Verbesserte Proteinextraktion aus Larven der Soldatenfliege durch Sonikation

Sondenschallgeräte sind aufgrund ihrer Effizienz, ihrer milden Verarbeitungsbedingungen, ihrer Skalierbarkeit und ihrer Vielseitigkeit zu einer der gängigsten Verarbeitungstechniken für Soldatenfliegenlarven (SFL) geworden. Die Beschallung ermöglicht die Zerkleinerung der Biomasse von Soldatenfliegenlarven und die Extraktion von Proteinen und trägt damit zur Nutzung von Soldatenfliegenlarven als nachhaltige und nahrhafte Proteinquelle für Lebensmittelzusatzstoffe bei.

Larven der Soldatenfliege als Nahrungsproteinquelle

Soldatenfliegenlarven werden in der Lebensmittelherstellung als Proteinquelle verwendet. Ultraschallextraktoren sind sehr effizient, wenn es um die Isolierung von hochwertigem Protein aus Insektenmehl geht.Die Larven der Soldatenfliege (Hermetia illucens) haben aufgrund ihres hohen Proteingehalts, der effizienten Umwandlung von organischen Abfällen in Biomasse und ihres im Vergleich zur traditionellen Viehzucht relativ geringen ökologischen Fußabdrucks als nachhaltige und nahrhafte Proteinquelle für die Lebensmittelherstellung große Aufmerksamkeit erlangt. In den folgenden Abschnitten geben wir Ihnen einen umfassenden Überblick über die Verwendung von Soldatenfliegenlarven als Proteinquelle und stellen Ihnen die Vorteile von Sondenschalldämpfern bei der Proteinproduktion aus Soldatenfliegenlarven vor, wie z. B. höhere Proteinausbeute, verbesserte Proteinqualität und zeiteffiziente Verarbeitung.

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Beobachten Sie die schnelle Zertrümmerung und Extraktion einer Soldatenfliegenlarve durch Beschallung mit einem Hielscher UP200Ht Sondenschallgerät.

Extraktion von Soldatenfliegen-Larven in Wasser mit dem Sonicator UP200Ht

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Larven der Soldatenfliege als Proteinquelle für die Lebensmittelherstellung

  • Nährwertprofil: Soldatenfliegenlarven sind reich an Eiweiß und enthalten essenzielle Aminosäuren, die für die menschliche Ernährung erforderlich sind. Sie liefern auch essenzielle Fettsäuren, Vitamine und Mineralien, was sie zu einer wertvollen Nahrungsquelle macht.
  • Nachhaltigkeit: Die Larven der Soldatenfliege können in verschiedenen organischen Abfallströmen aufgezogen werden, z. B. in Lebensmittelabfällen, landwirtschaftlichen Nebenprodukten und Gülle. Ihre Fähigkeit, organische Abfälle in Biomasse umzuwandeln, verringert die Umweltverschmutzung und trägt zu Abfallverringerung und Recycling bei.
  • Effizienz: Soldatenfliegenlarven haben eine schnelle Wachstumsrate und eine hohe Futterverwertung, was bedeutet, dass sie mit relativ wenig Futter eine große Menge an Biomasse produzieren können. Diese Effizienz macht sie zu einer kosteneffizienten Proteinquelle im Vergleich zu konventionellen Nutztieren.
  • Vielseitigkeit: Die Larven der Soldatenfliege können in verschiedenen Formen verarbeitet werden, darunter ganze Larven, entfettetes Larvenmehl, Proteinisolate und Hydrolysate. Dank dieser Vielseitigkeit können sie in eine breite Palette von Lebensmitteln, wie Tierfutter, Heimtierfutter, Aquafutter und menschliche Nahrungsmittel, eingearbeitet werden.

 

Einsatz von Sondenschalldämpfern zur Zerkleinerung von Soldatenfliegenlarven und zur Proteinextraktion

Die Anwendung von Leistungsultraschall trägt zu zwei wichtigen Prozessschritten bei der Proteinisolierung aus Larven der Soldatenfliege bei. Im Allgemeinen wird entfettetes Soldatenfliegenlarvenmehl als Rohmaterial verwendet. Die Ultraschallbehandlung fördert den Zerfall und die Aufspaltung der Zellstruktur, so dass das Protein leichter verfügbar wird. Gleichzeitig drückt die durch den Leistungsultraschall erzeugte Kavitationsströmung das alkalische Lösungsmittel in die Zellen und wäscht das Protein aus, so dass sich der größte Teil des Proteins schließlich im Lösungsmittel befindet.
 

  1. Zersetzung der Larven der Soldatenfliege: Sondenschallgeräte werden eingesetzt, um die Zellstruktur von Soldatenfliegenlarven zu zerstören und so die Freisetzung von intrazellulären Bestandteilen, einschließlich Proteinen, Lipiden und anderen Nährstoffen, zu erleichtern. Die von der Sonde erzeugten Ultraschallwellen bewirken eine Kavitation, die Vakuumhohlräume schafft, die implodieren und starke Scherkräfte und mechanische Bewegung erzeugen. Dadurch werden die Zellmembranen der Larven zerrissen, was zur Auflösung der Zellbestandteile führt.
  2. Extraktion von Proteinen: Die Ultraschallbehandlung hilft bei der Extraktion von Proteinen aus der Biomasse von Soldatenfliegenlarven, indem sie den Massentransfer von Proteinen in das Lösungsmittel fördert. Die durch die Kavitation hervorgerufene Mikroturbulenz und Mikroströmung fördern die Diffusion von Proteinen aus den aufgebrochenen Zellen in das umgebende Lösungsmittel. Dadurch wird die Effizienz der Proteinextraktion verbessert, was zu einer höheren Ausbeute an proteinreichen Extrakten führt.

 
Dieser Ultraschall-Zellaufschluss und die Proteinextraktion führen zu einer hervorragenden Proteinausbeute. Da die Beschallung eine milde, nicht-thermische Verarbeitungstechnik ist, wird eine ausgezeichnete Proteinqualität erzielt.
 

 

In diesem Video zeigen wir Ihnen ein 2-Kilowatt-Ultraschallsystem für den Inline-Betrieb in einem mit Stickstoff-spülbaren Schrank. Hielscher liefert Ultraschallgeräte für fast alle Branchen, wie z.B. für die chemische Industrie, Pharmazie, Kosmetik, petrochemische Prozesse sowie für lösungsmittelbasierte Extraktionsverfahren. Dieser spülbare Edelstahlschrank ist für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen ausgelegt. Zu diesem Zweck kann der abgedichtete Schrank vom Kunden mit Stickstoff oder Frischluft gespült werden, um zu verhindern, dass brennbare Gase oder Dämpfe in den Schrank gelangen.

2x 1000-Watt-Ultraschallgeräte in einem mit Stickstoff-spülbaren Schrank zur Installation in explosionsgefährdeten Bereichen

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Forschung beweist Effizienz der Proteinextraktion mit Ultraschall aus Larven der Soldatenfliege

Die Forschung hat bereits gezeigt, dass die ultraschallunterstützte Extraktion die Proteinextraktionsrate von Larven der Schwarzen Soldatenfliege von 55,40 % auf 80,37 % erhöht. Die Wirkung der ultraschallunterstützten Extraktion auf die Struktur der Larven der Schwarzen Soldatenfliege verbesserte die Löslichkeit und die Emulsionsfähigkeit der aus den Larven der Schwarzen Soldatenfliege isolierten Proteine. Darüber hinaus betrug die In-vitro-Proteinverdaulichkeit von ultraschallextrahiertem Protein aus Larven der Schwarzen Soldatenfliege 99,79 %, was mit der von Molkenprotein vergleichbar ist. (vgl. Xu et al., 2023)

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MultiSonoReactor – Industrieller Ultraschallreaktor mit 24 kW Ultraschallleistung für die Inline-Bearbeitung von Larven der Soldatenfliege zur Proteinisolierung

Warum ist die Sonikation das bevorzugte Extraktionsverfahren für das Protein von Soldatenfliegenlarven?

Die Ultraschallextraktion hat sich zu einer der gängigsten Verarbeitungstechniken für die Proteine der Larven der Soldatenfliege entwickelt. Dies ist auf mehrere technologische Vorteile zurückzuführen, die die Proteinextraktion mit Ultraschall bietet.

