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.

Ultrazvukový extraktor UIP2000hdT (2kW) se vsádkovým reaktorem pro extrakci hmyzího proteinu
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
-
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.
-
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.
-
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!
-
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.
-
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.
-
Analýza a skladování proteinů:
- Proveďte analýzu proteinů, abyste posoudili kvalitu a složení extrahovaných proteinů.
-
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:
Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
---|---|---|
1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 až 20 L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
10 až 100 L | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
15 až 150 L | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
Není k dispozici | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |

Ultrazvukový extrakční systém UIP4000hdT pro izolaci vysoce kvalitních bílkovin z hmyzu.
Fakta, která stojí za to vědět
entomofágie
Použití hmyzu jako výživné směsi ke krmení lidí a zvířat se nazývá "entomofágie". Oxfordský online slovník definuje termín "entomofágie" jako "praxi pojídání hmyzu, zejména lidmi". Vzhledem k tomu, že hmyz je udržitelným zdrojem bohatým na vysoce kvalitní bílkoviny a lipidy, hmyz, jako jsou cvrčci, mouchy, larvy, červi, červi, brouci a švábi, se pěstuje a zpracovává za účelem výroby bílkovin a mastných kyselin pro lidskou a zvířecí výživu.
Hmyz jako zdroj výživných bílkovin
Hmyz je známý jako zdroj vysoce kvalitních bílkovin, které obsahují mnoho esenciálních aminokyselin. Proto se mnoho cvrčků, kobylek, brouků, můr, červů, much a různého dalšího hmyzu chová k produkci bílkovin pro lidskou a zvířecí spotřebu. Kromě toho, že je hmyz bohatý na bílkoviny, je také významným zdrojem mastných kyselin, minerálních látek (např. železa, zinku, draslíku, selenu a mědi) a vitamínů (většinou vitamínů skupiny B). Například hmyz, jako jsou cvrčci a mouční červi, má vysoké koncentrace kompletních bílkovin, vitaminu B12, riboflavinu a vitaminu A.
Na rozdíl od produktů živočišného původu obsahuje hmyz také vlákninu. Hmyzí vlákno se nachází hlavně ve formě chitinu, který je základním stavebním kamenem exoskeletu.
Běžně chovaný hmyz pro produkci bílkovin jsou následující druhy:
- Potemník moučný (Tenebrio Molitor L.) je larvární forma druhu prahlečů (Coleoptera). Optimální inkubační teplota je 25 ̊C – 27 ̊C a jeho embryonální vývoj trvá 4 – 6 dní. Má dlouhou larvární periodu asi půl roku s optimální teplotou a nízkou vlhkostí končí. Obsah bílkovin v larvách a dospělcích Tenebrio Molitor je 46,44 % a 63,34 %.
- Cvrček domácí (Acheta domesticus) je nejběžnějším druhem cvrčka používaným k lidské spotřebě. Cvrček je známý jako jeden z nejvýživnějších jedlých druhů hmyzu. Cvrčci mohou být konzumováni nasucho pražení, pečení, smažení, vaření nebo použiti jako přísada do potravin. K začlenění cvrčků do funkčních potravin, potravinářských receptur nebo receptů se používá cvrččí mouka nebo mouka. Kriketová moučka je prášek ze sušených a jemně mletých cvrčků. Cvrčci rychle dospívají a obvykle dorostou během 3-4 týdnů. Jednotlivá samice může naklást 1 200 až 1 500 vajíček za 3-4 týdny. Díky rychlému a jednoduchému pěstování jsou cvrčci chováni pro lidskou výživu i jako potravu pro zvířata. Cvrčci jsou obvykle zabíjeni hlubokým zmrazením, kdy necítí žádnou bolest a před neurologickou smrtí jsou pod sedativy.
- Moucha černého vojáka (Hermetia illucens) je běžná a rozšířená moucha z čeledi Stratiomyidae. Mouchy černého vojáka jsou široce chovány díky svému výjimečně vysokému obsahu bílkovin a nízkým nárokům během chovných a růstových fází. Vyžadují velmi málo zdrojů, což umožňuje efektivní zpracování biologického odpadu. Larvy mouchy černého vojáka (BSFL) obsahují až 43 % bílkovin, 35 % mastných kyselin a jsou bohaté na vápník a další mikroživiny. Vzhledem k tomu, že larvy mají nejvyšší obsah bílkovin, chovají se mouchy černého vojáka pouze po dobu cca. 18 dní, dokud nedosáhnou stadia larev a poté jsou sklizeny. Celý životní cyklus mouchy černého vojáka je krátký pouze 6 týdnů.
Přečtěte si více o výhodách ultrazvukové extrakce proteinu z larev mouchy vojáka!
Larvy mouchy černého vojáka (Hermetia illucens) byly také úspěšně využity jako zdroj lipidů, které byly následně využity nanoemulgované ultrazvukem.

Vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k pilot a industriální škála.
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 vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.