Ultralydsekstraktion af mykoprotein
For at imødekomme efterspørgslen efter bæredygtige og næringsrige fødevarealternativer har mykoprotein vundet frem som en revolutionerende ingrediens, der udvindes fra svampe og primært bruges til fremstilling af køderstatninger, ofte omtalt som “falsk kød”. Denne proteinkilde tilbyder en lovende løsning på den stigende efterspørgsel efter plantebaseret kost og giver en fyldig, kødlignende tekstur og høj næringsværdi. For at udnytte mykoproteinets potentiale anvendes en avanceret ekstraktionsteknik kendt som sonikering med sonde. Denne metode udnytter ultralydsbølgernes kraft til effektivt at frigive mykoprotein fra svampeceller og sikrer et højt proteinudbytte på en bemærkelsesværdigt kort behandlingstid.
Ultralydsekstraktion af mykoprotein
Ekstraktion af mykoprotein begynder med dyrkning af spiselige svampe, såsom Fusarium venenatum, i kontrollerede bioreaktorer. Mykoproteinet er indkapslet i disse svampeceller, hvilket kræver en kraftig ekstraktionsmetode for at frigive det værdifulde protein. Sonikering med sonde skiller sig ud som en ideel teknik på grund af dens evne til at fremkalde kraftig celledisruption. Under denne proces skaber højintensiv ultralyd intense kavitationskræfter, der nedbryder svampenes cellevægge og effektivt frigiver det intracellulære indhold, herunder proteiner, lipider og andre næringsstoffer. Dette forbedrer ikke blot ekstraktionseffektiviteten, men sikrer også, at proteinets integritet og funktionelle egenskaber bevares.
Anvendelsen af ultralydsbølger til ekstraktion af mykoprotein giver flere væsentlige fordele. For det første opnås ensartet homogenisering, hvilket er afgørende for udviklingen af en bred vifte af fødevarer med forskellige teksturer og smagsvarianter. Uanset om det drejer sig om kødanaloger, proteinrige snacks eller mælkefrie mælkeerstatninger, muliggør sonikering en ensartet kvalitet af mykoprotein og gør det til en alsidig ingrediens i fødevareindustrien. Derudover medfører den korte behandlingstid ved denne teknik højere produktivitet og lavere energiforbrug, hvilket stemmer overens med bæredygtighedsmålene for moderne fødevareproduktion. Ultralydsekstraktion af mykoprotein imødekommer ikke blot forbrugernes stigende efterspørgsel efter plantebaseret protein, men baner også vejen for innovative og næringsrige fødevareløsninger.
Ultralydshomogenisator UIP2000hdT (2kW) med kontinuerligt omrørt batchreaktor
Kinetik for proteinfrigivelse fra Fusarium Venenatum ved sonikering med formaling
kilde: Prakash et al. 2014
Casestudie – Frigivelse af mykoprotein med ultralyd
Prakash et al. (2014) undersøgte virkningerne af sonikering på frigivelsen af mykoprotein fra Fusarium Venenatum. De opnåede en maksimal proteinfrigivelseshastighed på 580μg ekstraheret mykoprotein inden for 0,680 min.
Virkningen af sonikering med formaling på proteinfrigivelsen fra Fusarium venenatum
kilde: Prakash et al. 2014
- Højt udbytte / fuldstændig ekstraktion
- Høj kvalitet
- Hurtig
- Skånsom, ikke-termisk
- Kan styres præcist
- Omkostningseffektiv
- Enkel og sikker at betjene
Mykoprotein
Mykoprotein er et enkeltcelleprotein, der findes i svampe. Med sit høje indhold af protein og kostfibre betragtes mykoprotein som en sund og bæredygtig kilde til ernæringsmæssigt værdifulde aminosyrer. Mykoprotein indeholder typisk omkring 45% protein og 25% kostfibre på tørvægtsbasis. Mykoprotein er rigt på essentielle aminosyrer, og med et samlet proteinindhold på ca. 41% har det et proteinindhold, der svarer til spirulinas. Dette gør mykoprotein til en interessant proteinkilde for vegetarer og veganere. Mykoprotein er rigt på kostfibre. Dets fiberindhold består af ca. en tredjedel kitin (N-acetylglucosamin) og to tredjedele β-glucaner (1,3-glucan og 1,6-glucan). Med sit høje indhold af protein og kostfibre er mykoprotein en sund og bæredygtig fødevarekilde.
(jf. Finnigan et al. 2019)
Ultralydsekstraktion – Funktionsprincip og fordele
Ultralydsekstraktion er baseret på fænomenet akustisk kavitation (ultralydskavitation). Når kraftige ultralydsbølger kobles ind i en væske eller opslæmning, komprimerer og udvider skiftende højtryks- og lavtrykscyklusser væsken og danner meget små vakuumbobler i mediet. Disse vakuumbobler vokser over flere højtryks-/lavtrykscyklusser, indtil de når et punkt, hvor gasboblen ikke kan optage mere energi. Ved maksimal størrelse imploderer boblen voldsomt under en højtrykscyklus. Under boblens implosion opstår der lokalt ekstreme forhold, såsom meget høj temperatur, høje tryk og tilsvarende tryk- og temperaturforskelle samt væskestråler med hastigheder på op til 280m/sec. Disse intense kræfter perforerer og bryder cellevæggene og fremmer masseoverførslen mellem cellens indre og den omgivende væske. Det intracellulære materiale, såsom proteiner, lipider og andre bioaktive forbindelser, overføres til væsken, hvorfra det let kan separeres til efterfølgende processer.
Fordele ved ultralydsekstraktion af mykoprotein
Ultralydsassisteret ekstraktion (UAE) er en meget effektiv teknik til at frigive og isolere intracellulært materiale såsom proteiner, lipider og bioaktive stoffer (f.eks. vitaminer og polyfenoler). Sonikering er en procesintensivering, der øger masseoverførslen mellem cellens indre og væsken. Ultralydsekstraktion resulterer i højere udbytter, kortere behandlingstid, overlegen ekstraktkvalitet samt lavere behandlingsomkostninger og lavere energiforbrug.
Ultralydshomogenisatorer til behandling af mykoprotein
Ultralydsudstyr til celledisruption og ekstraktion er veletablerede redskaber i fødevareforarbejdningsanlæg. Ultralydsapparater genererer kraftige forskydningskræfter gennem kavitation og anvendes til at isolere bioaktive forbindelser fra plantemateriale og til at homogenisere to eller flere faser til en ensartet blanding.
Hielscher Ultrasonics tilbyder et bredt sortiment af højtydende ultralydsapparater fra laboratoriestørrelse til industriel størrelse.
Hielschers industrielle sonikeringsapparater kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift. Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr muliggør 24/7-drift ved høj belastning og i krævende miljøer.
Processtandardisering med Hielscher Ultrasonics
Ekstrakter, der anvendes i fødevarer eller lægemidler, bør fremstilles i overensstemmelse med god fremstillingspraksis (GMP) og efter standardiserede behandlingsspecifikationer. Hielscher Ultrasonics’ digitale sonikeringsapparater leveres med intelligent software, der gør det nemt at indstille og styre sonikeringsprocessen præcist. Automatisk dataregistrering gemmer alle ultralydsprocesparametre, såsom ultralydsenergi (samlet energi og nettoenergi), amplitude, temperatur og tryk (når temperatur- og tryksensorer er monteret), med dato- og tidsstempel på det indbyggede SD-kort. Dette giver dig mulighed for at gennemgå hvert ultralydsbehandlet parti. Samtidig sikres reproducerbarhed og vedvarende høj produktkvalitet.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Flowhastighed | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 1 til 500mL | 10 til 200mL/min | UP100H |
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | højere | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Ultralydshomogenisatorer med høj effekt fra laboratorieskala til pilotskala og industriel skala.
Værd at vide
Hvad er mykoprotein?
Mykoprotein er et såkaldt enkeltcelleprotein, hvilket betyder, at det stammer fra en encellet organisme. For mykoprotein er den encellede organisme en svamp. Derfor er mykoprotein også kendt som svampeprotein. Stavelsen “myco” stammer fra det græske ord “mykes”, som betyder svamp.
Til fremstilling af mykoprotein er Fusarium venenatum den almindeligt anvendte svamp. Det er en mikrosvamp af slægten Fusarium, som har et højt proteinindhold.
For at fremstille mykoprotein kommercielt dyrkes og fermenteres svampesporer i et næringsmedium med glukose og andre næringsstoffer. De efterfølgende behandlingstrin omfatter dampbehandling, nedkøling og frysning af svampebiomassen med reduceret RNA-indhold. Til sidst opnås en protein- og fiberrig masse, som kan omdannes til forskellige fødevarer såsom køderstatninger eller fødevaretilsætningsstoffer. Mykoprotein anvendes hovedsageligt til at fremstille såkaldt “falsk kød”, som er køderstatninger eller kødanaloger.
Hvordan fremstilles mykoprotein?
Mykoprotein fremstilles ved at fermentere en bestemt svamp, typisk Fusarium venenatum, i store bioreaktorer, hvor svampen vokser og formerer sig. Svampebiomassen høstes derefter, og mykoproteinet ekstraheres ved hjælp af metoder såsom sonikering med sonde for at nedbryde cellevæggene og frigive proteinet, som efterfølgende forarbejdes til forskellige fødevarer.
Hvilke fordele har mykoprotein?
Mykoprotein har flere fordele, herunder at være en fødevarekilde med højt proteinindhold, lavt fedtindhold og lavt kolesterolindhold, hvilket gør det til et sundt alternativ til kød. Det er rigt på kostfibre, hjælper med vægtkontrol og understøtter muskelvækst. Derudover har produktionen af mykoprotein en lavere miljøpåvirkning end traditionel kødproduktion, da den kræver mindre jord og vand og udleder færre drivhusgasser. Mykoprotein er desuden en alsidig ingrediens til fremstilling af forskellige køderstatninger, der imødekommer den stigende efterspørgsel efter plantebaseret kost.
Litteratur / Referencer
- 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.