Ultrazvuková extrakce mykoproteinu
Mykoprotein, který naplňuje poptávku po udržitelných a výživných potravinových alternativách, se stal revoluční ingrediencí. Získává se z hub a používá se především k výrobě náhražek masa, často označovaných jako „falešné maso“ („fake meat“). Tento zdroj bílkovin nabízí slibné řešení rostoucí poptávky po rostlinné stravě, neboť poskytuje bohatou texturu podobnou masu a vysokou nutriční hodnotu. K plnému využití potenciálu mykoproteinu se používá pokročilá extrakční technika známá jako sonikace sondového typu. Tato metoda využívá sílu ultrazvukových vln k účinnému uvolnění mykoproteinu z houbových buněk a zajišťuje vysoké výtěžky bílkovin za pozoruhodně krátkou dobu zpracování.
Ultrazvuková extrakce mykoproteinu
Extrakce mykoproteinu začíná kultivací jedlých hub, jako je Fusarium venenatum, v řízených bioreaktorech. Mykoprotein je uzavřen uvnitř těchto houbových buněk, a proto je k uvolnění cenné bílkoviny zapotřebí robustní extrakční metoda. Sonikace sondového typu vyniká jako ideální technika díky své schopnosti vyvolat účinnou dezintegraci buněk. Během tohoto procesu vytváří výkonový ultrazvuk intenzivní kavitační síly, které rozrušují buněčné stěny hub a účinně uvolňují intracelulární obsah včetně bílkovin, lipidů a dalších živin. To nejen zvyšuje účinnost extrakce, ale také zajišťuje zachování integrity a funkčních vlastností bílkoviny.
Použití ultrazvukových vln při extrakci mykoproteinu přináší několik významných výhod. Zaprvé dosahuje rovnoměrné homogenizace, která je zásadní pro vývoj široké škály potravinářských výrobků s rozmanitými texturami a chutěmi. Ať už jde o analogy masa, svačiny bohaté na bílkoviny, nebo bezmléčné náhražky mléka, ultrazvuková sonikace umožňuje konzistentní kvalitu mykoproteinu, a činí z něj tak všestrannou ingredienci v potravinářském průmyslu. Krátká doba zpracování spojená s touto technikou se navíc promítá do vyšší produktivity a nižší spotřeby energie, což je v souladu s cíli udržitelnosti moderní výroby potravin. Ultrazvuková extrakce mykoproteinu nejen uspokojuje rostoucí spotřebitelskou poptávku po rostlinných bílkovinách, ale také otevírá cestu k inovativním a výživným potravinovým řešením.
Ultrazvukový homogenizátor UIP2000hdT (2kW) s kontinuálně míchaným vsádkovým reaktorem
Kinetika uvolňování bílkovin z Fusarium Venenatum sonikací s mletím
zdroj: Prakash et al. 2014
Případová studie – ultrazvukové uvolňování mykoproteinu
Prakash et al. (2014) zkoumali účinky ultrazvukové sonikace na uvolňování mykoproteinu z Fusarium Venenatum. Dosáhli maximální rychlosti uvolňování bílkovin 580μg extrahovaného mykoproteinu během 0,680 min.
Vliv sonikace s metodou mletí na uvolňování bílkovin z Fusarium venenatum
zdroj: Prakash et al. 2014
- Vysoký výtěžek / úplná extrakce
- Vysoká kvalita
- Rychlost
- Šetrnost, netermický proces
- Přesná regulovatelnost
- Nákladová efektivita
- Jednoduchá a bezpečná obsluha
Mykoprotein
Mykoprotein je jednobuněčná bílkovina obsažená v houbách. Díky vysokému obsahu bílkovin a vlákniny je mykoprotein považován za zdravý a udržitelný zdroj nutričně hodnotných aminokyselin. Mykoprotein obvykle obsahuje přibližně 45% bílkovin a 25% vlákniny v sušině. Mykoprotein je bohatý na esenciální aminokyseliny a se složením přibližně 41% celkových bílkovin nabízí podobný obsah bílkovin jako spirulina. Díky tomu je mykoprotein zajímavým zdrojem bílkovin pro vegetariány a vegany. Mykoprotein je bohatý na vlákninu. Jeho vláknina se skládá přibližně z jedné třetiny z chitinu (N-acetylglukosamin) a ze dvou třetin z β-glukanů (1,3-glucan a 1,6-glucan). Díky vysokému obsahu bílkovin a vlákniny je mykoprotein zdravým a udržitelným zdrojem potravy.
(srov. Finnigan et al. 2019)
Ultrazvuková extrakce – princip fungování a výhody
Ultrazvuková extrakce je založena na jevu akustické (ultrazvukové) kavitace. Když jsou výkonné ultrazvukové vlny přeneseny do kapaliny nebo suspenze, střídající se cykly vysokého a nízkého tlaku kapalinu stlačují a rozpínají, čímž v médiu vznikají drobné vakuové bublinky. Tyto vakuové bublinky rostou během několika cyklů vysokého/nízkého tlaku, dokud nedosáhnou bodu, kdy plynová bublina již nemůže absorbovat žádnou další energii. V bodě maximálního růstu bublina během cyklu vysokého tlaku prudce imploduje. Při implozi bubliny vznikají lokálně extrémní podmínky, jako je velmi vysoká teplota a tlaky a odpovídající tlakové a teplotní rozdíly, a také kapalinové proudy o rychlosti až 280m/sec. Tyto intenzivní síly perforují a rozrušují buněčné stěny a podporují přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a okolní kapalinou. Intracelulární materiál, jako jsou bílkoviny, lipidy a další bioaktivní sloučeniny, přechází do kapaliny, z níž jej lze snadno oddělit pro navazující procesy.
Výhody ultrazvukové extrakce mykoproteinu
Ultrazvukem asistovaná extrakce (UAE) je vysoce účinná technika k uvolnění a izolaci intracelulárního materiálu, jako jsou bílkoviny, lipidy a bioaktivní látky (např. vitaminy a polyfenoly). Sonikace představuje intenzifikaci procesu, která zvyšuje přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a kapalinou. Ultrazvuková extrakce vede k vyšším výtěžkům, kratší době zpracování, vynikající kvalitě extraktu a nižším nákladům na zpracování i nižší spotřebě energie.
Ultrazvukové homogenizátory pro zpracování mykoproteinu
Ultrazvukové dezintegrátory buněk a extraktory jsou osvědčenými nástroji v potravinářských provozech. Díky kavitačním vysokým smykovým silám se ultrazvukové přístroje používají k izolaci bioaktivních sloučenin z rostlinného materiálu a k homogenizaci dvou nebo více fází do jednotné směsi.
Hielscher Ultrasonics nabízí široké portfolio vysoce výkonných ultrazvukových přístrojů od laboratorní až po průmyslovou velikost.
Průmyslové sonikátory Hielscher dokážou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200µm lze snadno provozovat nepřetržitě v režimu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici zakázkově upravené ultrazvukové sonotrody. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích.
Standardizace procesu s Hielscher Ultrasonics
Extrakty, které se používají v potravinách nebo léčivech, by měly být vyráběny v souladu se správnou výrobní praxí (GMP) a podle standardizovaných specifikací zpracování. Digitální sonikátory Hielscher Ultrasonics jsou vybaveny inteligentním softwarem, který usnadňuje přesné nastavení a řízení procesu sonikace. Automatický záznam dat ukládá všechny parametry ultrazvukového procesu, jako je ultrazvuková energie (celková a čistá energie), amplituda, teplota a tlak (jsou-li namontována čidla teploty a tlaku), s datem a časovým razítkem na vestavěnou SD kartu. To Vám umožňuje zpětně zkontrolovat každou ultrazvukem zpracovanou šarži. Zároveň je zajištěna reprodukovatelnost a trvale vysoká kvalita produktu.
Níže uvedená tabulka Vám poskytne představu o přibližné kapacitě zpracování našich ultrazvukových přístrojů:
| Objem vsádky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | větší | klastr zařízení UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratorního přes pilotní až po průmyslové měřítko.
Fakta, která stojí za to znát
Co je mykoprotein?
Mykoprotein je takzvaná jednobuněčná bílkovina, což znamená, že pochází z jednobuněčného organismu. V případě mykoproteinu je tímto jednobuněčným organismem houba. Proto je mykoprotein známý také jako houbová bílkovina. Slabika „myko“ je odvozena z řeckého slova „mykes“, které znamená houba.
Pro výrobu mykoproteinu se běžně používá houba Fusarium venenatum. Jde o mikroskopickou houbu rodu Fusarium, která nabízí vysoký obsah bílkovin.
Při komerční výrobě mykoproteinu se spory hub kultivují a fermentují v živném roztoku z glukózy a dalších živin. Následné kroky zpracování zahrnují napařování, chlazení a zmrazení houbové biomasy se sníženým obsahem RNA. Nakonec se získá hmota s vysokým obsahem bílkovin a vlákniny, kterou lze přeměnit na různé potravinářské výrobky, jako jsou náhražky masa nebo potravinářská aditiva. Mykoprotein se používá hlavně k výrobě takzvaného „falešného masa“ („fake meat“), tedy náhražek masa neboli analogů masa.
Jak se mykoprotein vyrábí?
Mykoprotein se vyrábí fermentací specifické houby, obvykle Fusarium venenatum, ve velkých bioreaktorech, kde houba roste a množí se. Houbová biomasa se poté sklidí a mykoprotein se extrahuje metodami, jako je sonikace sondového typu, které rozruší buněčné stěny a uvolní bílkovinu. Ta se následně zpracovává na různé potravinářské výrobky.
Jaké jsou výhody mykoproteinu?
Mykoprotein nabízí několik výhod: je zdrojem potravy s vysokým obsahem bílkovin a nízkým obsahem tuku a cholesterolu, a představuje tak zdravou alternativu k masu. Je bohatý na vlákninu, pomáhá při regulaci hmotnosti a podporuje růst svalů. Výroba mykoproteinu má navíc ve srovnání s tradiční výrobou masa nižší dopad na životní prostředí, protože vyžaduje méně půdy a vody a produkuje méně skleníkových plynů. Je také všestrannou ingrediencí pro výrobu různých náhražek masa, která vychází vstříc rostoucí poptávce po rostlinné stravě.
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.