Комбуча - це ферментований напій, що містить чай, цукор, бактерії, дріжджі і часто невелику кількість соку, фруктів або спецій як ароматизатори. Комбуча, а також ферментований сік і овочеві соки відомі тим, що позитивно впливають на здоров'я, зміцнюючи мікробіоту та імунну систему. Контрольоване ультразвук покращує виробництво комбучі та інших ферментованих напоїв різними способами: ультразвук може стимулювати ріст дріжджів і бактерій під час бродіння; екстракт поліфенолів, флавоноїдів і ароматизаторів з фруктів, овочів і трав; а також застосовується як нетермічний метод пастеризації для зменшення мікробів перед упаковкою. Ультразвукові апарати Hielscher точно контрольовані і можуть забезпечити найбільш відповідну ультразвукову інтенсивність для кожного кроку лікування у виробництві ферментованих напоїв.

Комбуча та ферментовані напої

Комбуча виробляється шляхом ферментації цукрового чаю за допомогою «симбіотичної культури бактерій і дріжджів» (SCOBY), яку зазвичай називають «матір'ю».” або "чайний гриб"”. Різноманітність і співвідношення мікробних популяцій в SCOBY можуть змінюватися досить істотно. Дріжджовий компонент, як правило, включає Saccharomyces cerevisiae, поряд з іншими видами Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera / Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces / Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces та Kluyveromyces; Бактеріальний компонент майже завжди включає Komagataeibacter xylinus (раніше Gluconacetobacter xylinus), який ферментує спирти, вироблені дріжджами, в оцтову та інші кислоти, збільшуючи кислотність і обмежуючи вміст етанолу.
Аналогічним чином, інші ферментовані напої, такі як ферментовані фруктові та овочеві соки, прищеплюються бактеріями та дріжджами.
Лікування ультразвуком може підвищити ефективність бродіння та якісні особливості ферментованого напою, включаючи вміст поживних речовин та смак.

Ультразвуково інтенсифіковане бродіння комбуча

Ультразвукові хвилі, як відомо, стимулюють зростання бактерій і дріжджів. Таким чином, контрольована м'яка ультразвукова обробка культур комбуча (SCOBY, також відома як чайний гриб, чайний гриб або маньчжурський гриб), може сприяти процесу бродіння і призвести до більш високих врожа в прискорений час бродіння.
Ультразвуково стимульована ферментація показує посилену пермеабілізацію мембрани і тим самим збільшення передачі маси. Сономеханічне лікування ультразвуковими хвилями перфорує стінки клітин і плазматичні мембрани мікроорганізмів (процес, званий сонопоратом). Деякі клітини можуть бути навіть розірвані. Ці порушені клітини вивільняють зростання, сприяючи таким факторам, як вітаміни, нуклеотиди, амінокислоти і ферменти, які можуть стимулювати зростання клітинно неушкоджених, а також мембранних скомпрометованих бактерій.
Ультразвукове лікування попереднього бродіння, а також у фазах відставання та журналу показали найбільш помітний вплив на стимуляцію росту бактерій.

Ультразвукова стимуляція росту мікробів є найбільш ефективною, коли ультразвук застосовується до попереднього бродіння або в фазах відставання та журналу.

Ультразвукова стимуляція ферментації яблучного соку

Дослідження показали, що ультразвукове лікування в лаг і логарифмічної фази під час бродіння яблучного соку сприяло росту мікробів і посилило біотрансформацію яблучної кислоти до молочної кислоти. Наприклад, після ультразвукової обробки на фазі відставання протягом 0,5 год мікробна кількість і вміст молочної кислоти в ультразвукових зразках на рівні 58,3 Вт/л досягли 7,91 ± 0,01 Log CFU/mL і 133,70 ± 7,39 мг/л, які були значно вищими, ніж у не ультразвукових зразках. Крім того, ультразвук в лаг і логарифмічної фазах мав комплексний вплив на метаболізм яблучних фенолів, таких як хлорогенова кислота, кафейова кислота, процианідин В2, катехін і гальова кислота. Ультразвук може позитивно вплинути на гідроліз хлорогенової кислоти в кафєєву кислоту, перетворення процианідину В2 і декарбонду гальової кислоти. Метаболізм органічних кислот і вільних амінокислот в ультразвукових зразках статистично корелював з фенолівним метаболізмом, маючи на увазі, що ультразвук може принести користь фенольному виведенню шляхом поліпшення мікробного метаболізму органічних кислот і амінокислот. (пор. Ван та ін., 2021)

Ультразвуково покращене ферментація соєвого молока

Дослідницька група Ewe et al. (2012) досліджувала вплив ультразвуку на метаболічну ефективність штамів лактобактерій (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) під час ферментації соєвих продуктів. Було відзначено, що ультразвукове лікування пронизувало клітинні мембрани бактерій. Пермабілізовані клітинні мембрани призвели до поліпшення інтерналізації поживних речовин і подальшого збільшення росту (P ≺ 0,05). Більш високі амплітуди і більш тривалий термін лікування ультразвуком сприяли зростанню лактобактерій в соєвому кліку, при цьому життєздатні показники перевищують 9 КУО/мл. Інтрацелюлярна і позаклітинна β-глюкозидази специфічної діяльності лактобактерій були також посилені (P ≺ 0,05) ультразвуком, що призвело до збільшення біоконверсії ізофлавонів в соєвому роду, особливо геністину і малонілгену до геніштейну. Результати цього дослідження показують, що ультразвукове лікування на клітинах лактобактерій сприяє (P ≺ 0,05) β-глюкозидази активності клітин на користь посиленої (Р ≺ 0,05) ізофлавону глюкозидів біоконверсії до біоактивних агликонів в соєвому паливі. (пор. Еве та ін., 2012)

Скануючі електронні мікрофотографії лактобактеї без лікування (А) і лактобактеї обробляються ультразвуком при 60% амплітуді протягом 3 хв (В). Кола, що показують розірвані клітини і клітини з порами.
(Дослідження та зображення: ©Ewe et al., 2012)

Екстракція поживних сполук і ароматизаторів в комбуці і ферментованих напоїв

Ферментований чай, сік і овочеві напої, наприклад, ферментований яблучний або шовковичний сік або фруктові настояні комбучі, значно корисні для смаку і поживних речовин від ультразвукового лікування. Ультразвукові хвилі порушують клітинні структури рослинних матеріалів і виділяють внутрішньоклітинні сполуки, такі як ароматизатори, поліфеноли, антиоксиданти і флавоноїди. У той же час ультразвукова гомогенізація забезпечує рівномірно дисперсний і емульгований напій, запобігаючи поділу фаз і пропонуючи привабливий зовнішній вигляд для споживачів. Ви можете побачити приклад ультразвукової обробленої обліпихи ягідної комбучі без поділу фаз у порівнянні з необробленою версією нижче.
Дізнайтеся більше про ультразвуковий смак та вилучення поживних речовин!

УЗД для збереження комбучі

Ультразвукове лікування може впливати на мікроби, або стимулювати, або інактивувати їх. Також на ферменти впливає ультразвук: ультразвук може змінювати характеристики ферментів, субстратів і їх реакцій. Ці ефекти низькочастотного ультразвуку використовуються в харчовій обробці як нетермічна альтернатива пастеризації продуктів харчування та напоїв. Ультразвукова обробка пропонує перевагу точного контролю параметрів процесу, таких як амплітуда, час, температура і тиск, що дозволяє здійснювати цілеспрямовану інактивацію мікроорганізмів. Інактивація мікробного навантаження в комбуці і ферментованих напоях дозволяє збільшити термін придатності і стабільність продукту. Зменшення кількості мікробів і ферментів полегшує комерційний розподіл за рахунок тривалого терміну придатності кінцевого продукту. Ультразвук - це нетермічний метод пастеризації, який використовується вже в комерційній харчовій обробці, такій як пастеризація соків. Особливо при більш високих амплітудах ультразвук інактивує бактерії і дріжджі, пошкоджуючи стінки клітин. Це призводить до більш повільного або зупинки росту мікробів. Наприклад, Kwaw et al. (2018) досліджував ультразвукову стратегію як нетермічну пастеризацію молочнокислого кисломолочного соку. Ультразвуково оброблений ферментований шовковичний сік мав більш високий вміст фенольних сполук (1700,07 ± 2,44 мкг / мл), ніж контроль, неоціненний ферментований сік шовковиці. "Серед окремих нетермічних процедур ультразвук викликав значне (п < 0.05) зростання фенольних і антиоксидантних властивостей молочнокисло-ферментованого шовковичного соку в порівнянні з імпульсним лікуванням світла. (Kwaw et al., 2018) Хоча комбуча є напоєм, відомим своїми життєвими культурами, контрольоване скорочення мікробів може бути використане для того, щоб продовжити термін придатності комерційно розподілених напоїв комбуча. Регулярна термопастиризація вбиває всі живі дріжджі і бактерії, які зазвичай присутні в комбуці і є одним з основних факторів його оздоровчого ефекту. Ультразвукова пастеризація - це метод нетермічного збереження, який може бути використаний або для зменшення мікробних показників, або для повного усунення мікроорганізмів. Це означає, що комерційні виробники можуть застосовувати ультразвук при більш низьких амплітудах і протягом більш коротких періодів, щоб знизити кількість бактерій і дріжджів, не повністю усуваючи. Таким чином, життєві культури все ще присутні в комбуці, хоча і в менших кількостях, так що термін зберігання і час зберігання покращилися.

