Poboljšana proizvodnja proteina iz insekata uz ultrazvuk

Insekti su održiv izvor visokokvalitetnih hranjivih proteina i lipida koji se lako uzgaja. Za odvajanje proteina i lipida iz insekata koristi se ultrazvučna ekstrakcija kao vrlo učinkovita i pouzdana tehnologija. Ultrazvučna obrada pokazala se uspješnom za postizanje visokih stopa ekstrakcije, visokih prinosa proteina i lipida te brze prerade sastojaka od insekata vrhunske kvalitete.

Zašto ekstrahirati proteine iz insekata snažnim ultrazvukom?

Ekstrakt proteina iz insekata obično se smatra kvalitetnijim od brašna od insekata jer sadrži veći postotak proteina i manji postotak drugih neželjenih tvari, poput hitina i masti.
Brašno od insekata obično se proizvodi mljevenjem cijelih insekata u prah, koji može sadržavati znatnu količinu neprobavljivih tvari, poput hitina, egzoskeleta i drugih sastojaka bez nutritivne vrijednosti. Nasuprot tome, ekstrakt proteina iz insekata obično se proizvodi ekstrakcijom proteina iz insekata, čime se dobiva čistiji i koncentriraniji proteinski proizvod. Pokazalo se da je ultrazvučna ekstrakcija vrlo djelotvorna proizvodna tehnika za visokokvalitetni protein iz insekata.
Veća koncentracija proteina u ekstraktu proteina iz insekata znači da on može osigurati više proteina po gramu nego brašno od insekata, što ga čini učinkovitijim izvorom proteina. Osim toga, uklanjanje sastojaka bez nutritivne vrijednosti može ekstrakt proteina iz insekata učiniti lakše probavljivim i može smanjiti rizik od probavnih smetnji kod životinja i ljudi koji ga konzumiraju.
Nadalje, ekstrakt proteina iz insekata može imati blaži okus i miris u usporedbi s brašnom od insekata, što ga čini privlačnijim potrošačima. Također ima svestraniju primjenu, jer se može koristiti kao sastojak u širokom rasponu prehrambenih proizvoda i proizvoda za hranu za životinje.

Ultrazvučna ekstrakcija proteina iz insekata

Ultrazvučna ekstrakcija može se jednostavno uvesti u uobičajenu preradu brašna od insekata i omogućava njegovo unaprjeđenje u završni proizvod. Ultrazvučno ekstrahirani protein iz insekata ima superiorniju kvalitetu od brašna od insekata, uz veću nutritivnu vrijednost, poboljšan okus i bolju funkcionalnost.

Opći protokol za ekstrakciju proteina iz insekata pomoću ultrazvučnog uređaja sa sondom

opći protokol za ekstrakciju proteina prehrambene kvalitete iz ličinki vojničke muhe pomoću ultrazvučne sonde:
Materijali i oprema:

• Ličinke vojničke muhe ili druge vrste insekata, poput ličinki brašnara (Tenebrio molitor), odraslih cvrčaka (Gryllus bimaculatus) i kukuljica svilene bube (Bombyx mori) – prethodno uzgojene i prikupljene
• Ultrazvučni uređaj sa sondom
• Blender ili multipraktik
• Destilirana voda s 9,46 mM askorbinske kiseline ili drugo otapalo po izboru
• Centrifuga
• Staklene ili plastične posude
• Filter papir ili mrežasti filtri

Upute korak po korak za ekstrakciju proteina iz insekata

1. Priprema ličinki insekata:
   • Prikupite ličinke vojničke muhe iz sistema za uzgoj.
   • Temeljito operite ličinke destiliranom vodom kako biste uklonili ostatke i nečistoće.
   • Zamrznite ličinke na -20°C ili niže kako biste deaktivirali enzime i sačuvali kvalitet proteina.
2. Razgradnja ličinki:
   • Odmrznite smrznute ličinke i prebacite ih u blender ili multipraktik.
   • Dodajte odgovarajuću količinu destilirane vode ili puferske otopine kako biste postigli željenu koncentraciju proteina (npr. 10% w/v).
   • Miksajte ili obrađujte ličinke dok se ne dobije homogena kaša.
   • Prebacite kašu u staklenu ili plastičnu posudu.
3. Odmašćivanje (opcionalno):
   • Odmašćivanje brašna od insekata opcionalan je korak koji pomaže povećati prinos i kvalitet proteina. Udio masti u brašnu od insekata smanjuje se tretmanom heksanom. Općenito, za većinu ekstrakata proteina iz insekata namijenjenih ljudskoj prehrani preporučuje se odmašćivanje kako bi se poboljšao kvalitet proteina. Konvencionalni postupak odmašćivanja heksanom dugotrajan je. Ultrazvučna obrada može znatno ubrzati odmašćivanje brašna od insekata!
4. Ultrazvučna obrada:
   • Uronite sondu ultrazvučnog uređaja, npr. UIP2000hdT, u kašu od ličinki.
   • Podesite parametre ultrazvučnog uređaja, npr. amplitudu od 100% i trajanje ultrazvučne obrade, u skladu s volumenom i kašom.
   • Primijenite ultrazvučne valove na kašu od ličinki uz održavanje konstantne temperature kako biste izbjegli denaturaciju proteina.
   • Proces ultrazvučne obrade pomaže u razgradnji ćelija i oslobađanju proteina iz ličinki.
   • Pratite temperaturu tokom ultrazvučne obrade (sonikacije). Ultrazvučni uređaji Hielscher opremljeni su temperaturnim senzorom i regulacijom temperature.
5. Centrifugiranje:
   • Nakon ultrazvučne obrade prebacite sonicirenu kašu od ličinki u epruvete za centrifugu.
   • Centrifugirajte epruvete odgovarajućom brzinom i u odgovarajućem trajanju kako biste odvojili supernatant koji sadrži proteine od čvrstih ostataka i neraspadnutih ćelija.
   • Prikupite supernatant, koji sadrži ekstrahirane proteine, i prebacite ga u čistu posudu.
   • Po potrebi, korak centrifugiranja možete ponoviti kako biste uklonili preostale čvrste čestice. Alternativno, filtracija se može koristiti kao tehnika odvajanja proteina.
6. Analiza i skladištenje proteina:
   • Provedite analizu proteina kako biste procijenili kvalitet i sastav ekstrahiranih proteina.
7. Skladištenje:
   • Ekstrahirane proteine čuvajte u odgovarajućim posudama na hladnom, suhom i tamnom mjestu.

 
Insekti kao izvor hrane: Insekti poput cvrčaka, crva, muha i ličinki bogati su proteinima. Kako bi se zadovoljila rastuća potražnja za visokokvalitetnim proteinima, insekti su postali cijenjeni kao zdrav, održiv i ekološki prihvatljiv izvor proteina, koji se koristi za ljudsku prehranu, hranu za kućne ljubimce i stočnu hranu. Insekti su ektotermni (što znači da su hladnokrvni i ne troše energiju na stvaranje topline radi povećanja tjelesne temperature), ne zahtijevaju mnogo prostora i mogu se hraniti otpadom kao supstratom za rast. To proteine i lipide iz insekata čini obećavajućim izvorom hrane, koji može pomoći u popunjavanju “proteinskog jaza”, koji se mora prevladati kako bi se prehranilo rastuće svjetsko stanovništvo i zadovoljila njegova potražnja za visokokvalitetnim nutrijentima, posebno proteinima.
Uzgoj insekata: Insekti se uzgajaju na farmama insekata, gdje rastu u posudama ili reaktorima. Budući da su organizmi koji brzo rastu, zahtijevaju relativno malo njege, mogu se hraniti organskim otpadom i brzo se uzgajaju do veličine ili zrelosti za prikupljanje. Posebno je lako uzgajati ličinke muha, brašnare i cvrčke. Što se tiče učinkovitosti, ličinka crne vojničke muhe poznata je po izvrsnoj transformaciji organskog otpada u visokokvalitetni protein. Zato se crna vojnička muha među uzgajivačima insekata naziva i “kraljicom transformacije otpada”.

Koraci prerade brašna od insekata: Kada insekti dostignu ciljanu veličinu ili stadij, prikupljaju se. To znači da su spremni za preradu u prehrambene sastojke. Prije prerade insekti se peru u vodi, prosijavaju i čuvaju žive na 4℃ oko jedan dan bez hrane.
Zatim se insekti kuhaju, a potom suše vrlo vrućim zrakom ili zagrijavanjem u posudi. Toplinska obrada potrebna je i za uništavanje bakterija. Naposljetku se insekti melju u suho brašno od insekata (poznato i kao prah od insekata). Brašno od insekata može se koristiti kao prehrambeni sastojak ili aditiv u hrani za životinje. No kako bi se brašno od insekata oplemenilo i unaprijedilo, ekstrahiraju se najvrjedniji sastojci, tj. proteini i lipidi. Posebno se čisti protein iz insekata cijeni kao visokohranjiv sastojak, koji se koristi u proteinskim pločicama, proteinskim prahovima i kao aditiv u mnogim prehrambenim proizvodima, poput pekarskih proizvoda, čipsa, krekera itd.

Koristite ultrazvučne ekstraktore sa sondom za proizvodnju visokokvalitetnog proteina iz insekata!
 
Ultrazvučna ekstrakcija visokokvalitetnih proteina iz insekata:
Ultrazvučna ekstrakcija koristi se za proizvodnju proteinskih prahova, hidrolizata i proteinskih izolata iz mnogih oblika insekata, uključujući muhe, crve, stjenice, cvrčke i ličinke. Ekstrakcijom visokokvalitetnih proteina iz brašna od insekata ultrazvučna obrada daje funkcionalne prehrambene sastojke superiornog nutritivnog profila.

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije proteina iz insekata

Ultrazvučna obrada se široko primjenjuje za ekstrakciju i obradu proteina iz različitih izvora, kao što su biljni izvori (npr. soja, riža, uljana repica, suncokret, sjemenke bundeve itd.), mliječni proizvodi (npr. koncentrat proteina sirutke (WPC), protein sirutke, retentati mliječnih proteina, kalcijev kazeinat), alge (npr. morske alge), morski plodovi (npr. nusproizvodi ribe i otpad od morskih plodova) i insekti (npr. crvi, ličinke, muhe, crvi muha, kornjaši, cvrčci, žohari itd.).
Kao vrlo učinkovita i zelena tehnologija ekstrakcije, ultrazvučna ekstrakcija proteina iz insekata našla je svoje mjesto u proizvodnji proteinskih prahova, hidrolizata i izolata iz insekata. Zahvaljujući visokoj pouzdanosti procesa, ponovljivosti i linearnom povećanju razmjera, ultrazvučna obrada koristi se za ekstrakciju proteina iz insekata, za modifikaciju strukture proteina i za poboljšanje fizikalno-hemijskih svojstava proteina.
Na primjer, Mintha et al. (2020) primijenili su ultrazvučnu ekstrakciju na ličinke crne vojničke muhe (H. illucens). Navode da je ultrazvučna obrada poboljšala strukturu proteina, izmijenila funkcionalnost proteina i time bila korisna za proizvodnju proteina / hidrolizata H. illucens. Posebno su se zeta potencijal, disperzibilnost i vrijednosti tiola povećali ultrazvučnom obradom. Nadalje, zamućenost i veličina čestica proteina smanjile su se nakon ultrazvučne obrade. Ultrazvučna obrada značajno je povećala svjetlinu (L*) proteinskih izolata za x ¯ 7,46% u usporedbi s nesoniciranom kontrolom.

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za preradu proteina iz insekata

Ultrazvučna ekstrakcija i homogenizacija pouzdana je tehnologija obrade koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih proteina iz insekata. Portfelj kompanije Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih ekstrakcijskih sistema. Stoga vam mi u kompaniji Hielscher možemo ponuditi najprikladniji ultrazvučni uređaj za vaš predviđeni kapacitet procesa. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testova izvodljivosti i optimizacije procesa do ugradnje vašeg ultrazvučnog sistema na nivou završne proizvodnje.
Mali otisak naših ultrazvučnih ekstraktora, kao i njihova svestranost u opcijama ugradnje, omogućavaju da stanu čak i u pogone za preradu proteina iz insekata s malo prostora. Ultrazvučni procesori ugrađeni su širom svijeta u pogonima za proizvodnju hrane i dodataka prehrani, kao i za proizvodnju hrane za kućne ljubimce i stočne hrane. Nadalje, ultrazvučni mikseri s visokim smičnim silama idealni su za formulaciju proteina iz insekata u prehrambene proizvode za ljude, kao i u hranu za kućne ljubimce i stočnu hranu za domaće životinje.

Hielscher Ultrasonics – sofisticirana oprema za ekstrakciju

Portfelj proizvoda kompanije Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon visokoperformansnih ultrazvučnih ekstraktora od malih do velikih razmjera. Dodatni pribor omogućava jednostavno sastavljanje najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces proizvodnje proteina iz insekata. Optimalna ultrazvučna postavka ovisi o predviđenom kapacitetu, volumenu, sirovini, šaržnom ili inline procesu i vremenskom okviru.

Ultrazvučna ekstrakcija insekata – šaržna i inline obrada

Ultrazvučni uređaji Hielscher mogu se koristiti za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Ultrazvučna šaržna obrada idealna je za testiranje procesa, optimizaciju i proizvodnju malog do srednjeg obima. Za proizvodnju velikih količina proteina iz insekata inline obrada može biti povoljnija. Iako šaržna obrada zahtijeva samo vrlo jednostavnu postavku, ona je vremenski i radno zahtjevnija. Kontinuirani inline proces miješanja zahtijeva sofisticiranu postavku – koja se sastoji od pumpe, crijeva ili cijevi i rezervoara – ali je učinkovitiji, brži i zahtijeva znatno manje rada. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju postavku za ekstrakciju za vaš volumen ekstrakcije i ciljeve procesa.

Ultrazvučni ekstraktori za svaki kapacitet proizvodnje

Asortiman proizvoda kompanije Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade kamiona robe po satu. Cjelokupni asortiman omogućava nam da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vašu sirovinu, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stolni sistemi idealni su za testove izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje razmjera na osnovu utvrđenih parametara procesa vrlo olakšava povećanje kapaciteta obrade od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje razmjera može se postići ugradnjom snažnije ultrazvučne ekstraktorske jedinice ili paralelnim povezivanjem više ultrazvučnih uređaja u klaster. S modelom UIP16000 Hielscher nudi najsnažniji ultrazvučni ekstraktor na svijetu.

Precizno podesive amplitude za optimalne rezultate

Svi ultrazvučni uređaji Hielscher precizno su podesivi i time pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih parametara procesa koji utječu na učinkovitost i djelotvornost ultrazvučne ekstrakcije nutrijenata iz insekata.
Materijal od insekata, poput ličinki i muha, zahtijeva blažu ultrazvučnu obradu i niže postavke amplitude, dok cvrčci i insekti s debelim oklopom egzoskeleta zahtijevaju ultrazvučnu obradu pri višim amplitudama kako bi se oslobodili ciljani nutrijenti. Svi procesori kompanije Hielscher Ultrasonics omogućavaju preciznu postavku amplitude. Sonotrode i booster rogovi su pribor koji omogućava izmjenu amplitude u još širem rasponu. Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i osigurati potrebnu ultrazvučnu intenzivnost za zahtjevne primjene. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano koristiti u radu 24/7.
Precizne postavke amplitude i stalno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera pružaju vam mogućnost da svoje sjemenke obradite najdjelotvornijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna ultrazvučna obrada za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost ultrazvučne opreme Hielscher omogućava rad 24/7 pri velikom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima. Zbog toga je ultrazvučna oprema Hielscher pouzdan radni alat koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakciju.

Jednostavno testiranje procesa bez rizika

Ultrazvučni procesi mogu se potpuno linearno povećavati u razmjeru. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli pomoću laboratorijskog ili stolnog ultrazvučnog uređaja može prenijeti na potpuno isti izlaz uz potpuno iste parametre procesa. Zbog toga je ultrazvučna obrada idealna za testiranje izvodljivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas kako biste saznali kako ultrazvučna obrada (sonikacija) može povećati vašu proizvodnju proteina iz insekata!

Najviši kvalitet – dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj

Kao porodično vlasništvo i porodično vođena kompanija, Hielscher daje prednost najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučni uređaji dizajniraju se, proizvode i temeljito testiraju u našem sjedištu u Teltowu u blizini Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost ultrazvučne opreme Hielscher čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika visokoperformansnih miksera Hielscher.

Tabela u nastavku daje vam orijentacijski prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: