Zlepšená produkce hmyzích proteinů pomocí ultrazvuku

Hmyz je udržitelným a snadno pěstovatelným zdrojem vysoce kvalitních výživných bílkovin a lipidů. Aby bylo možné oddělit proteiny a lipidy od hmyzu, používá se ultrazvuková extrakce jako vysoce účinná a spolehlivá technologie. Ultrazvuku bylo prokázáno pro vysoké rychlosti extrakce, vysoké výtěžky bílkovin a lipidů a rychlé zpracování vysoce kvalitních složek hmyzu.

Proč extrahovat hmyzí proteiny pomocí výkonného ultrazvuku?

Proteinový extrakt z hmyzu je obvykle považován za kvalitnější než hmyzí moučka, protože obsahuje vyšší procento bílkovin a nižší procento dalších nežádoucích materiálů, jako je chitin a tuky.
Hmyzí moučka se obvykle vyrábí mletím celého hmyzu na prášek, který může obsahovat značné množství nestravitelných materiálů, jako je chitin, exoskelety a další nevýživné složky. Naproti tomu extrakt z hmyzího proteinu se obvykle vyrábí extrakcí proteinu z hmyzu, což má za následek čistší a koncentrovanější proteinový produkt. Bylo prokázáno, že ultrazvuková extrakce je vysoce účinnou výrobní technikou pro vysoce kvalitní hmyzí protein.
Vyšší koncentrace bílkovin v extraktu hmyzího proteinu znamená, že může poskytnout více bílkovin na gram než hmyzí moučka, což z něj činí účinnější zdroj bílkovin. Odstranění nevýživných složek navíc může usnadnit trávení proteinového extraktu z hmyzu a může snížit riziko zažívacích problémů u zvířat a lidí, kteří jej konzumují.
Kromě toho může mít extrakt z hmyzího proteinu jemnější chuť a vůni ve srovnání s hmyzí moučkou, díky čemuž je pro spotřebitele atraktivnější. Má také univerzálnější použití, protože jej lze použít jako přísadu do široké škály potravin a krmiv.
 

Ultrazvuková extrakce hmyzích proteinů

Ultrazvuková extrakce může být snadno implementována do běžného zpracování hmyzí moučky a umožňuje upgrade na konečný produkt. Ultrazvukem extrahovaný hmyzí protein je kvalitnější než hmyzí moučka a nabízí vyšší nutriční hodnoty, vylepšenou chuť a lepší funkce.

Obecný protokol pro extrakci hmyzích proteinů pomocí ultrazvuku typu sondy

Obecný protokol pro extrakci potravinových proteinů z larev mouchy vojáka pomocí ultrazvukové sondy:
Materiály a vybavení:

• Larvy mouchy vojáka nebo jiné druhy hmyzu, jako jsou larvy potemníka moučného (Tenebrio molitor), dospělci cvrčků (Gryllus bimaculatus) a kukly bource morušového (Bombyx mori) – dříve kultivované a sklizené
• ultrazvukový přístroj typu sondy
• Mixér nebo kuchyňský robot
• Destilovaná voda obsahující 9,46 mM kyseliny askorbové nebo jiného rozpouštědla dle výběru
• odstředivka
• Skleněné nebo plastové nádoby
• Filtrační papír nebo síťové filtry

Podrobný návod na extrakci hmyzích bílkovin

1. Příprava larev hmyzu:
   • Sbírejte larvy mouchy vojáka z chovného systému.
   • Larvy důkladně omyjte destilovanou vodou, abyste odstranili veškeré nečistoty nebo nečistoty.
   • Larvy zmrazte při teplotě -20 °C nebo nižší, abyste deaktivovali enzymy a zachovali kvalitu bílkovin.
2. Narušení larev:
   • Zmrazené larvy rozmrazte a přeneste je do mixéru nebo kuchyňského robotu.
   • Přidejte vhodný objem destilované vody nebo tlumivého roztoku, abyste dosáhli požadované koncentrace bílkovin (např. 10 % w/v).
   • Larvy smíchejte nebo zpracujte, dokud nezískáte homogenní kaši.
   • Přeneste kejdu do skleněné nebo plastové nádoby.
3. Odtučnění (volitelné):
   • Odtučnění hmyzí moučky je volitelným krokem, který pomáhá zvýšit výnos a kvalitu bílkovin. Obsah tuku v hmyzí moučce se snižuje úpravou hexanem. Celkově lze říci, že u většiny hmyzích proteinových extraktů určených k lidské spotřebě se doporučuje odtučnění, aby se zvýšila kvalita bílkovin. Konvenční proces odtučňování hexanu je časově náročný. Ultrazvuku může výrazně urychlit odtučnění hmyzí moučky!
4. Ultrazvuku:
   • Ponořte sondu ultrasonicatoru, např. UIP2000hdT, do larvální suspenze.
   • Nastavte parametry ultrazvuku, např. 100% amplitudu a dobu sonikace v souladu s objemem a suspenzí.
   • Aplikujte ultrazvukové vlny na larvální kaši a udržujte konstantní teplotu, aby nedošlo k denaturaci proteinů.
   • Proces ultrazvuku pomáhá při narušování buněk a uvolňování proteinů z larev.
   • Sledujte teplotu během sonikace. Hielscher ultrasonicators jsou vybaveny teplotním senzorem a regulací teploty.
5. Odstřeďování:
   • Po ultrazvuku přeneste sonikovanou larvální suspenzi do centrifugačních zkumavek.
   • Centrifugujte zkumavky vhodnou rychlostí a délkou trvání, aby se oddělil supernatant obsahující protein od pevných zbytků a neporušených buněk.
   • Sbírejte supernatant, který obsahuje extrahované bílkoviny, a přeneste jej do čisté nádoby.
   • Volitelně opakujte krok centrifugace, pokud je to nutné, abyste odstranili všechny zbývající pevné částice. Alternativně lze jako techniku separace proteinů použít filtraci.
6. Analýza a skladování proteinů:
   • Proveďte analýzu proteinů, abyste posoudili kvalitu a složení extrahovaných proteinů.
7. Skladování:
   • Extrahované proteiny skladujte ve vhodných nádobách na chladném, suchém a tmavém místě.

 
Hmyz jako zdroj potravy: Hmyz, jako jsou cvrčci, červi, mouchy a larvy, je bohatý na bílkoviny. Aby bylo možné uspokojit rostoucí poptávku po vysoce kvalitních bílkovinách, je hmyz ceněn jako zdravý, udržitelný a ekologický zdroj bílkovin, který se používá pro lidskou potravu, krmivo pro domácí zvířata a krmivo pro hospodářská zvířata. Hmyz je ektotermní (což znamená, že je studenokrevný a neplýtvá energií na produkci tepla ke zvýšení tělesné teploty), nevyžaduje mnoho prostoru a lze ho krmit pomocí odpadu jako růstového substrátu. Díky tomu jsou hmyzí proteiny a lipidy slibným zdrojem potravy, který může pomoci zaplnit "proteinovou mezeru", kterou je třeba překonat, aby bylo možné nasytit rostoucí světovou populaci a její poptávku po vysoce kvalitních živinách, zejména bílkovinách.
Chov hmyzu: Hmyz se chová na hmyzích farmách, kde se pěstuje v nádobách nebo reaktorech. Vzhledem k tomu, že se jedná o rychle rostoucí organismy, vyžadují relativně nízkou péči, lze je krmit organickým odpadem a rychle se pěstují do sklizně velikosti nebo zralosti. Zejména larvy much, mouční červi a cvrčci se snadno množí. Pokud jde o účinnost, larvy mouchy černého vojáka jsou uznávány pro svou vynikající přeměnu organického odpadu na vysoce kvalitní bílkoviny. To je důvod, proč je moucha Black Soldier také známá jako "královna transformace odpadu" pod chovateli hmyzu.
 
Kroky zpracování hmyzí moučky: Když hmyz dosáhne cílové velikosti nebo stadia, je sklizen. To znamená, že jsou připraveny ke zpracování na potravinářské přísady. Před zpracováním se hmyz promyje vodou, proseje se a skladuje živý při teplotě 4 °C po dobu asi jednoho dne bez jakéhokoli krmiva.
Poté se hmyz uvaří a poté se suší velmi horkým vzduchem nebo zahřátím v nádobě. K usmrcení bakterií je také nutné tepelné zpracování. Nakonec se hmyz rozemele na suchou hmyzí moučku (známou také jako hmyzí mouka). Hmyzí moučku lze použít jako potravinovou přísadu nebo přísadu do krmiv pro zvířata. Aby se však hmyzí moučka zjemnila a vylepšila, extrahují se z ní nejcennější složky, tj. bílkoviny a lipidy. Zvláště čistý hmyzí protein je ceněn jako vysoce výživná složka, která se používá v proteinových tyčinkách, proteinových prášcích a jako přísada do mnoha potravinářských výrobků, jako je pečivo, chipsy, krekry atd.
 
