Ултразвукова екстракция на микопротеин

Отговаряйки на изискванията за устойчиви и питателни хранителни алтернативи, микопротеинът се очертава като революционна съставка, получена от гъбички и използвана предимно при създаването на заместители на месото, често наричани “фалшиво месо.” Този източник на протеин предлага обещаващо решение за нарастващото търсене на растителни диети, осигурявайки богата, подобна на месо текстура и висока хранителна стойност. За да се отключи потенциалът на микопротеина, се използва усъвършенствана техника за екстракция, известна като сондиране на сонда. Този метод използва силата на ултразвуковите вълни за ефективно освобождаване на микопротеина от гъбичните клетки, осигурявайки високи добиви на протеини за забележително кратко време за обработка.

Ултразвукова екстракция на микопротеини

Извличането на микопротеини започва с отглеждането на годни за консумация гъби, като Fusarium venenatum, в контролирани биореактори. В тези гъбични клетки микопротеинът е капсулиран, което изисква стабилен метод на екстракция за освобождаване на ценния протеин. Сондирането се откроява като идеална техника поради способността си да предизвиква мощно разрушаване на клетките. По време на този процес мощният ултразвук създава интензивни сили на кавитация, които разграждат клетъчните стени на гъбичките, ефективно освобождавайки вътреклетъчно съдържание, включително протеини, липиди и други хранителни вещества. Това не само повишава ефективността на екстракцията, но и гарантира запазването на целостта и функционалните свойства на протеина.

Прилагането на ултразвукови вълни при екстракция на микопротеини предлага няколко значителни предимства. Първо, постига равномерна хомогенизация, което е от решаващо значение за разработването на широка гама от хранителни продукти с разнообразни текстури и вкусове. Независимо дали става въпрос за месни аналози, богати на протеини закуски или заместители на мляко без млечни продукти, ултразвукът позволява постоянно качество на микопротеина, което го прави универсална съставка в хранително-вкусовата промишленост. Освен това бързото време за обработка, свързано с тази техника, води до по-висока производителност и намалена консумация на енергия, което е в съответствие с целите за устойчивост на съвременното производство на храни. Ултразвуковата екстракция на микопротеини не само отговаря на нарастващото потребителско търсене на растителни протеини, но също така проправя пътя за иновативни и питателни хранителни решения.

Кинетика на освобождаване на протеини от Fusarium Venenatum чрез ултразвук със смиланеизточник: Prakash et al. 2014

Казус от практиката – Ултразвуково освобождаване на микопротеини

Prakash et al. (2014) изследват ефектите на ултразвука върху освобождаването на микопротеини от Fusarium Venenatum. Те постигат максимална скорост на освобождаване на протеин от 580 μg извлечен микопротеин в рамките на 0,680 минути.

Ефект на ултразвука с метод на смилане върху освобождаването на протеини от Fusarium venenatumизточник: Prakash et al. 2014

микопротеин

Микопротеинът е едноклетъчен протеин, присъстващ в гъбичките. Предлагайки голямо количество протеини и фибри, микопротеинът се счита за здравословен и устойчив източник на ценни аминокиселини. Микопротеинът обикновено съдържа около 45% протеини и 25% фибри от сухо тегло. Микопротеинът е богат на незаменими аминокиселини и със състав от приблизително 41% общ протеин предлага подобно съдържание на протеин като спирулина. Това прави микопротеина интересен източник на протеини за вегетарианци и вегани. Микопротеинът е богат на фибри. Съдържанието на фибри включва приблизително една трета хитин (N-ацетилглюкозамин) и две трети β-глюкани (1,3-глюкан и 1,6-глюкан). Предлагайки високо съдържание на протеини и фибри, микопротеинът е здравословен и устойчив източник на храна.
(срв. Finnigan et al. 2019)

ултразвукова екстракция – Принцип на работа и ползи

Ултразвуковата екстракция се основава на явлението акустична (ултразвукова) кавитация. Когато мощните ултразвукови вълни се свържат в течност или каша, редуващи се цикли с високо и ниско налягане компресират и разширяват течността, създавайки малки вакуумни мехурчета в средата. Тези вакуумни мехурчета растат в продължение на няколко цикъла с високо и ниско налягане, докато достигнат точка, в която газовият мехур не може да абсорбира допълнителна енергия. В точката на максимален растеж балонът се взривява силно по време на цикъл на високо налягане. По време на имплозията на мехурчето възникват локално екстремни условия като много висока температура, налягания и съответни разлики в налягането и температурата, както и течни струи със скорост до 280 m/sec. Тези интензивни сили перфорират и разрушават клетъчните стени и насърчават преноса на маса между вътрешността на клетката и околната течност. Вътреклетъчният материал като протеини, липиди и други биоактивни съединения се прехвърля в течността, откъдето може лесно да бъде отделен за процеси надолу по веригата.

Предимства на ултразвуковата екстракция на микопротеини

Ултразвукова екстракция (UAE) е високоефективна техника за освобождаване и изолиране на вътреклетъчен материал като протеини, липиди и биоактивни вещества (напр. витамини и полифеноли). Сонификацията е интензификация на процеса, която увеличава преноса на маса между вътрешността на клетката и течността. Ултразвуковата екстракция води до по-високи добиви, намалено време за обработка, превъзходно качество на екстракта и намалени разходи за обработка и по-ниска консумация на енергия.

Ултразвукови хомогенизатори за преработка на микопротеини

Ултразвуковите клетъчни разрушители и екстрактори са добре установени инструменти в съоръженията за преработка на храни. Осигурявайки кавитационни сили с висока степен на срязване, ултразвуковите апарати се използват за изолиране на биоактивни съединения от растителен материал и за хомогенизиране на две или повече фази в еднородна смес.
Hielscher Ultrasonics предлага широко портфолио от високоефективни ултразвукови апарати от лабораторни до индустриални размери.
Индустриалните ултразвукови уреди на Hielscher могат да осигурят много високи амплитуди. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.

Стандартизация на процеса с Hielscher Ultrasonics

Екстрактите, които се използват в храните или фармацевтичните продукти, следва да се произвеждат в съответствие с добрите производствени практики (ДПП) и съгласно стандартизираните спецификации за преработка. Цифровите ултразвукови уреди на Hielscher Ultrasonics се доставят с интелигентен софтуер, който улеснява прецизната настройка и контрол на процеса на ултразвукова обработка. Автоматичният запис на данни записва всички ултразвукови параметри на процеса като ултразвукова енергия (обща и нетна енергия), амплитуда, температура, налягане (когато са монтирани сензори за температура и налягане) с печат за дата и час на вградената SD-карта. Това ви позволява да преразгледате всяка ултразвуково обработена партида. В същото време се осигурява възпроизводимост и непрекъснато високо качество на продукта.

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