Forbedret produktion af insektprotein med ultralyd

Insekter er en bæredygtig kilde til ernæringsproteiner og lipider af høj kvalitet og er nemme at opdrætte. Til at adskille proteiner og lipider fra insekterne anvendes ultralydsekstraktion som en yderst effektiv og pålidelig teknologi. Sonikering har vist sig at give høje ekstraktionsrater, høje protein- og lipidudbytter samt hurtig forarbejdning af insektbaserede ingredienser af førsteklasses kvalitet.

Hvorfor ekstrahere insektproteiner med højintensiv ultralyd?

Insektproteinekstrakt anses typisk for at være af højere kvalitet end insektmel, fordi det indeholder en højere procentdel protein og en lavere procentdel af andre uønskede materialer såsom kitin og fedtstoffer.
Insektmel fremstilles typisk ved at male hele insekter til et pulver, som kan indeholde en betydelig mængde ufordøjelige materialer såsom kitin, eksoskeletter og andre komponenter uden næringsværdi. Insektproteinekstrakt fremstilles derimod typisk ved at ekstrahere proteinet fra insekterne, hvilket resulterer i et renere og mere koncentreret proteinprodukt. Ultralydsekstraktion har vist sig at være en yderst effektiv produktionsteknik til insektprotein af høj kvalitet.
Den højere proteinkoncentration i insektproteinekstrakt betyder, at det kan levere mere protein pr. gram end insektmel, hvilket gør det til en mere effektiv proteinkilde. Desuden kan fjernelsen af komponenter uden næringsværdi gøre insektproteinekstrakt lettere fordøjeligt og kan reducere risikoen for fordøjelsesproblemer hos dyr og mennesker, der indtager det.
Derudover kan insektproteinekstrakt have en mildere smag og lugt sammenlignet med insektmel, hvilket gør det mere tiltalende for forbrugerne. Det har også mere alsidige anvendelsesmuligheder, da det kan bruges som ingrediens i en lang række fødevare- og foderprodukter.
 

Ultralydsekstraktion af insektproteiner

Ultralydsekstraktion kan nemt integreres i den sædvanlige forarbejdning af insektmel og gør det muligt at forbedre slutproduktet. Insektprotein ekstraheret med ultralyd er af højere kvalitet end insektmel og giver højere næringsværdi, forbedret smag og bedre funktionelle egenskaber.

Generel protokol til ekstraktion af insektprotein med et ultralydsapparat med sonde

generel protokol til ekstraktion af proteiner af fødevarekvalitet fra soldaterfluelarver ved hjælp af en ultralydssonde:
Materialer og udstyr:

• Soldaterfluelarver eller andre insektarter såsom melormelarver (Tenebrio molitor), voksne fårekyllinger (Gryllus bimaculatus) og silkeormepupper (Bombyx mori) – tidligere opdrættet og høstet
• Ultralydsapparat med sonde
• Blender eller foodprocessor
• Destilleret vand indeholdende 9,46 mM ascorbinsyre eller et andet opløsningsmiddel efter eget valg
• Centrifuge
• Glas- eller plastbeholdere
• Filterpapir eller netfiltre