  • Effizienz: Die Beschallung ist eine schnelle und effiziente Methode zum Aufschluss der Biomasse von Soldatenfliegenlarven und zur Extraktion von Proteinen. Im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen oder chemischen Methoden erfordert die Beschallung kürzere Verarbeitungszeiten und kann höhere Extraktionsausbeuten erzielen.
  • Milde Verarbeitungsbedingungen: Die Ultraschallbehandlung kann bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, wodurch die Denaturierung oder der Abbau hitzeempfindlicher Proteine minimiert wird und ihre funktionellen Eigenschaften erhalten bleiben. Dies ist besonders wichtig für die Erhaltung der ernährungsphysiologischen Qualität von Proteinextrakten aus Larven der Soldatenfliege.
  • Skalierbarkeit: Die Beschallung ist eine skalierbare Technologie, die sich leicht in industrielle Verarbeitungsprozesse integrieren lässt. Sonotroden-Schallgeräte sind in einer Vielzahl von Größen und Konfigurationen erhältlich – für die Chargen- und Inline-Behandlung, die eine Anpassung an die spezifischen Verarbeitungsanforderungen von Anlagen zur Proteinextraktion von Soldatenfliegenlarven ermöglicht.
  • Vielseitigkeit: Die Beschallung kann bei einer Vielzahl von Biomassequellen und Verarbeitungsbedingungen für Larven der Soldatenfliege eingesetzt werden. Unabhängig davon, ob frische oder getrocknete Larven verwendet werden, kann die Beschallung die Biomasse wirksam aufschließen und Proteine extrahieren, so dass sie für verschiedene Verarbeitungsszenarien und Endproduktanwendungen geeignet ist.

 

Im Vergleich zu alternativen Methoden der Proteinextraktion zeichnet sich die Ultraschallextraktion durch ihre präzise Kontrollierbarkeit und Anpassungsfähigkeit an die Proteinquellen aus. Die nicht-thermische Ultraschallbehandlung verhindert den Abbau von hitzeempfindlichen Proteinen. Vor allem die einfache Anwendung, die hervorragende Effizienz und die hohen Proteinausbeuten lassen die Beschallungsmethode glänzen und andere Techniken ausstechen.
Daher sind Sondenschallgeräte aufgrund ihrer Effizienz, ihrer milden Verarbeitungsbedingungen, ihrer Skalierbarkeit und ihrer Vielseitigkeit zu einer der gängigsten Verarbeitungstechniken für die Proteinverarbeitung von Soldatenfliegenlarven geworden.

 
Die Ultraschallbehandlung ermöglicht die Zerkleinerung der Biomasse von Soldatenfliegenlarven und die Extraktion von Proteinen und trägt damit zur Nutzung von Soldatenfliegenlarven als nachhaltige und nahrhafte Proteinquelle für die Lebensmittelherstellung bei.
 

Wie finde ich den besten Sonicator für die Proteinextraktion aus Larven der Soldatenfliege?

Bei der Auswahl eines Ultraschallgeräts für die Proteinextraktion aus Larven der Soldatenfliege sollten Sie einem zuverlässigen Sondenschallgerät den Vorzug geben, das über eine für die angestrebte Verarbeitungskapazität ausreichende Ultraschallleistung, Industriequalität und Robustheit, Benutzerfreundlichkeit, Sicherheitsmerkmale und einen aufrichtigen technischen Support verfügt. Hochwertige Ultraschallsonden-Extraktoren von Hielscher Ultrasonics werden wegen ihrer robusten und kundenspezifischen Konstruktion, ihrer gleichbleibenden Leistung und ihrer umfassenden Beratung und Kundenbetreuung bevorzugt und sind damit die zuverlässigsten Extraktionsgeräte für die Verarbeitung von Proteinen aus Soldatenfliegenlarven.

Warum Hielscher Ultrasonics?

  • hoher Wirkungsgrad
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  • intelligente Software
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  • Geringer Wartungsaufwand
  • CIP (Clean-in-Place)

Design, Herstellung und Beratung – Qualität Made in Germany

Hielscher Ultraschallgeräte sind bekannt für höchste Qualität und Designstandards. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die problemlose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen sind für Hielscher Ultraschallgeräte kein Problem.

Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt großen Wert darauf, Hochleistungs-Ultraschallgeräte zu entwickeln und zu produzieren, die sich durch modernste Technik und Benutzerfreundlichkeit auszeichnen. Selbstverständlich sind Hielscher Ultraschallgeräte CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
15 bis 150 Liter 3 bis 15 l/min UIP6000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Ultraschall-High-Shear-Homogenisatoren werden im Labor, Technikum, in der Pilotanlage sowie in der industriellen Produktion eingesetzt. Die Ultraschallbehandlung ist hocheffizient bei der Herstellung von langzeitstabilen Nanoemulsionen.

Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.


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