Poboljšana proizvodnja proteina insekata uz pomoć ultrazvuka
Insekti su održiv izvor visokokvalitetnih nutritivnih proteina i lipida koji se lako uzgaja. U cilju izdvajanja proteina i lipida od insekata, ultrazvučna ekstrakcija se koristi kao visokoefikasna i pouzdana tehnologija. Ultrazvučna obrada je dokazana za visoke stope ekstrakcije, visok prinos proteina i lipida i brzu obradu sastojaka insekata vrhunskog kvaliteta.
Zašto ekstrahirati proteine insekata moćnim ultrazvukom?
Ekstrakt proteina insekata se obično smatra kvalitetnijim od brašna insekata jer sadrži veći postotak proteina i manji postotak drugih neželjenih materijala kao što su hitin i masti.
Obrok od insekata se obično pravi mljevenjem cijelih insekata u prah, koji može sadržavati značajnu količinu neprobavljivih materijala kao što su hitin, egzoskeleti i druge nenutritivne komponente. Nasuprot tome, ekstrakt proteina insekata se obično pravi ekstrakcijom proteina iz insekata, što rezultira čistijim i koncentriranijim proteinskim proizvodom. Ultrazvučna ekstrakcija se pokazala kao vrlo efikasna tehnika proizvodnje visokokvalitetnih proteina insekata.
Veća koncentracija proteina u ekstraktu proteina insekata znači da može pružiti više proteina po gramu od obroka insekata, što ga čini efikasnijim izvorom proteina. Osim toga, uklanjanje nenutritivnih komponenti može učiniti ekstrakt proteina insekata lakše probavljivim i može smanjiti rizik od probavnih problema kod životinja i ljudi koji ga konzumiraju.
Nadalje, ekstrakt proteina insekata može imati blaži okus i miris u odnosu na brašno od insekata, što ga čini privlačnijim za potrošače. Također ima svestraniju primjenu, jer se može koristiti kao sastojak u širokom spektru prehrambenih proizvoda i proizvoda za životinje.

Ultrazvučni ekstraktor UIP2000hdT (2kW) sa šaržnim reaktorom za ekstrakciju proteina insekata
Ultrazvučna ekstrakcija proteina insekata
Ultrazvučna ekstrakcija se lako može implementirati u redovnu obradu obroka insekata i omogućava nadogradnju do konačnog proizvoda. Ultrazvučno ekstrahovani protein insekata je vrhunskog kvaliteta od obroka insekata i nudi veće nutritivne vrednosti, poboljšan ukus i bolju funkcionalnost.
Opšti protokol za ekstrakciju proteina insekata pomoću ultrasonikatora tipa sonde
opći protokol za ekstrakciju bjelančevina za hranu iz larvi vojničke muhe pomoću ultrazvučne sonde:
Materijali i oprema:
- Ličinke muhe vojnike ili druge vrste insekata kao što su larve brašnara (Tenebrio molitor), odrasle jedinke cvrčka (Gryllus bimaculatus) i kukuljice svilene bube (Bombyx mori) – prethodno uzgajane i ubrane
- Ultrasonikator tipa sonde
- Blender ili procesor za hranu
- Destilirana voda koja sadrži 9,46 mM askorbinske kiseline ili drugi rastvarač po izboru
- centrifuga
- Staklene ili plastične posude
- Filter papir ili mrežasti filteri
Korak po korak uputstvo za ekstrakciju proteina insekata
-
Priprema larvi insekata:
- Sakupite larve vojničke muhe iz sistema uzgoja.
- Larve temeljito operite destilovanom vodom kako biste uklonili ostatke ili nečistoće.
- Zamrznite larve na -20°C ili niže kako biste deaktivirali enzime i sačuvali kvalitet proteina.
-
Poremećaj larve:
- Odmrznite smrznute larve i prebacite ih u blender ili procesor hrane.
- Dodajte odgovarajuću zapreminu destilovane vode ili rastvora pufera da biste postigli željenu koncentraciju proteina (npr. 10% w/v).
- Pomiješajte ili obradite larve dok se ne dobije homogena smjesa.
- Prebacite kašu u staklenu ili plastičnu posudu.
-
Odmašćivanje (opciono):
- Odmašćivanje obroka insekata je izborni korak koji pomaže u povećanju prinosa i kvaliteta proteina. Sadržaj masti u obroku insekata se smanjuje tretmanom heksanom. Sve u svemu, za većinu ekstrakata proteina insekata za ljudsku ishranu preporučuje se odmašćivanje kako bi se poboljšao kvalitet proteina. Konvencionalni proces odmašćivanja heksana je dugotrajan. Ultrazvuk može značajno ubrzati odmašćivanje obroka insekata!
-
ultrazvuk:
- Uronite sondu ultrazvučnog aparata, npr. UIP2000hdT, u kašu larve.
- Podesite parametre ultrasonikatora, npr. 100% amplitudu i vreme sonikacije u skladu sa zapreminom i kašom.
- Nanesite ultrazvučne talase na kašu larve uz održavanje konstantne temperature kako biste izbjegli denaturaciju proteina.
- Proces ultrazvučne obrade pomaže u ometanju stanica i oslobađanju proteina iz ličinki.
- Pratite temperaturu tokom ultrazvučne obrade. Hielscher ultrasonicatori su opremljeni senzorom temperature i kontrolom temperature.
-
Centrifugiranje:
- Nakon ultrazvučne obrade, prenesite soniciranu suspenziju larve u epruvete za centrifugiranje.
- Centrifugirajte epruvete odgovarajućom brzinom i trajanjem kako biste odvojili supernatant koji sadrži protein od čvrstih ostataka i neprekinutih ćelija.
- Sakupite supernatant, koji sadrži ekstrahirane proteine, i prebacite ga u čistu posudu.
- Opciono, ponovite korak centrifugiranja ako je potrebno kako biste uklonili sve preostale čvrste čestice. Alternativno, filtracija se može koristiti kao tehnika odvajanja proteina.
-
Analiza i skladištenje proteina:
- Izvršite analizu proteina za procjenu kvaliteta i sastava ekstrahiranih proteina.
-
Skladištenje:
- Čuvajte ekstrahovane proteine u odgovarajućim posudama na hladnom, suvom i tamnom mestu.
Insekti kao izvor hrane: Insekti kao što su cvrčci, crvi, muhe i larve bogati su proteinima. Kako bi zadovoljili rastuću potražnju za visokokvalitetnim proteinima, insekti su cijenjeni kao zdrav, održiv i ekološki prihvatljiv izvor proteina, koji se koristi za ljudsku hranu, hranu za kućne ljubimce i stočnu hranu. Insekti su ektotermni (što znači da su hladnokrvni i ne troše energiju na proizvodnju topline kako bi povećali svoju tjelesnu temperaturu), ne zahtijevaju puno prostora i mogu se hraniti koristeći otpad kao supstrat za rast. Ovo čini proteine i lipide insekata obećavajućim izvorom hrane, koji može pomoći da se popuni „proteinska praznina“, koja se mora prevazići da bi se prehranila rastuća svjetska populacija i njena potražnja za visokokvalitetnim nutrijentima, posebno proteinima.
Uzgoj insekata: Insekti se uzgajaju na farmama insekata, gdje se uzgajaju u kontejnerima ili reaktorima. Uz prednost što su organizmi koji brzo rastu, zahtijevaju relativno nisku njegu, mogu se hraniti organskim otpadom i brzo se uzgajaju do veličine žetve ili zrelosti. Naročito se lako razmnožavaju ličinke muha, brašnari i cvrčci. Što se tiče efikasnosti, larve muhe crne vojnike poznate su po odličnoj transformaciji organskog otpada u visokokvalitetne proteine. to je razlog zašto je crna muva vojnika poznata i kao „kraljica transformacije otpada“ pod uzgajivačima insekata.
Koraci obrade brašna od insekata: Kada insekti dostignu svoju ciljanu veličinu ili stadion, oni se beru. To znači da su spremni za preradu u sastojke hrane. Pre prerade, insekti se isperu u vodi, prosijaju i čuvaju živi na 4℃ oko jedan dan bez hrane.
Potom se insekti kuhaju, a zatim suše na jako vrućem zraku ili zagrijavanjem u posudi. Toplinska obrada je također potrebna za ubijanje bakterija. Na kraju, insekti se melju u suvi obrok od insekata (također poznat kao brašno od insekata). Brašno od insekata može se koristiti kao sastojak hrane ili kao dodatak stočnoj hrani. Ali da bi se oplemenio i nadogradio obrok insekata, izdvajaju se najvredniji sastojci, odnosno proteini i lipidi. Posebno čisti proteini insekata cijenjeni su kao visoko nutritivni sastojak, koji se koristi u proteinskim pločicama, proteinskim prahovima i kao dodatak mnogim prehrambenim proizvodima kao što su peciva, čips, krekeri itd.
Koristite ultrazvučne ekstraktore tipa sonde za proizvodnju visokokvalitetnog proteina insekata!
Ultrazvučna ekstrakcija visokokvalitetnih proteina iz insekata:
Ultrazvučna ekstrakcija se koristi za proizvodnju proteinskih prahova, hidrolizata i izolata proteina iz mnogih oblika insekata, uključujući muhe, crve, bube, cvrčke i ličinke. Ekstrahiranjem visokokvalitetnih proteina iz obroka insekata, ultrazvučna obrada proizvodi funkcionalne sastojke hrane vrhunskog nutritivnog profila.
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije proteina iz insekata
Ultrazvuk se široko primjenjuje za ekstrakciju i liječenje proteina iz različitih izvora kao što su biljni (npr. iz soje, pirinča, uljane repice, suncokreta, sjemenki bundeve itd.), mliječnih proizvoda (npr. koncentrat proteina sirutke (WPC), proteina sirutke, retentata mliječnih proteina , kalcijum kazeinat), alge (npr. morske alge), plodovi mora (npr. riblji nusproizvodi i morski otpad) i insekti (npr. crvi, larve, muhe, crvi, bube, cvrčci, žohari itd.).
Kao visokoefikasna i zelena tehnologija ekstrakcije, ultrazvučna ekstrakcija proteina insekata je našla svoje mjesto u proizvodnji proteinskih prahova, hidrolizata i izolata insekata. Zbog visoke pouzdanosti procesa, ponovljivosti i linearnog povećanja, ultrazvuk se koristi za ekstrakciju proteina iz insekata, za modifikaciju proteinskih struktura i za poboljšanje fizičko-hemijskih svojstava proteina.
Na primjer, Mintha et al. (2020) primijenili su ultrazvučnu ekstrakciju na larve crne muhe vojnika (H. illucens). Oni navode da je ultrazvuk poboljšao strukturu proteina, promijenio funkcionalnost proteina i time bio koristan za proizvodnju proteina / hidrolizata H. illucens. Posebno, zeta potencijal, disperzibilnost i vrijednosti tiola su povećane ultrazvučnom obradom. Nadalje, zamućenost i veličina čestica proteina su se smanjile nakon ultrazvučne obrade. Ultrazvučna obrada značajno je povećala lakoću (L*) proteinskih izolata za x ¯ 7,46% u poređenju sa kontrolom bez ultrazvuka.
Ultrasonikatori visokih performansi za obradu proteina insekata
Ultrazvučna ekstrakcija i homogenizacija je pouzdana tehnologija obrade, koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih proteina insekata. Hielscher Ultrasonics portfolio pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicatora do industrijskih sistema za ekstrakciju. Stoga vam mi u Hielscheru možemo ponuditi najprikladniji ultrasonikator za vaš predviđeni kapacitet procesa. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testiranja izvodljivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sistema na konačnom nivou proizvodnje.
Mali otisak naših ultrazvučnih ekstraktora, kao i njihova svestranost u opcijama ugradnje, čine ih uklapanjem čak i u male prostore za preradu proteina insekata. Ultrazvučni procesori su instalirani širom svijeta u pogonima za proizvodnju hrane i dodataka prehrani, kao i za proizvodnju hrane za kućne ljubimce i stoku. Nadalje, ultrazvučni mikseri sa visokim smicanjem idealni su za formuliranje proteina insekata u prehrambene proizvode za ljude, kao i u hranu za kućne ljubimce za životinje u pratnji i stočnu hranu za životinje na farmi.
Hielscher Ultrasonics – Sofisticirana oprema za ekstrakciju
Hielscher Ultrasonics portfolio proizvoda pokriva cijeli niz ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi od malih do velikih. Dodatni dodaci omogućavaju jednostavnu montažu najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces proteina insekata. Optimalna ultrazvučna postavka zavisi od predviđenog kapaciteta, zapremine, sirovine, serijskog ili inline procesa i vremenskog okvira.
Ultrazvučna ekstrakcija insekata – Batch i inline obrada
Hielscher ultrasonicatori se mogu koristiti za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Ultrazvučna serijska obrada je idealna za testiranje procesa, optimizaciju i nivo proizvodnje male do srednje veličine. Za proizvodnju velikih količina proteina insekata, inline obrada bi mogla biti korisnija. Dok doziranje zahtijeva samo vrlo jednostavno podešavanje, zahtijeva više vremena i rada. Kontinuirani inline proces miješanja zahtijeva sofisticirano podešavanje – koji se sastoji od pumpe, creva ili cevi i rezervoara -, ali je efikasniji, brži i zahteva znatno manje rada. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju postavku ekstrakcije za vaš volumen ekstrakcije i ciljeve procesa.
Ultrazvučni ekstraktori za svaki proizvodni kapacitet
Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrasonikatora preko stolnih i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu kamiona po satu. Cijeli asortiman proizvoda nam omogućava da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vaše sirovine, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stoni sistemi su idealni za testove izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje na osnovu utvrđenih parametara procesa olakšava povećanje preradnih kapaciteta od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje se može izvršiti bilo instaliranjem snažnije ultrazvučne jedinice za ekstrakciju ili grupiranjem nekoliko ultrazvučnih uređaja paralelno. Sa UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni ekstraktor na svijetu.
Precizno kontrolisane amplitude za optimalne rezultate
Svi Hielscher ultrasonikatori su precizno kontrolirani i time pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih parametara procesa koji utiču na efikasnost i efektivnost ultrazvučne ekstrakcije hranljivih materija iz insekata.
Materijal insekata kao što su ličinke i muhe zahtijevaju blažu obradu ultrazvukom i niže postavke amplitude, dok cvrčci i insekti s debelim egzoskeletnim oklopom zahtijevaju ultrazvuk pri većim amplitudama kako bi oslobodili ciljane hranjive tvari. Svi Hielscher Ultrasonics procesori omogućavaju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i buster rogovi su dodaci koji omogućavaju modificiranje amplitude u još širem rasponu. Hielscher industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne aplikacije. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi kontinuirano u radu 24 sata dnevno.
Precizna podešavanja amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost da tretirate svoje seme najefikasnijim ultrazvučnim uslovima. Optimalna sonikacija za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost Hielscher ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima. Ovo čini Hielscher ultrazvučnu opremu pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakcijom.
Lako testiranje procesa bez rizika
Ultrazvučni procesi se mogu potpuno linearno skalirati. To znači da svaki rezultat koji ste postigli korištenjem laboratorijskog ili stonog ultrazvučnog aparata, može se skalirati na potpuno isti izlaz koristeći potpuno iste procesne parametre. Ovo čini ultrazvučnu obradu idealnim za testiranje izvodljivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas da saznate kako ultrazvuk može povećati proizvodnju proteina insekata!
Najviša kvaliteta – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj
Kao porodično preduzeće koje vodi porodica, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrasonikatori su dizajnirani, proizvedeni i temeljno testirani u našem sjedištu u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscher ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. 24/7 rad pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscher miksera visokih performansi.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
1 do 500 mL | 10 do 200 mL/min | UP100H |
10 do 2000 mL | 20 do 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20 L | 0.2 do 4 L/min | UIP2000hdT |
10 do 100 L | 2 do 10 L/min | UIP4000hdT |
15 do 150 L | 3 do 15 L/min | UIP6000hdT |
N / A | 10 do 100 L/min | UIP16000 |
N / A | veći | klaster of UIP16000 |

UIP4000hdT ultrazvučni sistem za ekstrakciju za izolaciju visokokvalitetnih proteina od insekata.
Činjenice koje vrijedi znati
entomofagija
Upotreba insekata kao nutritivnog jedinjenja za ishranu ljudi i životinja naziva se "entomofagija". Oksfordski online rječnik definira pojam "entomofagija" kao "praksu jedenja insekata, posebno od strane ljudi". Budući da su insekti održiv izvor bogat visokokvalitetnim proteinima i lipidima, insekti kao što su cvrčci, muhe, ličinke, crvi, crvi, bube i žohari se uzgajaju i prerađuju za proizvodnju proteina i masnih kiselina za ishranu ljudi i životinja.
Insekti kao nutritivni izvor proteina
Insekti su poznati kao izvor visokokvalitetnih proteina, koji sadrže mnoge esencijalne aminokiseline. Stoga se brojni cvrčci, skakavci, bube, moljci, crvi, muhe i razni drugi insekti uzgajaju za proizvodnju proteina za ljudsku i životinjsku prehranu. Osim što su bogati proteinima, insekti su i značajan izvor masnih kiselina, minerala (npr. gvožđe, cink, kalijum, selen i bakar) i vitamina (uglavnom vitamina B). Na primjer, insekti poput cvrčaka i brašnara imaju visoke koncentracije kompletnog proteina, vitamina B12, riboflavina i vitamina A.
