Mycoprotein са протеини, получени от гъбички, произведени за консумация от човека, които се използват главно за приготвяне на заместители на месото или "фалшиво месо". Ултразвуковата екстракция и хомогенизиране е високоефективен метод за освобождаване на микопротеин от гъбичките, постигайки много високи добиви на протеини за кратко време за обработка.

Микопротеин

Mycoprotein е едноклетъчен протеин, присъстващ в гъбичките. Предлагайки високо количество протеини и фибри, микопротеинът се счита за здравословен и устойчив източник на хранителни ценни аминокиселини. Mycoprotein съдържа обикновено около 45% протеин и 25% фибри на сухо тегло. Mycoprotein е богат на есенциални аминокиселини и със състав приблизително 41% общ протеин, който предлага подобно протеиново съдържание на спирулина. Това прави микопротеин интересен протеинов източник за вегетарианци и вегани. Микопротеинът е богат на фибри. Съдържанието на фибри се състои от около една трета хитин (N-ацетилглюккозамин) и две трети β-глюкани (1,3-глюкан и 1,6-глюкан). Предлагащ високо съдържание на протеини и фибри, mycoprotein е здравословен и устойчив източник на храна.
(срв. Финиган и други 2019 г.)

Ултразвукова екстракция на микопротеин

За да се произведе микопротеин, годни за консумация гъбични видове се отглеждат и култивирани в биореактори. Това означава, че протеинът е хванат в гъбични видове, например Fusarium venenatum. За да се освободи микопротеинът, е необходима мощна клетъчна техника за разрушаване и екстракция, която лизира гъбичките. По време на лизисклетъчните клетъчни стени на микроорганизма се разрушават и разрушават, така че вътреклетъчният материал като протеини, липиди и други хранителни вещества да бъдат освободени. Ultrasonication е добре установена техника, използвана в производството на храни и биотехнологии за разрушаване на клетки и тъкани и за извличане на ценни съединения. Освен това, хомогенизирането, постигнато чрез ултрасониране, улеснява превръщането на микопротеина в иновативни хранителни продукти с различни текстури, аромати и употреби, включително месоанова аналогия, богати на протеини закуски, млечни заместители на мляко и десерти.

Кинетика на освобождаване на протеин от Fusarium Venenatum чрез ултразвук с смилане
Източник: Пракаш и ал.

Казус – Ултразвуков освобождаване на микопротеин

Prakash et al. (2014) изследва ефектите от ултразвука върху освобождаването на микопротеин от Fusarium Venenatum. Те постигат максимална скорост на отделяне на протеин K от 0.680 мин с 580μg извлечени микопротеин.

Ефект на ултразвук с метод на смилане върху освобождаването на fusarium на Fusarium venenatum
Източник: Пракаш и ал.

Ултразвукова екстракция – Принцип на работа и ползи

Ултразвуковата екстракция се основава на феномена на акустична (ултразвукова) кавитация. Когато мощните ултразвукови вълни са съчетани в течност или каша, редуващи се цикли на високо налягане и ниско налягане компресират и разширяват течността, създавайки минутни мехурчета в средата. Тези мехурчета вакуум растат в няколко цикъла на високо налягане/ниско налягане, докато достигнат точка, когато газовия балон не може да абсорбира повече енергия. В точката на максимален растеж, балонът се разпада бурно по време на цикъл аналягания. По време на имплозията на балона се появяват локални екстремни условия като много висока температура, налягане и съответните диференциали за налягане и температура, както и течни струи с до 280 m/sec. Тези интензивни сили перфорират и разрушават клетъчните стени и насърчават масовия трансфер между вътрешността на клетката и заобикалящата ги течност. Вътреклетъчният материал като протеини, липиди и други биоактивни съединения се прехвърлят в течността, откъдето могат лесно да бъдат разделени за процесите надолу по веригата.

Предимства на ултразвукова екстракция

Ултразвуково подпомагане на екстракцията (UAE) е високоефективна техника за освобождаване и изолиране на вътреклетъчните материали като протеини, липиди и биоактивни вещества (например витамини и полифеноли). Сонификацията е процес интензификация, което увеличава масовия трансфер между вътрешността на клетката и течността. Ултразвуковото извличане води до по-високи добиви, намалено време за обработка, високо качество на екстракта, намалени разходи за обработка и по-ниска консумация на енергия.

Ултразвукови хомогенизатори за обработка на Mycoprotein

Ултразвукови клетъчни разрушители и екстрактори са добре установени инструменти в съоръженията за обработка на храни. Осигурявайки кавитационни високосрили сили, ultrasonicators се използват за изолиране на биоактивни съединения от растителен материал и за хомогенизиране на две или повече фази в еднаква смес.
Hielscher Ultrasonics предлага широко портфолио от високопроизводителни ultrasonicators от лаборатория до промишлен размер.
Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи усилди. Усилите на до 200 μm могат лесно да се движат непрекъснато в 24/7 операция. За дори по-високи усилки, персонализирани ултразвукови синсинсинди са на разположение. Здравината на ултразвуковата екипировка Hielscher позволява 24/7 операция при тежкотоварни и в взискателни среди.

Стандартизация на процесите 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 стандартизирани спецификации за преработка. Hielscher Ултразвук' цифровисистеми за извличане идват с интелигентен софтуер, което го прави лесно да се настроите и контролира процеса на ултразвук точно. Автоматичното записване 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 дата и час на вградената SD-карта. Това ви позволява да ревизирате всяка ултразвуково обработена партида. В същото време се осигурява възпроизводимост и непрекъснато високо качество на продукта.

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: