิทธิภาพในการสลายเซลล์และการสกัด ในการหมักอาหาร เครื่องอัลตราซาวนด์ทำให้ผนังเซลล์จุลินทรีย์แตก ปล่อยเอนไซม์และสารเมแทบอไลต์ภายในเซลล์ออกมา ซึ่งสามารถเร่งปฏิกิริยาการหมักเพิ่มเติมได้ การทำให้เซลล์แตกนี้ช่วยเพิ่มการปล่อยสารให้กลิ่นรส วิตามิน และกรดอินทรีย์จากเซลล์จุลินทรีย์ ส่งเสริมความซับซ้อนของกลิ่นรสและความอุดมด้วยสารอาหารของผลิตภัณฑ์หมัก ในคอมบูชาซีบัคธอร์นที่หมักด้วยอัลตราซาวนด์ สามารถวัดสัดส่วนของสารประกอบฟีนอลิกที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญได้ (ดู Dornan et al., 2020)
• การเตรียมสารตั้งต้นสำหรับการหมักที่อุดมด้วยสารอาหาร: การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยเตรียมสารตั้งต้นสำหรับการหมักที่ให้สารอาหารหลายชนิดในรูปที่จุลินทรีย์ย่อยได้ นั่นหมายความว่า ในสารตั้งต้นสำหรับการหมักที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ (เช่น ผลไม้และผักบดละเอียด) สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น แป้งและน้ำตาล จะถูกปลดปล่อยจากเมทริกซ์ภายในเซลล์พืช จุลินทรีย์สามารถใช้สารตั้งต้นเป็นอาหารได้ง่าย ทำให้กระบวนการหมักเร็วขึ้นและใช้เวลาสั้นลง เช่นเดียวกับโพลีฟีนอล ฟลาโวนอยด์ และวิตามิน ซึ่งถูกปลดปล่อยจากเมทริกซ์ภายในเซลล์และช่วยเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการโดยรวมของอาหารหรือเครื่องดื่มหมัก
• กิจกรรมของเอนไซม์ที่เพิ่มขึ้น: การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กระตุ้นหรือเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์บางชนิดที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการหมัก ตัวอย่างเช่น เพิ่มกิจกรรมของเซลลูเลสและอะไมเลส ซึ่งเป็นเอนไซม์สำคัญในการย่อยคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนให้เป็นน้ำตาลที่มีโครงสร้างง่ายขึ้น จากนั้นจุลินทรีย์ที่อยู่ในหัวเชื้อคอมบูชาจะหมักน้ำตาลเหล่านี้
• ความเป็นเนื้อเดียวกันที่ดีขึ้น: เนื่องจากแรงที่เกิดจากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดการผสมและการคลุกเคล้าเสมอ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์จึงช่วยให้ส่วนผสมสำหรับการหมักเป็นเนื้อเดียวกันได้ดีขึ้น ส่งผลให้สารอาหารและจุลินทรีย์กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งตัวกลาง ความสม่ำเสมอนี้ส่งเสริมจลนพลศาสตร์การหมักที่คงเส้นคงวาและการผลิตคอมบูชาคุณภาพสูงที่มีคุณลักษณะทางประสาทสัมผัสตามต้องการ

การกระตุ้นการเจริญของจุลินทรีย์ด้วยอัลตราซาวนด์มีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ก่อนการหมัก หรือในระยะปรับตัวและระยะเพิ่มจำนวนแบบลอการิทึม