Za razliku od proizvoda životinjskog porijekla, insekti sadrže i dijetalna vlakna. Vlakna insekata se uglavnom nalaze u obliku hitina, osnovnog gradivnog elementa egzoskeleta.
Uobičajeno uzgajani insekti za proizvodnju proteina su sljedeće vrste:
- Crv brašnara (Tenebrio Molitor L.) je oblik larvi jedne vrste tamnih buba (Coleoptera). Optimalna temperatura inkubacije je 25 ̊C – 27 ̊C i njegov embrionalni razvoj traje 4 – 6 dana. Ima dug period larve od oko pola godine sa optimalnom temperaturom i niskom vlagom. Sadržaj proteina larvi Tenebrio Molitor je 46,44%, odnosno 63,34%.
- Kućni cvrčak (Acheta domesticus) je najčešći tip cvrčka koji se koristi za ljudsku ishranu. Cvrčak je poznat kao jedan od najhranljivijih jestivih insekata. Cvrčci se mogu konzumirati suvo pečeni, pečeni, prženi u dubokom ulju, kuvani ili se koriste kao sastojak hrane. Za integraciju cvrčaka u funkcionalnu hranu, prehrambene formulacije ili recepte koristi se brašna ili brašno od cvrčaka. Brašnica od cvrčaka je prah osušenih i fino mljevenih cvrčaka. Cvrčci brzo sazrijevaju i obično potpuno rastu u roku od 3-4 sedmice. Pojedinačna ženka može položiti od 1.200 do 1.500 jaja za 3-4 sedmice. Zbog brzog i jednostavnog uzgoja, cvrčci se uzgajaju za ishranu ljudi kao i za hranu za životinje. Cvrčci se obično ubijaju dubokim zamrzavanjem, gdje ne osjećaju bol i daju sedacije prije neurološke smrti.
- Crna muva vojnik (Hermetia illucens) je uobičajena i široko rasprostranjena muva iz porodice Stratiomyidae. Crne vojničke muhe se široko uzgajaju zbog izuzetno visokog sadržaja proteina i niskih zahtjeva u fazi uzgoja i uzgoja. Zahtijeva vrlo malo resursa, što omogućava efikasan tretman bio-otpada. Larve crne muhe vojnika (BSFL) sadrže do 43% proteina, 35% masnih kiselina i bogate su kalcijumom i drugim mikronutrijentima. S obzirom da ličinke imaju najveći sadržaj proteina, crne vojničke muhe se uzgajaju samo za cca. 18 dana dok ne stignu do stadiona za larve i potom se beru. Potpuni životni ciklus muhe crnog vojnika kratak je samo 6 sedmica.
Pročitajte više o prednostima ultrazvučne ekstrakcije proteina iz larvi vojničke muhe!
Ličinke crne muhe vojnike (Hermetia illucens) su takođe uspešno korišćene kao izvor lipida, koji su kasnije nano-emulgirano ultrazvukom.

Ultrazvučni homogenizatori velike snage od lab to pilot i industrijski skala.
Literatura / Reference
- Benjamin Kumah Mintah; Ronghai He; Mokhtar Dabbour; Jiahui Xiang; Jiang Hui; Akwasi Akomeah Agyekum; Haile Mai (2020): Characterization of edible soldier fly protein and hydrolysate altered by multiple-frequency ultrasound: Structural, physical, and functional attributes. Process Biochemistry, Volume 95, August 2020. 157-165.
- Benjamin Kumah Mintah; Ronghai He; Mokhtar Dabbour; Jiahui Xiang; Akwasi Akomeah Agyekum; Haile Mai (2019): Techno-functional attribute and antioxidative capacity of edible insect protein preparations and hydrolysates thereof: Effect of multiple mode sonochemical action. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 58, November 2019.
- Young Deug Choi; Nathan A.K. Wong; Joong-Hyuck Auh (2017): Defatting and Sonication Enhances Protein Extraction from Edible Insects. Korean Journal of Food Science and Animal Resource. 37(6), 2017. 955-961.
- Carlos Álvarez; Brijesh K. Tiwari (2015): Ultrasound Assisted Extraction of Proteins From Fish Processing By-Products. IFT Conference Chicago 2015.
- Benjamin Kumah Mintah; Ronghai He; Mokhtar Dabbour; Akwasi Akomeah Agyekum;
Zheng Xing; Moses Kwaku Golly; Haile Ma (2019): Sonochemical action and reaction of edible insect protein: Influence on enzymolysis reaction‐kinetics, free‐Gibbs, structure, and antioxidant capacity. Journal of Food Biochmistry 2019.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.