Екстракция на протеини от водна леща

Водната леща (Lemna minor) е бързорастящо водно растение, богато на протеини и други хранителни съединения. Ултразвуковата екстракция се използва като високоефективна и надеждна технология за обработка, която освобождава протеини, липиди и фитонутриенти от водната леща. Ултразвуковата обработка позволява лесно и бързо преработване на водната леща за получаване на продукти, подходящи за хранителни цели.

Водна леща за хранителни цели

Водната леща (род Lemna), цъфтящо водно растение, е най-малкото известно цъфтящо растение. Известна също като Wolffia, водна леща или водни лещи, тя расте в сладководни среди и се среща по целия свят. Сред родовете водна леща са известни различни видове като Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella и Wolffia. Тъй като растението Lemna има способност за бърз растеж и може да удвоява размера си ежедневно, водната леща привлича интереса на учени и инженери по хранителни технологии, работещи в областта на храненето, продоволствената сигурност и функционалните храни. В части от Югоизточна Азия водната леща отдавна е известна с високата си хранителна плътност и носи прозвището „зеленчуково кюфте“ поради високото си съдържание на протеини (повече от 45% от сухата маса). Водната леща има пълен протеинов профил (като кокошите яйца), съдържащ всичките девет незаменими и шест условно незаменими аминокиселини.

Липиди и протеини от водна леща

Водната леща съдържа 20–35% протеини, 4–7% мазнини и 4–10% нишесте спрямо сухото тегло. Интересно е, че разпределението на аминокиселините във водната леща е близко до препоръките на СЗО, като съдържа например 4,8% лизин, 2,7% метионин и цистеин и 7,7% фенилаланин и тирозин. Съдържанието на полиненаситени мастни киселини е между 48 и 71%, а високото съдържание на n3 мастни киселини води до благоприятно съотношение n6/n3 от 0,5 или по-малко.“ (Appenroth et al. 2017)

Изображения на проби от водна леща, получени чрез сканираща електронна микроскопия (SEM): Горният ред показва неповредените клетки на контролните проби от водна леща
Долният ред показва проби от водна леща, подложени на екстракция с ултразвуковия апарат UP400St. Клетките показват ясно изразено механично разрушаване вследствие на ултразвуковата обработка.
Проучване и изображения: ©2023 Inguanez et. al.

Ултразвукова екстракция на водна леща

Ултразвуковата екстракция се използва за извличане на съединения от водната леща, особено протеини и липиди като хранителни продукти. Протеиновото брашно от Lemna и липидите от Lemna се освобождават и изолират ефективно от водното растение водна леща.

Как се прилага ултразвуковата обработка за екстракция на водна леща?

След събирането на Lemna излишната вода се отстранява (например чрез центрофугиране). За ултразвукова екстракция се предпочита суспензия, богата на биомаса (т.е. с висока концентрация на Lemna), тъй като тя прави ултразвуковия процес по-ефективен. Суспензията от водна леща може да се състои от водна леща и вода или друг разтворител по избор. След това тази суспензия се подава в ултразвуков реактор, където акустичната кавитация разрушава клетъчната матрица и освобождава вътреклетъчните съединения в екстракционната среда на водна основа или на основата на разтворител.

Изберете разтворител за екстракцията

Ултразвуковата екстракция е съвместима с (почти) всеки вид разтворител. В изследователски условия съединения от водната леща са извличани с разтворители като полярния разтворител етанол, както и с различни неполярни смеси от разтворители, включително метанол–етанол, хлороформ–етанол, хексан–етанол, диетилов етер–етанол и петролен етер–етанол, при различни обемни съотношения.
Подходящият разтворител в комбинация с ултразвукова обработка засилва освобождаването на фитонутриенти от биомасата на водната леща. Ултразвуковата обработка хомогенизира и разрушава растителните клетъчни структури, което води до разрушаване на клетките и дезинтеграция. Ултразвуковата екстракция се използва широко за производството на екстракти от растения, гъби и водорасли.

Механизмът на ултразвуковата екстракция

Предаването на ултразвук с висока мощност в течности или суспензии предизвиква енергийно интензивни ефекти като акустична кавитация, срязване и вибрации. Тези ефекти на ултразвука с висока мощност се прилагат успешно за дезинтеграция и разрушаване на клетъчни структури. Освен това ултразвуковата обработка разкъсва молекулните връзки на липиди, протеини и въглехидрати, така че целевите макронутриенти и фитохимични съединения се освобождават от вътрешността на клетките на растителната суровина, например водна леща. По този начин ултразвуковата обработка значително интензифицира и съкращава екстракцията.

Ултразвукови екстрактори за протеини и липиди от водна леща

Високопроизводителните системи за ултразвукова екстракция на Hielscher Ultrasonics се използват по целия свят в научноизследователска и развойна дейност, както и в малко, средно и пълномащабно търговско производство. Високопроизводителните ултразвукови екстрактори интензифицират процеса на екстракция и увеличават добива и общата ефективност при производството на висококачествени екстракти. Hielscher Ultrasonics предлага оборудване за екстракция за всеки обем / капацитет на процеса. С повече от 25 години опит в екстракцията на растителни суровини, Hielscher Ultrasonics е вашият надежден партньор за високопроизводителна ултразвукова екстракция!