กรณีศึกษา: การกระตุ้นการหมักน้ำแอปเปิลด้วยอัลตราซาวนด์

งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในระยะปรับตัวและระยะเพิ่มจำนวนแบบลอการิทึมระหว่างการหมักน้ำแอปเปิลส่งเสริมการเจริญของจุลินทรีย์และเพิ่มการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพของ malic acid เป็น lactic acid ตัวอย่างเช่น หลังใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในระยะปรับตัวเป็นเวลา 0.5 h จำนวนจุลินทรีย์และปริมาณ lactic acid ในตัวอย่างที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ 58.3 W/L มีค่า 7.91 ± 0.01 Log CFU/mL และ 133.70 ± 7.39 mg/L ซึ่งสูงกว่าตัวอย่างที่ไม่ได้ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในระยะปรับตัวและระยะเพิ่มจำนวนแบบลอการิทึมมีอิทธิพลที่ซับซ้อนต่อเมแทบอลิซึมของสารฟีนอลิกในแอปเปิล เช่น chlorogenic acid, caffeic acid, procyanidin B2, catechin และ gallic acid อัลตราซาวนด์อาจส่งผลเชิงบวกต่อการไฮโดรไลซ์ chlorogenic acid เป็น caffeic acid การเปลี่ยนรูปของ procyanidin B2 และการดีคาร์บอกซิเลชันของ gallic acid เมแทบอลิซึมของกรดอินทรีย์และกรดอะมิโนอิสระในตัวอย่างที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์มีความสัมพันธ์ทางสถิติกับเมแทบอลิซึมของสารฟีนอลิก ซึ่งบ่งชี้ว่าอัลตราซาวนด์อาจส่งเสริมการเกิดอนุพันธ์ฟีนอลิกโดยปรับปรุงเมแทบอลิซึมของกรดอินทรีย์และกรดอะมิโนในจุลินทรีย์ (ดู Wang et al., 2021)

กรณีศึกษา: การหมักนมถั่วเหลืองที่ปรับปรุงด้วยอัลตราซาวนด์

คณะวิจัยของ Ewe et al. (2012) ศึกษาผลของอัลตราซาวนด์ต่อประสิทธิภาพเมแทบอลิซึมของแลคโตบาซิลลัสสายพันธุ์ต่าง ๆ (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) ระหว่างการหมักนมถั่วเหลือง พบว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์แบคทีเรีย เยื่อหุ้มเซลล์ที่มีความสามารถในการซึมผ่านเพิ่มขึ้นทำให้การนำสารอาหารเข้าสู่เซลล์ดีขึ้น และเพิ่มการเจริญในเวลาต่อมา (P ≺ 0.05) แอมพลิจูดที่สูงขึ้นและระยะเวลาการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่นานขึ้นส่งเสริมการเจริญของแลคโตบาซิลลัสในนมถั่วเหลือง โดยจำนวนเชื้อที่มีชีวิตสูงกว่า 9 log CFU/mL การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ยังเพิ่มกิจกรรมจำเพาะของ β-glucosidase ทั้งภายในและภายนอกเซลล์ของแลคโตบาซิลลัส (P ≺ 0.05) ทำให้การเปลี่ยนรูปทางชีวภาพของไอโซฟลาโวนในนมถั่วเหลืองเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะการเปลี่ยน genistin และ malonyl genistin เป็น genistein ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กับเซลล์แลคโตบาซิลลัสส่งเสริม (P ≺ 0.05) กิจกรรมของ β-glucosidase ในเซลล์ ซึ่งช่วยเพิ่ม (P ≺ 0.05) การเปลี่ยนรูปทางชีวภาพของไอโซฟลาโวนกลูโคไซด์เป็นอะไกลโคนที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพในนมถั่วเหลือง (ดู Ewe et al., 2012)

ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดของแลคโตบาซิลลัสที่ไม่ได้ผ่านการบำบัด (A) และแลคโตบาซิลลัสที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่แอมพลิจูด 60% เป็นเวลา 3 min (B) วงกลมแสดงเซลล์ที่แตกและเซลล์ที่มีรู
(การศึกษาและภาพ: ©Ewe et al., 2012)

การสกัดสารอาหารและกลิ่นรสในคอมบูชาและเครื่องดื่มหมัก

เครื่องดื่มจากชา น้ำผลไม้ และผักที่ผ่านการหมัก เช่น น้ำแอปเปิลหรือน้ำหม่อนหมัก หรือคอมบูชาที่แช่ผลไม้ ได้รับประโยชน์อย่างมากด้านกลิ่นรสและสารอาหารจากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้โครงสร้างเซลล์ของวัตถุดิบจากพืชแตกและปลดปล่อยสารภายในเซลล์ เช่น สารให้กลิ่นรส โพลีฟีนอล สารต้านอนุมูลอิสระ และฟลาโวนอยด์ ในขณะเดียวกัน การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราซาวนด์ทำให้เครื่องดื่มมีการกระจายตัวและเกิดอิมัลชันอย่างสม่ำเสมอ ป้องกันการแยกเฟส และมีลักษณะปรากฏที่ดึงดูดผู้บริโภค ด้านล่างนี้ คุณสามารถดูตัวอย่างคอมบูชาจากผลซีบัคธอร์นที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์และไม่เกิดการแยกเฟส เปรียบเทียบกับตัวอย่างที่ไม่ได้ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดกลิ่นรสและสารอาหารด้วยอัลตราซาวนด์!

กรณีศึกษา: การถนอมคอมบูชาด้วยอัลตราซาวนด์

การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถส่งผลต่อจุลินทรีย์โดยกระตุ้นหรือทำให้จุลินทรีย์หมดฤทธิ์ เอนไซม์ก็ได้รับผลจากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เช่นกัน: อัลตราซาวนด์สามารถเปลี่ยนคุณลักษณะของเอนไซม์ สารตั้งต้น และปฏิกิริยาของสารเหล่านี้ ผลของอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำเหล่านี้นำมาใช้ในการแปรรูปอาหารเป็นทางเลือกที่ไม่ใช้ความร้อนสำหรับการพาสเจอไรซ์อาหารและเครื่องดื่ม การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์มีข้อได้เปรียบด้านการควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการได้อย่างแม่นยำ เช่น แอมพลิจูด เวลา อุณหภูมิ และความดัน ซึ่งช่วยให้ทำให้จุลินทรีย์หมดฤทธิ์ได้อย่างตรงเป้าหมาย การทำให้จุลินทรีย์ที่มีอยู่ในคอมบูชาและเครื่องดื่มหมักหมดฤทธิ์ช่วยเพิ่มอายุการเก็บรักษาและความคงตัวของผลิตภัณฑ์ การลดจุลินทรีย์และเอนไซม์ช่วยให้การจัดจำหน่ายเชิงพาณิชย์สะดวกขึ้น เนื่องจากผลิตภัณฑ์สุดท้ายมีอายุการเก็บรักษายาวนานขึ้น การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นวิธีพาสเจอไรซ์ที่ไม่ใช้ความร้อน ซึ่งมีการใช้อยู่แล้วในการแปรรูปอาหารเชิงพาณิชย์ เช่น การพาสเจอไรซ์น้ำผลไม้ โดยเฉพาะที่แอมพลิจูดสูงขึ้น อัลตราซาวนด์ทำให้แบคทีเรียและยีสต์หมดฤทธิ์โดยทำลายผนังเซลล์ ส่งผลให้จุลินทรีย์เจริญช้าลงหรือหยุดเจริญ ตัวอย่างเช่น Kwaw et al. (2018) ศึกษาการใช้อัลตราซาวนด์เป็นแนวทางพาสเจอไรซ์ที่ไม่ใช้ความร้อนสำหรับน้ำหม่อนที่ผ่านการหมักกรดแลกติก น้ำหม่อนหมักที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์มีปริมาณสารประกอบฟีนอลิกสูงกว่า (1700.07 ± 2.44 μg/mL) ตัวอย่างควบคุม ซึ่งเป็นน้ำหม่อนหมักที่ไม่ได้ผ่านการบำบัด “ในบรรดาวิธีบำบัดที่ไม่ใช้ความร้อนแต่ละวิธี การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้คุณสมบัติด้านสารฟีนอลิกและการต้านอนุมูลอิสระของน้ำหม่อนที่ผ่านการหมักกรดแลกติกเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (p < 0.05) เมื่อเทียบกับการบำบัดด้วยแสงพัลส์” (Kwaw et al., 2018)
แม้ว่าคอมบูชาจะเป็นเครื่องดื่มที่เป็นที่รู้จักว่ามีเชื้อจุลินทรีย์มีชีวิต แต่การลดจุลินทรีย์อย่างมีการควบคุมสามารถใช้เพื่อยืดอายุการเก็บรักษาเครื่องดื่มคอมบูชาที่จัดจำหน่ายเชิงพาณิชย์ได้
การพาสเจอไรซ์ด้วยความร้อนตามปกติฆ่ายีสต์และแบคทีเรียที่มีชีวิตทั้งหมด ซึ่งโดยปกติพบในคอมบูชาและเป็นปัจจัยหลักประการหนึ่งที่ส่งผลส่งเสริมสุขภาพ การพาสเจอไรซ์ด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีถนอมอาหารที่ไม่ใช้ความร้อน ซึ่งสามารถใช้เพื่อลดจำนวนจุลินทรีย์หรือกำจัดจุลินทรีย์ทั้งหมดได้ นั่นหมายความว่าผู้ผลิตเชิงพาณิชย์สามารถใช้อัลตราซาวนด์ที่แอมพลิจูดต่ำลงและในระยะเวลาสั้นลง เพื่อลดจำนวนแบคทีเรียและยีสต์โดยไม่กำจัดทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ คอมบูชาจึงยังมีเชื้อจุลินทรีย์มีชีวิตอยู่ แม้จะมีจำนวนน้อยลง ทำให้อายุการเก็บรักษาและระยะเวลาการจัดเก็บดีขึ้น

ผลที่พิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ในคอมบูชาที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์

Dornan et al. (2020) ศึกษาผลของอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำต่อคอมบูชาที่ทำจากผลซีบัคธอร์น โดยใช้เครื่องอัลตราซาวนด์ UIP500hdT คณะวิจัยสามารถแสดงผลที่เป็นประโยชน์หลายประการของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ต่อการเตรียมผลซีบัคธอร์นและการหมักคอมบูชาในขั้นตอนต่อมา

การสกัดผลซีบัคธอร์นด้วยอัลตราซาวนด์

ผลซีบัคธอร์นสดทั้งผล (เรียกอีกอย่างว่า sanddorne; H. rhamnoides cv. Sunny) สำหรับการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ถูกบดละเอียดด้วยเครื่องปั่น Vitamix เป็นเวลา 2 min เติม dH2O ในปริมาตรเท่ากับ 30% ของปริมาตรผลไม้บดละเอียดเดิม แล้วปั่นผสม ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ (90 W, 20 kHz, 10 min) กับผลไม้บดละเอียดที่เจือจางแล้วปริมาตร 200 mL โดยใช้เครื่องประมวลผลอัลตราซาวนด์ UIP500hdT (ดูภาพด้านซ้าย) เลือกระยะเวลาการบำบัดเพื่อให้ได้สารอาหารอย่างเหมาะสมที่สุดและรักษาตัวอย่างให้อยู่ในสภาพใกล้เคียงของสด ผลการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์แสดงให้เห็นว่าผลได้จากการสกัดเนื้อผลเพิ่มขึ้น 10% (จาก 19.04 ± 0.08 เป็น 20.97 ± 0.29%) และจากเมล็ดเพิ่มขึ้น 7% (จาก 14.81 ± 0.08 เป็น 15.83 ± 0.28%) อย่างมีนัยสำคัญ (P ≺ 0.05) ผลได้น้ำมันที่เพิ่มขึ้นนี้เน้นให้เห็นบทบาทของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในฐานะเทคโนโลยีที่มีประสิทธิผลและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อเพิ่มมูลค่าวัตถุดิบให้สูงสุด การสกัดผลซีบัคธอร์นด้วยอัลตราซาวนด์ทำให้ได้ผลได้น้ำมันสูงขึ้น ลดเวลาแปรรูป ลดการใช้พลังงาน และหลีกเลี่ยงการใช้ตัวทำละลายที่เป็นอันตราย

กรณีศึกษา: การทำให้คอมบูชาจากผลซีบัคธอร์นเป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราซาวนด์

คอมบูชาจากผลซีบัคธอร์น (sanddorne) ที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์แสดงความคงตัวของผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อถึงวันที่ 21 ของการเก็บรักษา คอมบูชาจากผลไม้ที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ยังคงเป็นเนื้อเดียวกัน การไม่พบการแยกน้ำในคอมบูชาจากผลไม้ที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ตลอดการศึกษา (21 วัน ดูภาพด้านล่าง) แสดงให้เห็นว่าอัลตราซาวนด์เพียงอย่างเดียวเป็นเทคนิคการทำอิมัลชันที่มีประสิทธิผล สามารถทำให้ผลิตภัณฑ์คงตัวและป้องกันการแยกเฟสได้

ซีบัคธอร์นบดละเอียด (P) ที่ไม่ได้ผ่านและผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ (P+US) ในวันที่ 0 และ 21
การศึกษาและภาพ:©Dornan et al., 2020.

การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เพื่อหยุดการหมัก

เตรียมตัวอย่างคอมบูชาสี่ตัวอย่าง ได้แก่ K (คอมบูชา), K+US (คอมบูชา + อัลตราซาวนด์), K+S (คอมบูชา + ซูโครส) และ K+S+US (คอมบูชา + ซูโครส + อัลตราซาวนด์) ตัวอย่างทั้งหมดเตรียมโดยใช้ซีบัคธอร์นบดละเอียด (P) หรือ P+US ปริมาตร 200 mL และ SCOBY 12.5 g ตัวอย่าง K ประกอบด้วย P และ SCOBY ตัวอย่าง K+US ประกอบด้วย P+US และ SCOBY ตัวอย่าง K+S ประกอบด้วย P ซูโครส 15.0 g และ SCOBY ตัวอย่าง K+S+US ประกอบด้วย P+US ซูโครส 15.0 g และ SCOBY ปล่อยให้ตัวอย่างทั้งหมดหมักในที่มืดที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาห้าวัน ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ครั้งที่สอง (90 W, 20 kHz, 10 min) กับ K+US และ K+S+US เพื่อหยุดการหมักในวันที่ 5

ผลของการถนอมคอมบูชาด้วยอัลตราซาวนด์

ในคอมบูชาซีบัคธอร์น การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ลดปริมาณจุลินทรีย์เริ่มต้นลง 2.6 log CFU/mL จึงหยุดกระบวนการหมัก ณ เวลาที่เลือกเพื่อป้องกันการหมักมากเกินไป นอกจากนี้ การลดจุลินทรีย์อย่างมีการควบคุมยังช่วยเพิ่มอายุการเก็บรักษาและความคงตัวของผลิตภัณฑ์สุดท้าย ซึ่งช่วยให้การจัดจำหน่ายคอมบูชาเชิงพาณิชย์สะดวกขึ้น
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นวิธีพาสเจอไรซ์น้ำผลไม้ที่ไม่ใช้ความร้อน!

ผลโดยรวมของคอมบูชาที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์

การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ลดปริมาณจุลินทรีย์เริ่มต้นลง 2.6 log CFU/mL เพิ่มค่า ORAC ขึ้น 3% และเพิ่มดัชนีการละลายน้ำ (WSI) ขึ้น 40% (จาก 6.64 เป็น 9.29 g/g) โดยไม่เกิดการแยกน้ำ ผลการศึกษานี้บ่งชี้ว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถเพิ่มการทำหน้าที่ของสารฟีนอลิกระหว่างการหมัก และสามารถ ลดการแยกน้ำ เพิ่มผลได้น้ำมัน ลดปริมาณจุลินทรีย์ และเพิ่มค่า ORAC โดยสูญเสียคุณภาพทางโภชนาการน้อยที่สุด. (ดู Dornan et al., 2020)

อุปกรณ์อัลตราซาวนด์สำหรับปรับปรุงการผลิตคอมบูชา

Hielscher Ultrasonics ออกแบบ ผลิต และจัดจำหน่ายเครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอัลตราซาวนด์ และอุปกรณ์เสริม เพื่อปรับปรุงกระบวนการหมัก การสกัด และการพาสเจอไรซ์ที่ใช้ในการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม ระบบแปรรูปอาหารด้วยอัลตราซาวนด์ของ Hielscher ใช้กับงานหลากหลายประเภท โดยเป็นเทคโนโลยีที่ปลอดภัย เชื่อถือได้ และคุ้มค่าต้นทุนสำหรับผลิตอาหารและเครื่องดื่มคุณภาพสูง การติดตั้งและใช้งานเครื่องประมวลผลอัลตราซาวนด์ของ Hielscher ทุกรุ่นทำได้ง่าย: ใช้พื้นที่เพียงเล็กน้อยและสามารถติดตั้งเพิ่มเติมในสถานที่แปรรูปที่มีอยู่ได้อย่างสะดวก
Hielscher Ultrasonics มีประสบการณ์ยาวนานในการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูงในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม รวมถึงอุตสาหกรรมสาขาอื่น ๆ อีกมากมาย เครื่องประมวลผลอัลตราซาวนด์ของเราติดตั้งโซโนโทรดและเซลล์การไหล (ชิ้นส่วนที่สัมผัสของเหลว) ซึ่งทำความสะอาดได้ง่าย (การทำความสะอาดในที่ CIP / การทำให้ปราศจากเชื้อในที่ SIP) เครื่องประมวลผลอัลตราซาวนด์ระดับอุตสาหกรรมของ Hielscher Ultrasonics สามารถให้แอมพลิจูดสูงมาก สามารถเดินเครื่องต่อเนื่องที่แอมพลิจูดสูงถึง 200µm ได้อย่างสะดวกในการทำงานแบบ 24/7 การปรับแอมพลิจูดอย่างแม่นยำและตัวเลือกในการสลับระหว่างแอมพลิจูดต่ำกับสูงมีความสำคัญต่อการกระตุ้นหรือทำให้จุลินทรีย์หมดฤทธิ์ ดังนั้น เครื่องอัลตราซาวนด์เครื่องเดียวกันจึงสามารถใช้กระตุ้นจุลินทรีย์เพื่อเพิ่มการหมัก หรือทำให้จุลินทรีย์หมดฤทธิ์เพื่อการพาสเจอไรซ์ได้
เทคโนโลยีล้ำสมัย สมรรถนะสูง และซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนทำให้อุปกรณ์ของ Hielscher Ultrasonics เป็นเครื่องมือทำงานที่ไว้วางใจได้ในกระบวนการหมักอาหารของคุณ ด้วยการใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยและตัวเลือกการติดตั้งที่หลากหลาย เครื่องอัลตราซาวนด์ของ Hielscher จึงสามารถผสานหรือติดตั้งเพิ่มเติมในสายการผลิตที่มีอยู่ได้อย่างสะดวก

การกำหนดมาตรฐานกระบวนการด้วย Hielscher Ultrasonics

ผลิตภัณฑ์เกรดอาหารควรผลิตตามหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิต (GMP) และภายใต้ข้อกำหนดการแปรรูปที่เป็นมาตรฐาน ระบบสกัดแบบดิจิทัลของ Hielscher Ultrasonics มาพร้อมซอฟต์แวร์อัจฉริยะที่ช่วยให้ตั้งค่าและควบคุมกระบวนการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ได้อย่างแม่นยำและง่ายดาย ระบบบันทึกข้อมูลอัตโนมัติบันทึกพารามิเตอร์ทั้งหมดของกระบวนการอัลตราซาวนด์ เช่น พลังงานอัลตราซาวนด์ (พลังงานรวมและพลังงานสุทธิ) แอมพลิจูด อุณหภูมิ และความดัน (เมื่อติดตั้งเซนเซอร์อุณหภูมิและความดัน) พร้อมวันที่และเวลา ลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในเครื่อง ทำให้คุณสามารถตรวจสอบแต่ละล็อตที่ผ่านกระบวนการอัลตราซาวนด์ได้ ในขณะเดียวกัน ยังรับประกันความสามารถในการทำซ้ำและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สูงอย่างต่อเนื่อง
เครื่องประมวลผลอัลตราซาวนด์ระดับอุตสาหกรรมของ Hielscher Ultrasonics สามารถให้แอมพลิจูดสูงมาก สามารถเดินเครื่องต่อเนื่องที่แอมพลิจูดสูงถึง 200µm ได้อย่างสะดวกในการทำงานแบบ 24/7 สำหรับแอมพลิจูดที่สูงกว่านั้น มีโซโนโทรดอัลตราซาวนด์ที่ผลิตตามความต้องการ ความแข็งแกร่งของอุปกรณ์อัลตราซาวนด์ของ Hielscher ช่วยให้ทำงานแบบ 24/7 ได้ภายใต้ภาระงานหนักและสภาพแวดล้อมที่มีข้อเรียกร้องสูง
โปรดติดต่อเราตอนนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติและความสามารถของระบบพาสเจอไรซ์ด้วยอัลตราซาวนด์ของเรา เรายินดีพูดคุยเกี่ยวกับการใช้งานของคุณ!

ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา: