استخراج بالموجات فوق الصوتية من البروتين الفطري
تلبية للمتطلبات على البدائل الغذائية المستدامة والمغذية ، برز البروتين الفطري كمكون ثوري ، مشتق من الفطريات ويستخدم في المقام الأول في إنشاء بدائل اللحوم ، وغالبا ما يشار إليها باسم “اللحوم وهمية.” يقدم مصدر البروتين هذا حلا واعدا للطلب المتزايد على الأنظمة الغذائية النباتية ، مما يوفر قواما غنيا يشبه اللحوم وقيمة غذائية عالية. لإطلاق العنان لإمكانات البروتين الفطري ، يتم استخدام تقنية استخراج متقدمة تعرف باسم صوتنة probetype. تستفيد هذه الطريقة من قوة الموجات فوق الصوتية لإطلاق البروتين الفطري بكفاءة من الخلايا الفطرية ، مما يضمن إنتاجية عالية من البروتين في وقت معالجة قصير بشكل ملحوظ.
استخراج البروتين الفطري بالموجات فوق الصوتية
يبدأ استخراج البروتين الفطري بزراعة الفطريات الصالحة للأكل ، مثل Fusarium venenatum ، في المفاعلات الحيوية الخاضعة للرقابة. داخل هذه الخلايا الفطرية ، يتم تغليف البروتين الفطري ، مما يتطلب طريقة استخراج قوية لتحرير البروتين القيم. تبرز صوتنة من نوع المسبار كتقنية مثالية نظرا لقدرتها على إحداث اضطراب قوي في الخلايا. خلال هذه العملية ، تخلق الموجات فوق الصوتية القوية قوى تجويف مكثفة تعمل على تكسير جدران خلايا الفطريات ، وتطلق بشكل فعال محتويات داخل الخلايا بما في ذلك البروتينات والدهون والمواد المغذية الأخرى. هذا لا يعزز كفاءة الاستخراج فحسب ، بل يضمن أيضا الحفاظ على سلامة البروتين وخصائصه الوظيفية.
يوفر تطبيق الموجات فوق الصوتية في استخراج البروتين الفطري العديد من المزايا المهمة. أولا ، يحقق تجانسا موحدا ، وهو أمر بالغ الأهمية لتطوير مجموعة واسعة من المنتجات الغذائية ذات القوام والنكهات المتنوعة. سواء بالنسبة لنظائر اللحوم أو الوجبات الخفيفة الغنية بالبروتين أو بدائل الحليب الخالية من منتجات الألبان ، فإن الموجات فوق الصوتية تمكن من جودة ثابتة من البروتين الفطري ، مما يجعله مكونا متعدد الاستخدامات في صناعة المواد الغذائية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن وقت المعالجة السريع المرتبط بهذه التقنية يترجم إلى إنتاجية أعلى وانخفاض استهلاك الطاقة ، بما يتماشى مع أهداف الاستدامة لإنتاج الأغذية الحديثة. لا يلبي استخراج البروتين الفطري بالموجات فوق الصوتية الطلب المتزايد من المستهلكين على البروتين النباتي فحسب ، بل يمهد الطريق أيضا لحلول غذائية مبتكرة ومغذية.
الخالط بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT (2kW) مع مفاعل دفعي يحرك باستمرار
حركية إطلاق البروتين من Fusarium Venenatum عن طريق صوتنة مع طحن
المصدر: براكاش وآخرون 2014
دراسة حالة – الافراج عن البروتين الفطري بالموجات فوق الصوتية
Prakash et al. (2014) التحقيق في آثار الموجات فوق الصوتية على إطلاق البروتين الفطري من Fusarium Venenatum. لقد حققوا أقصى معدل لإطلاق البروتين يبلغ 580 ميكروغرام من البروتين الفطري المستخرج في غضون 0.680 دقيقة.
تأثير صوتنة مع طريقة طحن على إطلاق البروتين من الفيوزاريوم فينياتوم
المصدر: براكاش وآخرون 2014
- غلة عالية / استخراج كامل
- جودة عالية
- السريع
- خفيف وغير حراري
- يمكن التحكم فيها بدقة
- فعالة من حيث التكلفة
- بسيطة وآمنة للعمل
البروتين الفطري
البروتين الفطري هو بروتين خلية واحدة موجود في الفطريات. يقدم البروتين الفطري كمية عالية من البروتين والألياف ، ويعتبر مصدرا صحيا ومستداما للأحماض الأمينية ذات القيمة الغذائية. يحتوي البروتين الفطري عادة على حوالي 45٪ بروتين و 25٪ ألياف بالوزن الجاف. البروتين الفطري غني بالأحماض الأمينية الأساسية وبتركيبة من حوالي 41٪ من البروتين الكلي ، فإنه يوفر محتوى بروتين مشابها للسبيرولينا. هذا يجعل البروتين الفطري مصدرا مثيرا للاهتمام للبروتين للنباتيين والنباتيين. البروتين الفطري غني بالألياف. يتكون محتواه من الألياف من حوالي ثلث الكيتين (N-acetylglucosamine) والثلثين β-glucans (1،3-glucan و 1،6-glucan). يقدم البروتين الفطري نسبة عالية من البروتين والألياف ، وهو مصدر غذائي صحي ومستدام.
(راجع فينيجان وآخرون 2019)
استخراج بالموجات فوق الصوتية – مبدأ العمل والفوائد
يعتمد الاستخراج بالموجات فوق الصوتية على ظاهرة التجويف الصوتي (بالموجات فوق الصوتية). عندما تقترن الموجات فوق الصوتية القوية بسائل أو ملاط ، فإن دورات الضغط العالي والضغط المنخفض بالتناوب تضغط وتوسع السائل مما يخلق فقاعات فراغ دقيقة في الوسط. تنمو فقاعات الفراغ هذه على مدى عدة دورات عالية الضغط / منخفضة الضغط حتى تصل إلى نقطة لا تستطيع فيها فقاعة الغاز امتصاص أي طاقة إضافية. عند نقطة النمو القصوى ، تنفجر الفقاعة بعنف خلال دورة الضغط العالي. أثناء انفجار الفقاعة ، تحدث ظروف قاسية محليا مثل درجات الحرارة المرتفعة جدا والضغوط وفروق الضغط ودرجة الحرارة المقابلة بالإضافة إلى نفاثات سائلة تصل سرعتها إلى 280 م / ثانية. هذه القوى الشديدة تثقب وتكسر جدران الخلايا وتعزز انتقال الكتلة بين داخل الخلية والسائل المحيط. يتم نقل المواد داخل الخلايا مثل البروتينات والدهون والمركبات النشطة بيولوجيا الأخرى إلى السائل حيث يمكن فصلها بسهولة لعمليات المصب.
فوائد استخراج البروتين الفطري بالموجات فوق الصوتية
استخراج بمساعدة بالموجات فوق الصوتية (UAE) هي تقنية عالية الكفاءة لإطلاق وعزل المواد داخل الخلايا مثل البروتينات والدهون والمواد النشطة بيولوجيا (مثل الفيتامينات والبوليفينول). الصوتنة هي عملية تكثيف ، مما يزيد من نقل الكتلة بين داخل الخلية والسائل. ينتج عن الاستخراج بالموجات فوق الصوتية عوائد أعلى ، ووقت معالجة أقل ، وجودة استخراج فائقة ، وانخفاض تكاليف المعالجة وانخفاض استهلاك الطاقة.
المجانسات بالموجات فوق الصوتية لمعالجة البروتين الفطري
تعتبر أجهزة تعطيل الخلايا بالموجات فوق الصوتية والمستخلصات أدوات راسخة في مرافق تجهيز الأغذية. توفير قوى القص العالية التجويف ، وتستخدم الموجات فوق الصوتية لعزل المركبات النشطة بيولوجيا من المواد النباتية ولتجانس مرحلتين أو أكثر في خليط موحد.
Hielscher الفوق صوتيات يقدم مجموعة واسعة من الموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر إلى الحجم الصناعي.
يمكن للصوتيات الصناعية Hielscher تقديم سعات عالية جدا. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7. للحصول على سعات أعلى ، تتوفر سونوتروديس بالموجات فوق الصوتية المخصصة. متانة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة.
توحيد العملية مع الموجات فوق الصوتية Hielscher
يجب إنتاج المستخلصات ، التي تستخدم في الأغذية أو الأدوية ، وفقا لممارسات التصنيع الجيدة (GMP) وبموجب مواصفات معالجة موحدة. Hielscher الموجات فوق الصوتية الرقمية تأتي مع برنامج ذكي، مما يجعل من السهل تعيين والسيطرة على عملية صوتنة بدقة. يكتب تسجيل البيانات التلقائي جميع معلمات العملية بالموجات فوق الصوتية مثل طاقة الموجات فوق الصوتية (الطاقة الكلية والصافية) ، والسعة ، ودرجة الحرارة ، والضغط (عند تركيب مستشعرات درجة الحرارة والضغط) مع طابع التاريخ والوقت على بطاقة SD المدمجة. هذا يسمح لك بمراجعة كل الكثير معالجتها بالموجات فوق الصوتية. في الوقت نفسه ، يتم ضمان قابلية التكاثر وجودة المنتج العالية باستمرار.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
حقائق تستحق المعرفة
ما هو البروتين الفطري؟
البروتين الفطري هو ما يسمى بروتين الخلية الواحدة ، مما يعني أنه مشتق من كائن حي أحادي الخلية. بالنسبة للبروتين الفطري ، فإن الكائن الحي أحادي الخلية هو فطر. لذلك ، يعرف البروتين الفطري أيضا باسم البروتين الفطري. المقطع "ميكو"” مشتق من الكلمة اليونانية "mykes" ، والتي تعني الفطريات.
لإنتاج البروتين الفطري ، Fusarium venenatum هو الفطريات شائعة الاستخدام. وهو فطر دقيق من جنس Fusarium ويقدم نسبة عالية من البروتين.
من أجل إنتاج البروتين الفطري تجاريا ، يتم استزراع جراثيم الفطريات وتخميرها في مرق من الجلوكوز والمواد المغذية الأخرى. تتضمن خطوات المعالجة اللاحقة تبخير الكتلة الحيوية الفطرية المختزلة بالحمض النووي الريبي وتبريدها وتجميدها. أخيرا ، يتم الحصول على كتلة عالية البروتين والألياف ، والتي يمكن تحويلها في مختلف المنتجات الغذائية مثل بدائل اللحوم أو المضافات الغذائية. يستخدم البروتين الفطري بشكل أساسي لإنتاج ما يسمى "اللحوم المزيفة" ، وهي بدائل اللحوم أو نظائرها من اللحوم.
كيف يتم إنتاج البروتين الفطري؟
يتم إنتاج البروتين الفطري عن طريق تخمير فطر معين ، عادة Fusarium venenatum ، في مفاعلات حيوية كبيرة حيث ينمو الفطر ويتكاثر. ثم يتم حصاد الكتلة الحيوية الفطرية ، ويتم استخراج البروتين الفطري باستخدام طرق مثل صوتنة المسبار لتحطيم جدران الخلايا وإطلاق البروتين ، والذي تتم معالجته لاحقا في منتجات غذائية مختلفة.
ما هي مزايا البروتين الفطري؟
يقدم البروتين الفطري العديد من المزايا ، بما في ذلك كونه مصدرا غذائيا عالي البروتين وقليل الدسم ومنخفض الكوليسترول ، مما يجعله بديلا صحيا للحوم. غني بالألياف الغذائية ، ويساعد في إدارة الوزن ، ويدعم نمو العضلات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إنتاج البروتين الفطري له تأثير بيئي أقل مقارنة بإنتاج اللحوم التقليدي ، حيث يتطلب مساحة أقل من الأراضي والمياه وينبعث منه عدد أقل من غازات الدفيئة. كما أنه يوفر مكونا متعدد الاستخدامات لإنشاء بدائل اللحوم المختلفة ، مما يلبي الطلب المتزايد على الأنظمة الغذائية النباتية.
الأدب / المراجع
- Prakash P.; Namasivayam S.K.R. (2014): Evaluation of Protein Release Rate from Mycoprotein – Fusarium Venenatum by Cell Disruption Method. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Vol 6, Issue 7, 2014. 491-493.
- Wan M. F. B. W. Nawawi, Mitchell Jones, Richard J. Murphy, Koon-Yang Lee, Eero Kontturi, Alexander Bismarck (2020): Nanomaterials Derived from Fungal Sources – Is It the New Hype? Biomacromolecules 21, 2020. 30-55.
- J. Lonchamp, M. Akintoye, P. S. Clegg, S. R. Euston (2020): Sonicated extracts from the Quorn fermentation co-product as oil-lowering emulsifiers and foaming agents. European Food Research and Technology (2020) 246:767–780.
- Tim JA Finnigan, Benjamin T Wall, Peter J Wilde, Francis B Stephens, Steve L Taylor, Marjorie R Freedman (2019): Mycoprotein: The Future of Nutritious Nonmeat Protein, a Symposium Review. Current Developments in Nutrition, June 2019.