Науково доведені результати в ультразвуковій обробці комбуча

Dornan et al. (2020) досліджував вплив низькочастотного ультразвуку на комбучу, зроблений з ягодами з шипа за допомогою ультразвуковий процесор UIP500hdT. Дослідницька група може продемонструвати численні благодійні ефекти ультразвуку на приготування ягоди обліпихи та подальше бродіння комбуча.

Ультразвукова обліпиха Ягідна екстракція

Ультразвуком свіжих ягод цілих обліпих (також відомий як санддорн; H. rhamnoides cv. Sunny) були очищені за допомогою блендера Vitamix протягом 2 хв. Обсяг dH2O, що дорівнює 30% від початкового об'єму пюре, був доданий і змішаний. УЗД (90 Вт, 20 кГц, 10 хв) було застосовано до 200 мл розведеного пюре за допомогою Ультразвуковий процесор UIP500hdT (Hielscher Ультразвук, Німеччина). Час лікування був обраний для оптимізації поживних речовин і підтримки зразка в свіжому стані. Результати ультразвукової екстракції демонструють значне (Р ≺ 0,05) збільшення на 10% виходу з целюлози (з 19,04 ± 0,08 до 20,97 ± 0,29%) і на 7% для насіння (з 14,81 ± 0,08 до 15,83 ± 0,28%). Це збільшення врожайності нафти підкреслює функціональність ультразвукової обробки як ефективної та зеленої технології для максимізації сировинної цінності. Ультразвукова екстракція з ягід обліпихи призвела до більш високого виходу нафти і скорочення часу обробки, енергоспоживання та уникнення небезпечних розчинників.

Ультразвукова гомогенізація обліпихи Беррі Комбуча

Ультразвуково оброблені обліпихи (sanddorne) ягідні комбуча показали значно поліпшену стійкість продукту. До 21 дня зберігання ультразвуком ягідна комбуча залишалася однорідною. Той факт, що за весь час дослідження не спостерігалося синерезу в ультразвуковій ягідній комбучі (21 день, див. малюнок нижче), показує, що тільки ультразвук є ефективною технікою емульгування, здатною виробляти стабільність продукту і запобігати фазному поділу.

Пюре з обліпихи (P) без ультразвукового лікування (P + US) на 0 і 21 день.
Навчання та фото: ©Дорнан та ін., 2020.

Ультразвук, щоб зупинити бродіння

Було виготовлено чотири зразки комбучі: К (комбуча), К+Иста (комбуча + УЗД), К+С (комбуча + сахароза) і К+С+ИС (комбуча + сахароза + УЗД). Всі зразки були підготовлені з використанням 200 мл пюре обліпихи (P) або P +US і 12,5 г SCOBY. К складався з P і SCOBY. K+US складався з P+US і SCOBY. K+S складався з P, 15,0 г сахарози і SCOBY. K+S+US складався з P+US, 15,0 г сахарози та SCOBY. Всі зразки були залишені для бродіння в темному місці при кімнатній температурі протягом п'яти днів. Друге ультразвукове лікування (90 Вт, 20 кГц, 10 хв) було застосовано до K+US та K+S+US, щоб зупинити бродіння на 5-й день.

Ультразвукові ефекти збереження на Комбучу

У обліпихах комбуча ультразвуком зменшила початкове мікробне навантаження на 2,6 колоди КУО/мл, тим самим зупинивши процес бродіння в обраний час, щоб запобігти надмірному бродінню. Крім того, контрольоване скорочення мікробів сприяє збільшенню терміну придатності і стабільності кінцевого продукту, що полегшує комерційний розподіл комбучі.
Дізнайтеся більше про ультразвук як метод пастеризації нетермічного соку!

Загальні результати в ультразвуковому лікуванні Комбуча

Ультразвук зменшив початкове мікробне навантаження на 2,6 логу CFU /mL, збільшив значення ORAC на 3% та збільшив індекс розчинності води (WSI) на 40% (з 6,64 до 9,29 г/г) без синересу. Результати цього дослідження свідчать про те, що застосування ультразвуку може підвищити функціональність фенольних під час бродіння і зниження синересу, збільшення виходу нафти, зниження мікробного навантаження та збільшення ORAC з мінімальною втратою якості поживних речовин. (пор. Дорнан та ін., 2020)

Ультразвукове обладнання для поліпшення пивоваріння комбуча

Hielscher Ультразвук розробляє, виробляє та поширює високоефективні ультраакукатори, ультразвукові біореактори та аксесуари для поліпшення процесів бродіння, екстракції та пастеризації, що використовуються в харчових продуктах & виробництво напоїв. Ультразвукові системи харчової промисловості Hielscher використовуються для різноманітних застосувань, які є безпечною, надійною та економічно ефективною технологією для виробництва високоякісних продуктів харчування та напоїв. Установка та експлуатація всіх ультразвукових процесорів Hielscher проста: вони вимагають лише невеликого місця, можуть бути легко модернізовані в існуючі переробні потужності.
Hielscher Ультразвук є давнім досвідом у застосуванні ультразвуку влади в їжі & промисловості напоїв, а також багатьох інших галузей промисловості. Наші ультразвукові процесори оснащені простими в чистоті (чисті на місці CIP / стерилізують на місці SIP) сонотродами і проточні клітини (вологі частини). Hielscher ультразвук’ промислові ультразвукові процесори можуть доставити дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно запускати в режимі 24/7. Точне налаштування амплітуд і можливість перемикання між низькими і високими амплітудами важливі для стимуляції або інактивації мікроорганізмів. Таким чином, той же ультраакукатор може бути використаний або для стимуляції мікробів, що збільшують бродіння, або для інактивації мікроорганізмів для пастеризації.
Ультразвук технологій, високоемісійних і складних програм роблять Hielscher Ultrasonics’ надійна робота коней у вашому процесі бродіння їжі. З невеликим слідом і універсальними варіантами установки, ультразвукові апарати Hielscher можуть бути легко інтегровані або ретро-встановлені в існуючі виробничі лінії.

Стандартизація процесу з Hielscher ультразвук

Продукти харчування класу повинні виготовлятися відповідно до гарної виробничої практики (GMP) і при стандартизованої специфікації обробки. Hielscher ультразвук ' цифрові системи видобутку поставляються з розумним програмним забезпеченням, що дозволяє легко встановити і контролювати процес сокації саме. Автоматичне записування даних записує всі ультразвукові параметри процесу, такі як ультразвукова енергія (загальна і чиста енергія), амплітуда, температура, тиск (при температурі Temp і датчиків тиску) з датою і часом на вбудованої SD-карти. Це дозволяє переглянути кожен ультрачно оброблені багато. У той же час забезпечується відтворюваність і постійно висока якість продукції.
Hielscher Ультразвук’ промислові ультразвукові процесори можуть доставити дуже високі амплітуди. Амплітуд до 200 µm може бути легко безперервно працювати в 24/7 операції. Для ще більш високих амплітуд, налаштувати Ультразвуковий сонтроди доступні. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє здійснювати 24/7 операції на важких умовах і в складних середовищах.
Будь ласка, зв'яжіться з нами, щоб дізнатися більше про особливості та можливості наших ультразвукових пастеризійних систем. Будемо раді обговорити Вашу заявку з Вами!

У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв: