Ultrazvučna ekstrakcija mikoproteina
Ispunjavajući zahtjeve za održivim i hranljivim alternativama hrane, mikoprotein se pojavio kao revolucionarni sastojak, izveden iz gljiva i prvenstveno korišten u stvaranju nadomjestaka za meso, koji se često nazivaju “lažno meso.” Ovaj izvor proteina nudi obećavajuće rješenje za rastuću potražnju za biljnom ishranom, pružajući bogatu teksturu nalik mesu i visoku nutritivnu vrijednost. Da bi se otkrio potencijal mikoproteina, koristi se napredna tehnika ekstrakcije poznata kao sonikacija probetipa. Ova metoda koristi moć ultrazvučnih talasa za efikasno oslobađanje mikoproteina iz gljivičnih ćelija, osiguravajući visoke prinose proteina u izuzetno kratkom vremenu obrade.
Ultrazvučna ekstrakcija mikoproteina
Ekstrakcija mikoproteina počinje uzgojem jestivih gljiva, kao što je Fusarium venenatum, u kontroliranim bioreaktorima. Unutar ovih gljivičnih ćelija, mikoprotein je inkapsuliran, što zahtijeva robusnu metodu ekstrakcije kako bi se oslobodio vrijedan protein. Sonikacija sondom se ističe kao idealna tehnika zbog svoje sposobnosti da izazove snažan poremećaj ćelija. Tokom ovog procesa, moćni ultrazvuk stvara intenzivne sile kavitacije koje razbijaju ćelijske zidove gljivica, efikasno oslobađajući unutarćelijski sadržaj uključujući proteine, lipide i druge hranljive materije. Ovo ne samo da poboljšava efikasnost ekstrakcije, već i osigurava očuvanje integriteta i funkcionalnih svojstava proteina.
Primjena ultrazvučnih valova u ekstrakciji mikoproteina nudi nekoliko značajnih prednosti. Prvo, postiže ujednačenu homogenizaciju, što je ključno za razvoj širokog spektra prehrambenih proizvoda različitih tekstura i okusa. Bilo da se radi o analogima mesa, grickalicama bogatim proteinima ili zamjenama za mlijeko bez mliječnih proizvoda, ultrazvuk omogućava dosljedan kvalitet mikoproteina, što ga čini raznovrsnim sastojkom u prehrambenoj industriji. Uz to, brzo vrijeme obrade povezano s ovom tehnikom dovodi do veće produktivnosti i smanjene potrošnje energije, usklađujući se s ciljevima održivosti moderne proizvodnje hrane. Ultrazvučna ekstrakcija mikoproteina ne samo da zadovoljava rastuću potražnju potrošača za biljnim proteinima, već utire put inovativnim i hranjivim rješenjima za hranu.
Ultrazvučni homogenizator UIP2000hdT (2kW) sa kontinuiranim mešanjem šaržnog reaktora
Kinetika oslobađanja proteina iz Fusarium Venenatum ultrazvukom uz mljevenje
izvor: Prakash et al. 2014
Studija slučaja – Ultrazvučno oslobađanje mikoproteina
Prakash et al. (2014) istraživali su efekte ultrazvučne obrade na oslobađanje mikoproteina iz Fusarium Venenatum. Postigli su maksimalnu brzinu oslobađanja proteina od 580 μg ekstrahiranog mikoproteina u roku od 0,680 min.
Utjecaj sonikacije s metodom mljevenja na oslobađanje proteina Fusarium venenatum
izvor: Prakash et al. 2014
- Visok prinos / potpuna ekstrakcija
- Visoka kvaliteta
- rapid
- blage, netermalne
- Precizno kontrolisan
- Isplativo
- Jednostavan i siguran za rad
mikoprotein
Mikoprotein je jednoćelijski protein prisutan u gljivama. Nudeći veliku količinu proteina i vlakana, mikoprotein se smatra zdravim i održivim izvorom nutritivno vrijednih aminokiselina. Mikoprotein obično sadrži oko 45% proteina i 25% vlakana po suvoj težini. Mikoprotein je bogat esencijalnim aminokiselinama i sa sastavom od cca. 41% ukupnih proteina nudi sličan sadržaj proteina kao i spirulina. Ovo čini mikoprotein zanimljivim izvorom proteina za vegetarijance i vegane. Mikoprotein je bogat vlaknima. Njegov sadržaj vlakana se sastoji od cca. jedna trećina hitina (N-acetilglukozamin) i dvije trećine β-glukana (1,3-glukan i 1,6-glukan). Nudeći visok sadržaj proteina i vlakana, mikoprotein je zdrav i održiv izvor hrane.
(usp. Finnigan et al. 2019.)
ultrazvučna ekstrakcija – Princip rada i prednosti
Ultrazvučna ekstrakcija se zasniva na fenomenu akustične (ultrazvučne) kavitacije. Kada su snažni ultrazvučni talasi spojeni u tečnost ili kašu, naizmenični ciklusi visokog i niskog pritiska komprimuju i šire tečnost stvarajući sitne vakuumske mehuriće u medijumu. Ti vakuumski mehurići rastu tokom nekoliko ciklusa visokog/niskog pritiska sve dok ne dostignu tačku kada mehur gasa ne može da apsorbuje dalju energiju. U tački maksimalnog rasta, mjehurić implodira nasilno tokom ciklusa visokog pritiska. Tokom implozije mjehurića javljaju se lokalno ekstremni uvjeti kao što su vrlo visoka temperatura, pritisci i odgovarajuće razlike tlaka i temperature, kao i mlazovi tekućine do 280 m/sec. Ove intenzivne sile perforiraju i razbijaju ćelijske zidove i pospešuju prenos mase između unutrašnjosti ćelije i okolne tečnosti. Intracelularni materijal kao što su proteini, lipidi i druga bioaktivna jedinjenja se prenose u tečnost odakle se lako mogu odvojiti za nizvodne procese.
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije mikoproteina
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) je visoko efikasna tehnika za oslobađanje i izolaciju unutarćelijskog materijala kao što su proteini, lipidi i bioaktivne supstance (npr. vitamini i polifenoli). Sonifikacija je intenziviranje procesa, koji povećava prijenos mase između unutrašnjosti ćelije i tekućine. Ultrazvučna ekstrakcija rezultira većim prinosima, skraćenim vremenom obrade, vrhunskim kvalitetom ekstrakta i smanjenim troškovima obrade i manjom potrošnjom energije.
Ultrazvučni homogenizatori za obradu mikoproteina
Ultrazvučni disruptori i ekstraktori ćelija su dobro poznati alati u postrojenjima za preradu hrane. Pružajući kavitacijske velike smične sile, ultrazvučni aparati se koriste za izolaciju bioaktivnih spojeva iz biljnog materijala i za homogenizaciju dvije ili više faza u jednoličnu smjesu.
Hielscher Ultrasonics nudi širok portfelj ultrasonikatora visokih performansi od laboratorijskih do industrijskih veličina.
Hielscher industrijski sonikatori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Standardizacija procesa sa Hielscher Ultrasonics
Ekstrakti, koji se koriste u hrani ili farmaceutskim proizvodima, treba da se proizvode u skladu sa dobrom proizvođačkom praksom (GMP) i prema standardizovanim specifikacijama za preradu. Hielscher Ultrasonics digitalni sonikatori dolaze s inteligentnim softverom, koji olakšava precizno postavljanje i kontrolu procesa sonikacije. Automatsko snimanje podataka zapisuje sve ultrazvučne parametre procesa kao što su ultrazvučna energija (ukupna i neto energija), amplituda, temperatura, pritisak (kada su senzori temperature i pritiska montirani) sa datumom i vremenskom oznakom na ugrađenoj SD kartici. Ovo vam omogućava da revidirate svaku ultrazvučno obrađenu seriju. Istovremeno se osigurava ponovljivost i kontinuirano visok kvalitet proizvoda.
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 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od lab to pilot i industrijski skala.
Činjenice koje vrijedi znati
Šta je mikoprotein?
Mikoprotein je takozvani jednoćelijski protein, što znači da je izveden iz jednoćelijskog organizma. Za mikoprotein, jednoćelijski organizam je gljiva. Stoga je mikoprotein poznat i kao gljivični protein. Slog “myco” potiče od grčke riječi "mykes", što znači gljiva.
Za proizvodnju mikoproteina, Fusarium venenatum je najčešće korištena gljiva. To je mikrogljiva iz roda Fusarium i nudi visok sadržaj proteina.
Kako bi se komercijalno proizveli mikoprotein, spore gljiva se uzgajaju i fermentiraju u bujonu glukoze i drugih hranjivih tvari. Naredni koraci obrade uključuju paru, hlađenje i zamrzavanje gljivične biomase smanjene RNA. Konačno se dobija masa bogata proteinima i vlaknima, koja se može transformisati u različite prehrambene proizvode kao što su zamene za meso ili aditivi za hranu. Mikoprotein se uglavnom koristi za proizvodnju takozvanog “lažnog mesa”, koje su zamjene za meso ili analozi mesa.
Kako se proizvodi mikoprotein?
Mikoprotein se proizvodi fermentacijom specifične gljive, tipično Fusarium venenatum, u velikim bioreaktorima gdje gljiva raste i umnožava se. Biomasa gljivica se zatim sakuplja, a mikoprotein se ekstrahuje metodama kao što je sonikacija probe tipa da bi se razbili ćelijski zidovi i oslobodio protein, koji se zatim prerađuje u različite prehrambene proizvode.
Koje su prednosti mikoproteina?
Mikoprotein nudi nekoliko prednosti, uključujući izvor hrane sa visokim sadržajem proteina, malo masti i holesterola, što ga čini zdravom alternativom mesu. Bogat je dijetalnim vlaknima, pomaže u kontroli težine i podržava rast mišića. Osim toga, proizvodnja mikoproteina ima manji utjecaj na okoliš u usporedbi s tradicionalnom proizvodnjom mesa, zahtijeva manje zemlje, vode i emituje manje stakleničkih plinova. Također pruža svestrani sastojak za stvaranje raznih zamjena za meso, zadovoljavajući rastuću potražnju za biljnom ishranom.
Literatura / Reference
- Prakash P.; Namasivayam S.K.R. (2014): Evaluation of Protein Release Rate from Mycoprotein – Fusarium Venenatum by Cell Disruption Method. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Vol 6, Issue 7, 2014. 491-493.
- Wan M. F. B. W. Nawawi, Mitchell Jones, Richard J. Murphy, Koon-Yang Lee, Eero Kontturi, Alexander Bismarck (2020): Nanomaterials Derived from Fungal Sources – Is It the New Hype? Biomacromolecules 21, 2020. 30-55.
- J. Lonchamp, M. Akintoye, P. S. Clegg, S. R. Euston (2020): Sonicated extracts from the Quorn fermentation co-product as oil-lowering emulsifiers and foaming agents. European Food Research and Technology (2020) 246:767–780.
- Tim JA Finnigan, Benjamin T Wall, Peter J Wilde, Francis B Stephens, Steve L Taylor, Marjorie R Freedman (2019): Mycoprotein: The Future of Nutritious Nonmeat Protein, a Symposium Review. Current Developments in Nutrition, June 2019.