Ekstrakcija proteina iz vodene leće

Vodena leća (Lemna minor) je brzorastuća vodena biljka bogata proteinima i drugim nutritivnim spojevima. Ultrazvučna ekstrakcija koristi se kao visoko efikasna i pouzdana tehnologija obrade za oslobađanje proteina, lipida i fitonutrijenata iz vodene leće. Ultrazvučna obrada (sonikacija) omogućava jednostavnu i brzu obradu vodene leće za proizvode prehrambene kvalitete.

Vodena leća u prehrambene svrhe

Vodena leća (rod Lemna), cvjetna vodena biljka, najmanja je poznata cvjetnica. Poznata i kao Wolffia, vodene lentile ili vodena sočiva, vodena leća raste u slatkovodnim okruženjima i može se naći širom svijeta. U rodovima vodene leće poznate su različite vrste, kao što su Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella i Wolffia. Budući da biljka Lemna ima sposobnost brzog rasta i može udvostručiti veličinu svakodnevno, vodena leća privukla je zanimanje naučnika i prehrambenih inženjera koji rade u području ishrane, sigurnosti hrane i funkcionalne hrane. U dijelovima jugoistočne Azije vodena leća se odavno poznaje po svojoj nutritivnoj gustoći i poznata je pod nadimkom “povrtna ćufta” zbog visokog sadržaja proteina (više od 45% suhe mase). Vodena leća nudi potpun proteinski profil (poput kokošjih jaja) i sadrži svih devet esencijalnih i šest uvjetno esencijalnih aminokiselina.

Lipidi i proteini iz vodene leće

Vodena leća sadrži 20–35% proteina, 4–7% masti i 4–10% škroba po suhoj težini. Zanimljivo je da su raspodjele aminokiselina u vodenoj leći bliske preporukama SZO, s npr. 4,8% lizina, 2,7% metionina i cisteina te 7,7% fenilalanina i tirozina. Sadržaj polinezasićenih masnih kiselina iznosio je između 48 i 71%, a visok sadržaj n3 masnih kiselina rezultirao je povoljnim omjerom n6/n3 od 0,5 ili manje.” (Appenroth et al. 2017)

SEM snimci uzoraka vodene leće: Gornji red prikazuje netaknute ćelije kontrolnih uzoraka vodene leće
Donji red prikazuje uzorke vodene leće ekstrahirane pomoću sonikatora UP400ST. Ćelije pokazuju jasno mehaničko razaranje uslijed sonikacije.
Studija i snimci: ©2023 Inguanez et. al.

Ultrazvučna ekstrakcija vodene leće

Ultrazvučna ekstrakcija koristi se za ekstrakciju sastojaka vodene leće, posebno proteina i lipida kao prehrambenih proizvoda. Proteinsko brašno Lemne i lipidi Lemne efikasno se oslobađaju i izoliraju iz vodene biljke vodene leće.

Kako se sonikacija primjenjuje za ekstrakciju vodene leće?

Nakon žetve Lemne uklanja se višak vode (npr. centrifugiranjem). Za ultrazvučnu ekstrakciju poželjna je suspenzija bogata biomasom (tj. gusta od Lemne) jer ultrazvučni proces čini efikasnijim. Suspenzija vodene leće može se sastojati od vodene leće i vode ili drugog odabranog otapala. Ova se suspenzija zatim dovodi u ultrazvučni reaktor, gdje akustična kavitacija razgrađuje ćelijski matriks i oslobađa unutarćelijske sastojke u ekstrakcijski medij na bazi vode ili otapala.

Odaberite otapalo za ekstrakciju

Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je s (gotovo) svakom vrstom otapala. U istraživačkim uvjetima sastojci vodene leće ekstrahirani su otapalima kao što je polarno otapalo etanol, kao i raznim nepolarnim smjesama otapala, uključujući metanol-etanol, kloroform-etanol, heksan-etanol, dietil eter-etanol, petrolej eter-etanol pri različitim volumnim omjerima.
Pravo otapalo u kombinaciji s ultrazvučnom obradom pojačava oslobađanje fitonutrijenata iz biomase vodene leće. Ultrazvučna obrada homogenizira i razara biljne ćelijske strukture, što rezultira razgradnjom ćelija i dezintegracijom. Ultrazvučna ekstrakcija široko se koristi za proizvodnju ekstrakata iz biljaka, gljiva i algi.

Mehanizam ultrazvučne ekstrakcije

Snažni ultrazvuk uveden u tekućine ili suspenzije izaziva energetski intenzivne efekte kao što su akustična kavitacija, smicanje i vibracije. Ovi efekti snažnog ultrazvuka uspješno se primjenjuju za dezintegraciju i razaranje ćelijskih struktura. Osim toga, sonikacija razbija molekularne veze lipida, proteina i ugljikohidrata, tako da se ciljani makronutrijenti i fitokemikalije oslobađaju iz unutrašnjosti ćelija biljnog sirovog materijala, npr. vodene leće. Time ultrazvučna obrada znatno pojačava i skraćuje ekstrakciju.

Ultrazvučni ekstraktori za proteine i lipide vodene leće

Visokoučinkoviti sistemi za ultrazvučnu ekstrakciju kompanije Hielscher Ultrasonics koriste se širom svijeta na nivoima istraživanja i razvoja, male, srednje i potpuno komercijalne proizvodnje. Visokoučinkoviti ultrazvučni ekstraktori pojačavaju proces ekstrakcije te povećavaju prinos i ukupnu efikasnost proizvodnje visokokvalitetnih ekstrakata. Hielscher Ultrasonics nudi opremu za ekstrakciju za bilo koji volumen / procesni kapacitet. Sa iskustvom u ekstrakciji biljnog materijala dužim od 25 godina, Hielscher Ultrasonics je vaš pouzdan partner za visokoučinkovitu ultrazvučnu ekstrakciju!