Použijte ultrazvukové extraktory typu sondy k výrobě vysoce kvalitního hmyzího proteinu!
 
Ultrazvuková extrakce vysoce kvalitních proteinů z hmyzu:
Ultrazvuková extrakce se používá k výrobě proteinových prášků, hydrolyzátů a proteinových izolátů z mnoha forem hmyzu, včetně much, červů, brouků, cvrčků a larev. Extrakcí vysoce kvalitních proteinů z hmyzí moučky produkuje ultrazvuku funkční potravinové složky s vynikajícím nutričním profilem.

Výhody ultrazvukové extrakce proteinů z hmyzu

Ultrazvuku je široce používán k extrakci a léčbě proteinů z různých zdrojů, jako jsou rostlinné látky (např. ze sóji, rýže, řepky, slunečnice, dýňových semen atd.), mléčné výrobky (např. syrovátkový proteinový koncentrát (WPC), syrovátkový protein, retentáty mléčných bílkovin, kaseinát vápenatý), řasy (např. mořské řasy), mořské plody (např. vedlejší produkty z ryb a odpad z mořských plodů) a hmyz (např. červi, larvy, mouchy, červi, brouci, cvrčci, švábi atd.).
Jako vysoce účinná a ekologická extrakční technologie si ultrazvuková extrakce hmyzího proteinu našla své místo při výrobě hmyzích proteinových prášků, hydrolyzátů a izolátů. Vzhledem k vysoké spolehlivosti procesu, opakovatelnosti a lineárnímu škálování se ultrazvuku používá k extrakci bílkovin z hmyzu, k úpravě proteinových struktur a ke zlepšení fyzikálně-chemických vlastností proteinu.
Například Mintha et al. (2020) aplikovali ultrazvukovou extrakci na larvy mouchy černého vojáka (H. illucens). Uvádějí, že sonikace zlepšila strukturu proteinů, změnila funkčnost proteinů, a tím prospěšné pro produkci proteinu / hydrolyzátů H. illucens. Zejména, zeta potenciál, dispergovatelnost, a hodnoty thiolu byly zvýšeny ultrazvukem. Kromě toho se po sonikaci snížilo zakalení a velikost částic proteinu. Ultrazvuku významně zvýšil lehkost (L *) proteinových izolátů o x ̄ 7,46% ve srovnání s nesonikovanou kontrolou.

Vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro zpracování hmyzích proteinů

Ultrazvuková extrakce a homogenizace je spolehlivá technologie zpracování, která usnadňuje a urychluje výrobu vysoce kvalitních hmyzích proteinů. Portfolio Hielscher Ultrasonics pokrývá celou řadu od kompaktních laboratorních ultrasonicators až po průmyslové extrakční systémy. Díky tomu vám ve společnosti Hielscher můžeme nabídnout nejvhodnější ultrasonikátor pro vaši předpokládanou procesní kapacitu. Naši dlouholetí zkušení pracovníci vám pomohou od testů proveditelnosti a optimalizace procesů až po instalaci vašeho ultrazvukového systému na úrovni finální výroby.
Díky malé stopě našich ultrazvukových extraktorů a jejich univerzálnosti v možnostech instalace se vejdou i do malých prostor zařízení na zpracování hmyzích proteinů. Ultrazvukové procesory jsou instalovány po celém světě v zařízeních na výrobu potravin a doplňků výživy, jakož i pro výrobu krmiv pro domácí zvířata a hospodářská zvířata. Kromě toho jsou ultrazvukové mixéry s vysokým smykem ideální pro formulaci hmyzích proteinů do lidských potravinových výrobků, stejně jako do krmiva pro domácí zvířata pro doprovodná zvířata a krmiva pro hospodářská zvířata.

Hielscher Ultrasonics – Sofistikované odsávací zařízení

Portfolio produktů Hielscher Ultrasonics pokrývá celou řadu vysoce výkonných ultrazvukových extraktorů od malých až po velké měřítky. Další příslušenství umožňuje snadnou montáž nejvhodnější konfigurace ultrazvukového zařízení pro váš proces zpracování hmyzích proteinů. Optimální nastavení ultrazvuku závisí na předpokládané kapacitě, objemu, surovině, šarži nebo inline procesu a časovém harmonogramu.

Ultrazvuková extrakce hmyzu – Dávkové a inline zpracování

Hielscher ultrasonicators lze použít pro dávkové a kontinuální průtokové zpracování. Ultrazvukové dávkové zpracování je ideální pro testování procesů, optimalizaci a malou až středně velkou úroveň výroby. Pro výrobce produkující velké objemy hmyzích proteinů může být výhodnější inline zpracování. Zatímco dávkování vyžaduje pouze velmi jednoduché nastavení, je časově a pracně náročnější. Proces kontinuálního inline míchání vyžaduje sofistikované nastavení – skládající se z čerpadla, hadic nebo potrubí a nádrží -, ale je efektivnější, rychlejší a vyžaduje výrazně méně práce. Hielscher Ultrasonics má nejvhodnější extrakční nastavení pro váš objem extrakce a cíle procesu.

Ultrazvukové extraktory pro každou kapacitu produktu

Produktová řada Hielscher Ultrasonics pokrývá celé spektrum ultrazvukových procesorů od kompaktních laboratorních ultrasonicators přes stolní a pilotní systémy až po plně průmyslové ultrazvukové procesory s kapacitou pro zpracování nákladních automobilů za hodinu. Kompletní sortiment produktů nám umožňuje nabídnout vám nejvhodnější ultrazvukový extraktor pro vaši surovinu, procesní kapacitu a výrobní cíle.
Ultrazvukové stolní systémy jsou ideální pro testy proveditelnosti a optimalizaci procesů. Lineární škálování založené na zavedených procesních parametrech umožňuje velmi snadno zvýšit zpracovatelské kapacity od menších šarží až po plně komerční výrobu. Up-scaling lze provést buď instalací výkonnější ultrazvukové extrakční jednotky, nebo shlukováním několika ultrasonikátorů paralelně. S UIP16000 nabízí Hielscher nejvýkonnější ultrazvukový extraktor na světě.

Přesně regulovatelné amplitudy pro optimální výsledky

Všechny Hielscher ultrasonicators jsou přesně ovladatelné a tím spolehlivé pracovní koně ve výrobě. Amplituda je jedním z klíčových parametrů procesu, které ovlivňují účinnost a účinnost ultrazvukové extrakce živin z hmyzu.
Hmyzí materiál, jako jsou larvy a mouchy, vyžadují mírnější sonikaci a nastavení nižší amplitudy, zatímco cvrčci a hmyz se silnou skořápkou exoskeletu vyžadují sonikaci při vyšších amplitudách, aby se uvolnily cílové živiny. Všechny procesory Hielscher Ultrasonics umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a posilovací rohy jsou příslušenství, které umožňuje upravit amplitudu v ještě širším rozsahu. Hielscher průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy a dodávat požadovanou ultrazvukovou intenzitu pro náročné aplikace. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7.
Přesné nastavení amplitudy a trvalé sledování parametrů ultrazvukového procesu prostřednictvím inteligentního softwaru vám dává možnost ošetřit semena nejefektivnějšími ultrazvukovými podmínkami. Optimální sonikace pro nejlepší výsledky extrakce!
Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v náročném provozu a v náročných prostředích. Díky tomu je ultrazvukové zařízení Hielscher spolehlivým pracovním nástrojem, který splní vaše požadavky na extrakci.

Snadné a bezrizikové testování procesů

Ultrazvukové procesy lze škálovat zcela lineárně. To znamená, že každý výsledek, kterého jste dosáhli pomocí laboratorního nebo stolního ultrazvuku, lze škálovat na přesně stejný výstup pomocí přesně stejných parametrů procesu. Díky tomu je ultrazvuku ideální pro bezrizikové testování proveditelnosti, optimalizaci procesů a následnou implementaci do komerční výroby. Kontaktujte nás a zjistěte, jak může sonikace zvýšit produkci hmyzího proteinu!

Nejvyšší kvalita – Navrženo a vyrobeno v Německu

Jako rodinný podnik Hielscher upřednostňuje nejvyšší standardy kvality svých ultrazvukových procesorů. Všechny ultrasonicators jsou navrženy, vyrobeny a důkladně testovány v našem sídle v Teltow poblíž Berlína v Německu. Robustnost a spolehlivost ultrazvukového zařízení Hielscher z něj činí pracovního koně ve vaší výrobě. Provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou charakteristikou vysoce výkonných mixérů Hielscher.

Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: