Подобрено производство на протеин от насекоми с ултразвук

Насекомите са устойчив, лесен за отглеждане източник на висококачествени хранителни протеини и липиди. За отделяне на протеините и липидите от насекомите се използва ултразвукова екстракция като високоефективна и надеждна технология. Ултразвуковата обработка е доказала способността си да осигурява високи степени на извличане, високи добиви на протеини и липиди и бърза преработка на съставки от насекоми с първокласно качество.

Защо да извличаме протеини от насекоми с мощен ултразвук?

Протеиновият екстракт от насекоми обикновено се счита за по-висококачествен от брашното от насекоми, тъй като съдържа по-висок процент протеин и по-нисък процент други нежелани вещества като хитин и мазнини.
Брашното от насекоми обикновено се произвежда чрез смилане на цели насекоми на прах, който може да съдържа значително количество несмилаеми вещества като хитин, екзоскелети и други нехранителни компоненти. За разлика от него, протеиновият екстракт от насекоми обикновено се получава чрез извличане на протеина от насекомите, което води до по-чист и по-концентриран протеинов продукт. Ултразвуковата екстракция се е доказала като високоефективна производствена техника за получаване на висококачествен протеин от насекоми.
По-високата концентрация на протеин в протеиновия екстракт от насекоми означава, че той може да осигури повече протеин на грам от брашното от насекоми, което го прави по-ефективен източник на протеин. Освен това отстраняването на нехранителните компоненти може да направи протеиновия екстракт от насекоми по-лесносмилаем и може да намали риска от храносмилателни проблеми при животните и хората, които го консумират.
Протеиновият екстракт от насекоми може също да има по-мек вкус и мирис в сравнение с брашното от насекоми, което го прави по-привлекателен за потребителите. Той има и по-разнообразно приложение, тъй като може да се използва като съставка в широк спектър от хранителни и фуражни продукти.
 

Ултразвукова екстракция на протеини от насекоми

Ултразвуковата екстракция може лесно да се включи в обичайната преработка на брашно от насекоми и позволява подобряване на крайния продукт. Ултразвуково извлеченият протеин от насекоми е с по-високо качество от брашното от насекоми, като предлага по-високи хранителни стойности, подобрен вкус и по-добри функционални свойства.

Общ протокол за извличане на протеин от насекоми с ултразвуков апарат със сонда

общ протокол за извличане на протеини с хранително качество от ларви на муха войник с ултразвукова сонда:
Материали и оборудване:

• Ларви на муха войник или други видове насекоми като ларви на брашнен червей (Tenebrio molitor), възрастни щурци (Gryllus bimaculatus) и какавиди на копринена буба (Bombyx mori) – предварително отгледани и събрани
• Ултразвуков апарат със сонда
• Блендер или кухненски робот
• Дестилирана вода, съдържаща 9,46 mM аскорбинова киселина, или друг разтворител по избор
• Центрофуга
• Стъклени или пластмасови съдове
• Филтърна хартия или мрежести филтри

Инструкции стъпка по стъпка за извличане на протеин от насекоми

1. Подготовка на ларвите на насекомите:
   • Съберете ларвите на мухата войник от системата за отглеждане.
   • Измийте старателно ларвите с дестилирана вода, за да отстраните всякакви остатъци или примеси.
   • Замразете ларвите при -20°C или по-ниска температура, за да инактивирате ензимите и да запазите качеството на протеина.
2. Разрушаване на ларвите:
   • Размразете замразените ларви и ги прехвърлете в блендер или кухненски робот.
   • Добавете подходящ обем дестилирана вода или буферен разтвор, за да постигнете желаната концентрация на протеин (напр. 10% w/v).
   • Смелете или обработете ларвите до получаване на хомогенна суспензия.
   • Прехвърлете суспензията в стъклен или пластмасов съд.
3. Обезмасляване (по избор):
   • Обезмасляването на брашното от насекоми е незадължителна стъпка, която помага за увеличаване на добива и качеството на протеина. Съдържанието на мазнини в брашното от насекоми се намалява чрез обработка с хексан. Като цяло за повечето протеинови екстракти от насекоми за консумация от хора се препоръчва обезмасляване с цел подобряване на качеството на протеина. Конвенционалният процес на обезмасляване с хексан отнема много време. Ултразвуковата обработка може значително да ускори обезмасляването на брашното от насекоми!
4. Ултразвукова обработка:
   • Потопете сондата на ултразвуковия апарат, напр. UIP2000hdT, в суспензията от ларви.
   • Задайте параметрите на ултразвуковия апарат, напр. 100% амплитуда и време на ултразвукова обработка, в съответствие с обема и суспензията.
   • Приложете ултразвукови вълни към суспензията от ларви, като поддържате постоянна температура, за да избегнете денатурация на протеините.
   • Процесът на ултразвукова обработка помага за разрушаване на клетките и освобождаване на протеините от ларвите.
   • Следете температурата по време на ултразвуковата обработка. Ултразвуковите апарати Hielscher са оборудвани с температурен сензор и система за контрол на температурата.
5. Центрофугиране:
   • След ултразвуковата обработка прехвърлете обработената с ултразвук суспензия от ларви в центрофужни епруветки.
   • Центрофугирайте епруветките при подходяща скорост и продължителност, за да отделите съдържащия протеини супернатант от твърдите остатъци и неразрушените клетки.
   • Съберете супернатанта, който съдържа извлечените протеини, и го прехвърлете в чист съд.
   • По избор повторете стъпката на центрофугиране, ако е необходимо, за да отстраните останалите твърди частици. Като алтернатива може да се използва филтрация като техника за отделяне на протеините.
6. Анализ и съхранение на протеините:
   • Извършете протеинов анализ, за да оцените качеството и състава на извлечените протеини.
7. Съхранение:
   • Съхранявайте извлечените протеини в подходящи съдове на хладно, сухо и тъмно място.

 
Насекомите като източник на храна: Насекоми като щурци, червеи, мухи и ларви са богати на протеини. За да се задоволи нарастващото търсене на висококачествени протеини, насекомите се ценят като здравословен, устойчив и екологичен източник на протеин, който се използва за храна за хора, храна за домашни любимци и фураж за селскостопански животни. Насекомите са ектотермни (което означава, че са студенокръвни и не изразходват енергия за производство на топлина, за да повишат телесната си температура), не изискват много пространство и могат да се хранят с отпадъци като субстрат за растеж. Това прави протеините и липидите от насекоми обещаващ източник на храна, който може да помогне за запълване на „протеиновия дефицит“, който трябва да бъде преодолян, за да се изхрани нарастващото население на света и да се задоволи търсенето му на висококачествени хранителни вещества, особено протеин.
Отглеждане на насекоми: Насекомите се развъждат във ферми за насекоми, където се отглеждат в контейнери или реактори. Благодарение на предимството си да бъдат бързорастящи организми, те изискват сравнително малко грижи, могат да се хранят с органични отпадъци и бързо достигат размер или зрялост за събиране. Особено лесни за развъждане са ларвите на мухи, брашнените червеи и щурците. По отношение на ефективността ларвите на черната муха войник са признати за отличното си преобразуване на органични отпадъци във висококачествен протеин. Ето защо сред фермерите, отглеждащи насекоми, черната муха войник е известна и като „кралицата на преобразуването на отпадъци“.
 
Етапи на преработката на брашно от насекоми: Когато насекомите достигнат целевия си размер или стадий, те се събират. Това означава, че са готови за преработка в хранителни съставки. Преди преработката насекомите се измиват с вода, пресяват се и се съхраняват живи при 4℃ за около един ден без никаква храна.
След това насекомите се подлагат на термична обработка, а после се сушат с много горещ въздух или чрез нагряване в съд. Термичната обработка е необходима и за унищожаване на бактериите. Накрая насекомите се смилат в сухо брашно от насекоми (известно също като насекомно брашно). Брашното от насекоми може да се използва като хранителна съставка или добавка в храна за животни. Но за да се пречисти и подобри брашното от насекоми, се извличат най-ценните съставки, т.е. протеините и липидите. Особено чистият протеин от насекоми се цени като съставка с висока хранителна стойност, която се използва в протеинови барове, протеинови прахове и като добавка в много хранителни продукти като печива, чипс, крекери и др.
 
Използвайте ултразвукови екстрактори със сонда за производство на висококачествен протеин от насекоми!
 