Trinvis vejledning til ekstraktion af insektprotein

1. Klargøring af insektlarver:
   • Høst soldaterfluelarverne fra opdrætssystemet.
   • Vask larverne grundigt med destilleret vand for at fjerne eventuelle rester eller urenheder.
   • Frys larverne ved -20°C eller lavere for at deaktivere enzymer og bevare proteinkvaliteten.
2. Disruption af larver:
   • Optø de frosne larver, og overfør dem til en blender eller foodprocessor.
   • Tilsæt et passende volumen destilleret vand eller bufferopløsning for at opnå en ønsket proteinkoncentration (f.eks. 10% w/v).
   • Blend eller bearbejd larverne, indtil der opnås en homogen opslæmning.
   • Overfør opslæmningen til en glas- eller plastbeholder.
3. Affedtning (valgfrit):
   • Affedtning af insektmelet er et valgfrit trin, der bidrager til at øge proteinudbyttet og proteinkvaliteten. Insektmelets fedtindhold reduceres ved behandling med hexan. Generelt anbefales affedtning af de fleste insektproteinekstrakter til konsum for at forbedre proteinkvaliteten. Den konventionelle affedtningsproces med hexan er tidskrævende. Sonikering kan fremskynde affedtningen af insektmel betydeligt!
4. Sonikering:
   • Nedsænk sonden på ultralydsapparatet, f.eks. UIP2000hdT, i larveopslæmningen.
   • Indstil ultralydsapparatets parametre, f.eks. 100% amplitude og sonikeringstid, i overensstemmelse med volumenet og opslæmningen.
   • Påfør larveopslæmningen ultralydsbølger, mens temperaturen holdes konstant for at undgå denaturering af proteiner.
   • Sonikeringsprocessen bidrager til at bryde cellerne op og frigive proteinerne fra larverne.
   • Overvåg temperaturen under sonikeringen. Hielscher ultralydsapparater er udstyret med en temperatursensor og temperaturstyring.
5. Centrifugering:
   • Efter sonikeringen overføres den sonikerede larveopslæmning til centrifugerør.
   • Centrifugér rørene ved en passende hastighed og i et passende tidsrum for at adskille den proteinholdige supernatant fra faste rester og intakte celler.
   • Opsaml supernatanten, som indeholder de ekstraherede proteiner, og overfør den til en ren beholder.
   • Gentag eventuelt centrifugeringstrinnet, hvis det er nødvendigt for at fjerne eventuelle resterende faste partikler. Alternativt kan filtrering anvendes som teknik til proteinseparation.
6. Proteinanalyse og opbevaring:
   • Udfør en proteinanalyse for at vurdere de ekstraherede proteiners kvalitet og sammensætning.
7. Opbevaring:
   • Opbevar de ekstraherede proteiner i egnede beholdere på et køligt, tørt og mørkt sted.

 
Insekter som fødevarekilde: Insekter såsom fårekyllinger, orme, fluer og larver er rige på proteiner. For at imødekomme den stigende efterspørgsel efter proteiner af høj kvalitet er insekter blevet værdsat som en sund, bæredygtig og miljøvenlig proteinkilde, der anvendes til fødevarer, kæledyrsfoder og foder til husdyr. Insekter er ektoterme (hvilket betyder, at de er koldblodede og ikke spilder energi på at producere varme for at øge deres kropstemperatur), de kræver ikke meget plads, og de kan fodres med affald som vækstsubstrat. Dette gør insektproteiner og lipider til en lovende fødevarekilde, som kan bidrage til at udfylde det “proteingab”, der skal overvindes for at brødføde en voksende verdensbefolkning og imødekomme dens efterspørgsel efter næringsstoffer af høj kvalitet, især protein.
Insektopdræt: Insekter opdrættes på insektfarme, hvor de vokser i beholdere eller reaktorer. Med den fordel, at de er hurtigtvoksende organismer, kræver de relativt lidt pleje, kan fodres med organisk affald og når hurtigt høststørrelse eller modenhed. Især fluelarver, melorme og fårekyllinger er nemme at opdrætte. Hvad angår effektivitet, er larverne af den sorte soldaterflue anerkendt for deres fremragende omdannelse af organisk affald til protein af høj kvalitet. Derfor er den sorte soldaterflue også kendt som “dronningen af affaldsomdannelse” blandt insektopdrættere.
 
Forarbejdningstrin for insektmel: Når insekterne har nået den ønskede størrelse eller det ønskede udviklingsstadium, høstes de. Det betyder, at de er klar til at blive forarbejdet til fødevareingredienser. Før forarbejdningen vaskes insekterne i vand, sigtes og opbevares levende ved 4℃ i omkring en dag uden foder.
Derefter koges insekterne og tørres så med meget varm luft eller ved opvarmning i en beholder. Varmebehandling er også nødvendig for at dræbe bakterier. Til sidst males insekterne til tørt insektmel (også kendt som insektmel). Insektmelet kan anvendes som fødevareingrediens eller tilsætningsstof i dyrefoder. For at raffinere og forbedre insektmelet ekstraheres de mest værdifulde ingredienser, dvs. proteiner og lipider. Især rent insektprotein værdsættes som en meget næringsrig ingrediens, der anvendes i proteinbarer, proteinpulvere og som tilsætningsstof i mange fødevarer såsom bagværk, chips, kiks osv.
 
Brug ultralydsekstraktorer med sonde til at producere insektprotein af høj kvalitet!
 
Ultralydsekstraktion af proteiner af høj kvalitet fra insekter:
Ultralydsekstraktion anvendes til at producere proteinpulvere, hydrolysater og proteinisolater fra mange insektformer, herunder fluer, orme, tæger, fårekyllinger og larver. Ved at ekstrahere proteiner af høj kvalitet fra insektmel producerer sonikering funktionelle fødevareingredienser med en overlegen ernæringsprofil.

Fordele ved ultralydsekstraktion af protein fra insekter

Sonikering anvendes i vid udstrækning til at ekstrahere og behandle proteiner fra forskellige kilder såsom plantematerialer (f.eks. soja, ris, raps, solsikke, græskarkerner osv.), mejeriprodukter (f.eks. valleproteinkoncentrat (WPC), valleprotein, mælkeproteinretentater, calciumkaseinat), alger (f.eks. tang), fisk og skaldyr (f.eks. fiskebiprodukter og affald fra fisk og skaldyr) og insekter (f.eks. orme, larver, fluer, maddiker, biller, fårekyllinger, kakerlakker osv.).
Som en yderst effektiv og grøn ekstraktionsteknologi har ultralydsekstraktion af insektprotein fundet sin plads i produktionen af insektproteinpulvere, hydrolysater og isolater. På grund af høj procespålidelighed, gentagelighed og lineær opskalering anvendes sonikering til at ekstrahere protein fra insekter, modificere proteinstrukturer og forbedre proteiners fysisk-kemiske egenskaber.
For eksempel anvendte Mintha et al. (2020) ultralydsekstraktion på larver af den sorte soldaterflue (H. illucens). De rapporterer, at sonikering forbedrede proteinstrukturen, ændrede proteinets funktionalitet og dermed var gavnlig for produktionen af protein / hydrolysater fra H. illucens. Især zetapotentiale, dispergerbarhed og thiolværdier blev øget ved sonikering. Desuden faldt proteinets turbiditet og partikelstørrelse efter sonikering. Sonikering øgede proteinisolaternes lyshed (L*) betydeligt med x ¯ 7,46% sammenlignet med den ikke-sonikerede kontrol.

Højtydende ultralydsapparater til forarbejdning af insektprotein

Ultralydsekstraktion og homogenisering er en pålidelig forarbejdningsteknologi, der letter og fremskynder produktionen af insektproteiner af høj kvalitet. Hielscher Ultrasonics’ produktsortiment dækker hele spektret fra kompakte ultralydsapparater til laboratorier til industrielle ekstraktionssystemer. Dermed kan vi hos Hielscher tilbyde dig det bedst egnede ultralydsapparat til din planlagte proceskapacitet. Vores medarbejdere med mange års erfaring hjælper dig fra gennemførlighedstest og procesoptimering til installation af dit ultralydssystem på det endelige produktionsniveau.
Vores ultralydsekstraktorers lille pladsbehov og deres alsidige installationsmuligheder gør, at de også passer ind i anlæg til forarbejdning af insektprotein med begrænset plads. Ultralydsprocessorer er installeret verden over i anlæg til produktion af fødevarer og kosttilskud samt til produktion af kæledyrsfoder og foder til husdyr. Desuden er ultralydsblandere med høj forskydning ideelle til at formulere insektproteiner til fødevarer til mennesker samt til kæledyrsfoder til selskabsdyr og foder til landbrugsdyr.

Hielscher Ultrasonics – Avanceret ekstraktionsudstyr

Hielscher Ultrasonics’ produktsortiment dækker hele spektret af højtydende ultralydsekstraktorer fra lille til stor skala. Ekstra tilbehør gør det nemt at sammensætte den bedst egnede konfiguration af ultralydsudstyr til din insektproteinproces. Den optimale ultralydsopsætning afhænger af den planlagte kapacitet, volumenet, råmaterialet, batch- eller inlineprocessen og tidsplanen.

Ultralydsekstraktion fra insekter – Batch- og inlineforarbejdning

Hielscher ultralydsapparater kan anvendes til batchforarbejdning og kontinuerlig gennemstrømningsforarbejdning. Batchforarbejdning med ultralyd er ideel til procestest, optimering og produktion i lille til mellemstor skala. Ved produktion af store mængder insektproteiner kan inlineforarbejdning være mere fordelagtig. Selvom batchforarbejdning kun kræver en meget enkel opsætning, er den mere tids- og arbejdskrævende. En kontinuerlig inlineblandeproces kræver en avanceret opsætning – bestående af en pumpe, slanger eller rør og tanke – men er mere effektiv, hurtigere og kræver betydeligt mindre arbejdskraft. Hielscher Ultrasonics har den bedst egnede ekstraktionsopsætning til dit ekstraktionsvolumen og dine procesmål.

Ultralydsekstraktorer til enhver produktionskapacitet

Hielscher Ultrasonics’ produktsortiment dækker hele spektret af ultralydsprocessorer fra kompakte ultralydsapparater til laboratorier over bord- og pilotsystemer til fuldt industrielle ultralydsprocessorer med kapacitet til at behandle hele lastbillæs i timen. Det komplette produktsortiment gør det muligt for os at tilbyde dig den bedst egnede ultralydsekstraktor til dit råmateriale, din proceskapacitet og dine produktionsmål.
Ultralydssystemer til bordopstilling er ideelle til gennemførlighedstest og procesoptimering. Lineær opskalering baseret på etablerede procesparametre gør det meget nemt at øge forarbejdningskapaciteten fra mindre partier til fuldt kommerciel produktion. Opskalering kan foretages enten ved at installere en kraftigere ultralydsekstraktorenhed eller ved at samle flere ultralydsapparater i en parallel klynge. Med UIP16000 tilbyder Hielscher verdens kraftigste ultralydsekstraktor.

Præcist regulerbare amplituder for optimale resultater

Alle Hielscher ultralydsapparater kan reguleres præcist og er dermed pålidelige arbejdsheste i produktionen. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, der påvirker effektiviteten og virkningen af ultralydsekstraktion af næringsstoffer fra insekter.
Insektmateriale såsom larver og fluer kræver mildere sonikering og lavere amplitudeindstillinger, mens fårekyllinger og insekter med en tyk eksoskeletskal kræver sonikering ved højere amplituder for at frigive de ønskede næringsstoffer. Alle Hielscher Ultrasonics’ processorer muliggør præcis indstilling af amplituden. Sonotroder og forstærkerhorn er tilbehør, der gør det muligt at ændre amplituden inden for et endnu bredere område. Hielscher industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder og den nødvendige ultralydsintensitet til krævende anvendelser. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift.
Præcise amplitudeindstillinger og permanent overvågning af ultralydsprocesparametrene via intelligent software giver dig mulighed for at behandle dine frø under de mest effektive ultralydsbetingelser. Optimal sonikering for de bedste ekstraktionsresultater!
Hielscher ultralydsudstyrets robusthed muliggør 24/7-drift ved stor belastning og i krævende miljøer. Dette gør Hielscher ultralydsudstyr til et pålideligt arbejdsredskab, der opfylder dine ekstraktionskrav.

Nem, risikofri procestest

Ultralydsprocesser kan skaleres fuldstændig lineært. Det betyder, at ethvert resultat, du har opnået med et ultralydsapparat til laboratorie- eller bordbrug, kan skaleres til præcis det samme output ved brug af præcis de samme procesparametre. Dette gør sonikering ideel til risikofri gennemførlighedstest, procesoptimering og efterfølgende implementering i kommerciel produktion. Kontakt os for at få at vide, hvordan sonikering kan øge din produktion af insektprotein!

Højeste kvalitet – Designet og fremstillet i Tyskland

Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydsapparater designes, fremstilles og testes grundigt på vores hovedkontor i Teltow nær Berlin, Tyskland. Hielscher ultralydsudstyrets robusthed og pålidelighed gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7-drift under fuld belastning og i krævende miljøer er en naturlig egenskab ved Hielschers højtydende blandere.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige forarbejdningskapacitet: