Ultrazvuková extrakce mykoproteinu

Mykoprotein, který splňuje požadavky na udržitelné a výživné alternativy potravin, se ukázal jako revoluční složka získaná z hub a primárně používaná při výrobě náhražek masa, často označovaných jako “falešné maso.” Tento zdroj bílkovin nabízí slibné řešení rostoucí poptávky po rostlinné stravě, poskytuje bohatou texturu podobnou masu a vysokou nutriční hodnotu. K odemknutí potenciálu mykoproteinu se používá pokročilá extrakční technika známá jako sonizace probetype. Tato metoda využívá sílu ultrazvukových vln k účinnému uvolňování mykoproteinu z houbových buněk, což zajišťuje vysoké výnosy bílkovin v pozoruhodně krátké době zpracování.

Ultrazvuková extrakce mykoproteinů

Extrakce mykoproteinů začíná kultivací jedlých hub, jako je Fusarium venenatum, v kontrolovaných bioreaktorech. V těchto houbových buňkách je mykoprotein zapouzdřen, což vyžaduje robustní extrakční metodu k uvolnění cenného proteinu. Sonikace typu sondy vyniká jako ideální technika díky své schopnosti vyvolat silné narušení buněk. Během tohoto procesu ultrazvuk vytváří intenzivní kavitační síly, které rozkládají buněčné stěny hub a účinně uvolňují intracelulární obsah včetně proteinů, lipidů a dalších živin. To nejen zvyšuje účinnost extrakce, ale také zajišťuje zachování integrity a funkčních vlastností proteinu.

Aplikace ultrazvukových vln při extrakci mykoproteinů nabízí několik významných výhod. Za prvé dosahuje rovnoměrné homogenizace, což je zásadní pro vývoj široké škály potravinářských výrobků s rozmanitou texturou a chutí. Ať už se jedná o analogy masa, svačiny bohaté na bílkoviny nebo náhražky mléka bez mléka, ultrazvuku umožňuje konzistentní kvalitu mykoproteinu, což z něj činí všestrannou přísadu v potravinářském průmyslu. Rychlá doba zpracování spojená s touto technikou se navíc promítá do vyšší produktivity a snížené spotřeby energie, což je v souladu s cíli udržitelnosti moderní výroby potravin. Ultrazvuková extrakce mykoproteinů nejen uspokojuje rostoucí poptávku spotřebitelů po rostlinných bílkovinách, ale také dláždí cestu pro inovativní a výživná potravinová řešení.

Kinetika uvolňování bílkovin z Fusarium Venenatum sonikací s mletím
zdroj: Prakash et al. 2014

Případová studie – Ultrazvukové uvolňování mykoproteinů

Prakash et al. (2014) zkoumali účinky ultrazvuku na uvolňování mykoproteinu z Fusarium Venenatum. Dosáhli maximální rychlosti uvolňování proteinu 580 μg extrahovaného mykoproteinu během 0,680 min.

Vliv sonikace s mletí metodou mletí na uvolňování bílkovin Fusarium venenatum
zdroj: Prakash et al. 2014

mykoprotein

Mykoprotein je jednobuněčný protein přítomný v houbách. Mykoprotein nabízí vysoké množství bílkovin a vlákniny a je považován za zdravý a udržitelný zdroj nutričně hodnotných aminokyselin. Mykoprotein obvykle obsahuje asi 45 % bílkovin a 25 % vlákniny v sušině. Mykoprotein je bohatý na esenciální aminokyseliny a se složením cca 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 obsahuje přibližně jednu třetinu chitinu (N-acetylglukosamin) a dvě třetiny β-glukanů (1,3-glukan a 1,6-glukan). 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 silné ultrazvukové vlny spojeny do kapaliny nebo suspenze, střídání vysokotlakých a nízkotlakých cyklů stlačuje a rozpíná kapalinu a vytváří v médiu nepatrné vakuové bubliny. Tyto vakuové bubliny rostou v několika vysokotlakých/nízkotlakých cyklech, dokud nedosáhnou bodu, kdy plynová bublina nemůže absorbovat žádnou další energii. V bodě maximálního růstu bublina během vysokotlakého cyklu prudce imploduje. Při implozi bublin dochází lokálně k extrémním podmínkám, jako jsou velmi vysoké teploty, tlaky a odpovídající tlakové a teplotní rozdíly, jakož i trysky kapaliny s rychlostí až 280 m/s. Tyto intenzivní síly perforují a rozbíjejí buněčné stěny a podporují přenos hmoty mezi vnitřkem článku a okolní kapalinou. Intracelulární materiál, jako jsou proteiny, lipidy a další bioaktivní sloučeniny, se přenáší do kapaliny, odkud jej lze snadno oddělit pro následné procesy.

Výhody ultrazvukové extrakce mykoproteinů

Ultrazvukem asistovaná extrakce (UAE) je vysoce účinná technika pro uvolňování a izolaci intracelulárního materiálu, jako jsou proteiny, lipidy a bioaktivní látky (např. vitamíny a polyfenoly). Sonifikace je proces intenzifikace, který zvyšuje přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a kapalinou. Ultrazvuková extrakce má za následek vyšší výnosy, zkrácení doby zpracování, vynikající kvalitu extraktu a snížení nákladů na zpracování a nižší spotřebu energie.

Ultrazvukové homogenizátory pro zpracování mykoproteinů

Ultrazvukové buněčné disruptory a extraktory jsou dobře zavedenými nástroji v potravinářských zařízeních. Poskytují kavitační vysoké smykové síly, ultrasonicators se 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.
Hielscher průmyslové sonikátory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v náročném provozu a v náročných prostředích.

Standardizace procesů 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. Hielscher Ultrazvukové digitální sonikátory přicházejí s inteligentním softwarem, který usnadňuje přesné nastavení a ovládání procesu sonikace. Automatický záznam dat zapisuje všechny parametry ultrazvukového procesu, jako je ultrazvuková energie (celková a čistá energie), amplituda, teplota, tlak (pokud jsou namontovány snímače teploty a tlaku) s datem a časem stamp na vestavěnou SD kartu. To vám umožní revidovat každou ultrazvukem zpracovanou šarži. Současně je zajištěna reprodukovatelnost a trvale vysoká kvalita výrobků.

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