Ултразвукова екстракция на висококачествени протеини от насекоми:
Ултразвуковата екстракция се използва за производство на протеинови прахове, хидролизати и протеинови изолати от много форми на насекоми, включително мухи, червеи, дървеници, щурци и ларви. Чрез извличане на висококачествени протеини от брашно от насекоми ултразвуковата обработка осигурява функционални хранителни съставки с превъзходен хранителен профил.

Предимства на ултразвуковата екстракция на протеин от насекоми

Ултразвуковата обработка се прилага широко за извличане и обработка на протеини от различни източници като растения (напр. соя, ориз, рапица, слънчоглед, тиквени семки и др.), млечни продукти (напр. концентрат на суроватъчен протеин (WPC), суроватъчен протеин, ретентати на млечен протеин, калциев казеинат), водорасли (напр. морски водорасли), морски продукти (напр. странични продукти от риба и отпадъци от морски продукти) и насекоми (напр. червеи, ларви, мухи, личинки на мухи, бръмбари, щурци, хлебарки и др.).
Като високоефективна и екологична технология за екстракция, ултразвуковата екстракция на протеин от насекоми е намерила своето място в производството на протеинови прахове, хидролизати и изолати от насекоми. Благодарение на високата надеждност на процеса, повторяемостта и линейното мащабиране, ултразвуковата обработка се използва за извличане на протеин от насекоми, за модифициране на протеиновите структури и за подобряване на физикохимичните свойства на протеина.
Например Mintha et al. (2020) прилагат ултразвукова екстракция върху ларви на черната муха войник (H. illucens). Те съобщават, че ултразвуковата обработка подобрява структурата на протеина, променя функционалните му свойства и по този начин е полезна за производството на протеин / хидролизати от H. illucens. По-специално, ултразвуковата обработка увеличава дзета-потенциала, диспергируемостта и стойностите на тиоловите групи. Освен това мътността и размерът на частиците на протеина намаляват след ултразвуковата обработка. Ултразвуковата обработка значително увеличава светлотата (L*) на протеиновите изолати с x ¯ 7,46% в сравнение с контролата, необработена с ултразвук.

Високопроизводителни ултразвукови апарати за преработка на протеин от насекоми

Ултразвуковата екстракция и хомогенизация са надеждна технология за преработка, която улеснява и ускорява производството на висококачествени протеини от насекоми. Портфолиото на Hielscher Ultrasonics обхваща цялата гама от компактни лабораторни ултразвукови апарати до промишлени екстракционни системи. Така ние от Hielscher можем да ви предложим най-подходящия ултразвуков апарат за предвидения от вас капацитет на процеса. Нашият персонал с дългогодишен опит ще ви съдейства от изпитванията за осъществимост и оптимизирането на процеса до инсталирането на вашата ултразвукова система на крайното производствено ниво.
Малката заемана площ на нашите ултразвукови екстрактори, както и разнообразните им възможности за инсталиране, позволяват да се поберат дори в помещения с ограничено пространство за преработка на протеин от насекоми. Ултразвукови процесори са инсталирани по целия свят в предприятия за производство на храни и хранителни добавки, както и за производство на храна за домашни любимци и фуражи за селскостопански животни. Освен това ултразвуковите смесители с високо срязване са идеални за включване на протеини от насекоми в хранителни продукти за хора, както и в храна за домашни любимци и фуражи за селскостопански животни.

Hielscher Ultrasonics – усъвършенствано екстракционно оборудване

Продуктовото портфолио на Hielscher Ultrasonics обхваща цялата гама високопроизводителни ултразвукови екстрактори от малък до голям мащаб. Допълнителните принадлежности позволяват лесно сглобяване на най-подходящата конфигурация на ултразвуковия апарат за вашия процес за получаване на протеин от насекоми. Оптималната ултразвукова конфигурация зависи от предвидения капацитет, обема, суровината, периодичния или поточния процес и времевия график.

Ултразвукова екстракция от насекоми – периодична и поточна обработка

Ултразвуковите апарати Hielscher могат да се използват за периодична и непрекъсната проточна обработка. Периодичната ултразвукова обработка е идеална за изпитване и оптимизиране на процеса и за производство в малък до среден мащаб. При производство на големи обеми протеини от насекоми поточната обработка може да бъде по-изгодна. Докато периодичната обработка изисква само много проста конфигурация, тя отнема повече време и труд. Непрекъснатият процес на поточно смесване изисква усъвършенствана конфигурация – състояща се от помпа, маркучи или тръби и резервоари – но е по-ефективен, по-бърз и изисква значително по-малко труд. Hielscher Ultrasonics разполага с най-подходящата екстракционна конфигурация за вашия обем на екстракция и целите на процеса.

Ултразвукови екстрактори за всеки производствен капацитет

Продуктовата гама на Hielscher Ultrasonics обхваща целия спектър от ултразвукови процесори – от компактни лабораторни ултразвукови апарати през настолни и пилотни системи до изцяло промишлени ултразвукови процесори с капацитет за обработка на количества, равняващи се на няколко камиона на час. Пълната продуктова гама ни позволява да ви предложим най-подходящия ултразвуков екстрактор за вашата суровина, капацитет на процеса и производствени цели.
Настолните ултразвукови системи са идеални за изпитвания за осъществимост и оптимизиране на процеса. Линейното мащабиране въз основа на установени параметри на процеса позволява много лесно увеличаване на капацитета за обработка от по-малки партиди до пълномащабно търговско производство. Увеличаването на мащаба може да се осъществи чрез инсталиране на по-мощен ултразвуков екстрактор или чрез паралелно свързване на няколко ултразвукови апарата в група. С UIP16000 Hielscher предлага най-мощния ултразвуков екстрактор в света.

Прецизно регулируеми амплитуди за оптимални резултати

Всички ултразвукови апарати Hielscher позволяват прецизен контрол и по този начин са надеждни работни машини в производството. Амплитудата е един от ключовите параметри на процеса, които влияят върху ефективността и резултатността на ултразвуковата екстракция на хранителни вещества от насекоми.
Материалът от насекоми като ларви и мухи изисква по-мека ултразвукова обработка и по-ниски настройки на амплитудата, докато щурците и насекомите с дебела екзоскелетна обвивка изискват ултразвукова обработка при по-високи амплитуди за освобождаване на целевите хранителни вещества. Всички процесори Hielscher Ultrasonics позволяват прецизно задаване на амплитудата. Сонотродите и усилващите рупори са принадлежности, които позволяват промяна на амплитудата в още по-широк диапазон. Промишлените ултразвукови процесори Hielscher могат да осигуряват много високи амплитуди и необходимия ултразвуков интензитет за взискателни приложения. Амплитуди до 200µm могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа 24/7.
Прецизните настройки на амплитудата и постоянното наблюдение на параметрите на ултразвуковия процес чрез интелигентен софтуер ви дават възможност да обработвате вашите семена при най-ефективните ултразвукови условия. Оптимална ултразвукова обработка за най-добри резултати при екстракцията!
Здравината на ултразвуковото оборудване Hielscher позволява работа 24/7 при тежко натоварване и във взискателни среди. Това прави ултразвуковото оборудване Hielscher надежден работен инструмент, който отговаря на вашите изисквания за екстракция.

Лесно изпитване на процеса без риск

Ултразвуковите процеси могат да се мащабират напълно линейно. Това означава, че всеки резултат, който сте постигнали с лабораторен или настолен ултразвуков апарат, може да бъде мащабиран до точно същия резултат при използване на точно същите параметри на процеса. Това прави ултразвуковата обработка идеална за изпитване на осъществимостта без риск, оптимизиране на процеса и последващо внедряване в търговско производство. Свържете се с нас, за да научите как ултразвуковата обработка може да увеличи производството ви на протеин от насекоми!

Най-високо качество – проектирано и произведено в Германия

Като семеен бизнес, притежаван и управляван от семейство, Hielscher поставя на първо място най-високите стандарти за качество на своите ултразвукови процесори. Всички ултразвукови апарати се проектират, произвеждат и старателно изпитват в нашата централа в Телтов близо до Берлин, Германия. Здравината и надеждността на ултразвуковото оборудване Hielscher го правят надеждна работна машина във вашето производство. Работата 24/7 при пълно натоварване и във взискателни среди е присъща характеристика на високопроизводителните смесители Hielscher.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: