Εκχύλιση πρωτεϊνών από φακή του νερού

Η φακή του νερού (Lemna minor) είναι ένα ταχέως αναπτυσσόμενο υδρόβιο φυτό πλούσιο σε πρωτεΐνες και άλλες θρεπτικές ενώσεις. Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιείται ως μια εξαιρετικά αποδοτική και αξιόπιστη τεχνολογία επεξεργασίας για την απελευθέρωση πρωτεϊνών, λιπιδίων και φυτοθρεπτικών συστατικών από τη φακή του νερού. Η κατεργασία με υπερήχους επιτρέπει την απλή και ταχεία επεξεργασία της φακής του νερού για προϊόντα κατάλληλα για χρήση σε τρόφιμα.

Η φακή του νερού για διατροφικούς σκοπούς

Η φακή του νερού (γένος Lemna), ένα ανθοφόρο υδρόβιο φυτό, είναι το μικρότερο γνωστό ανθοφόρο φυτό. Γνωστή επίσης ως Wolffia, φακές του νερού ή φακοί του νερού, η φακή του νερού αναπτύσσεται σε περιβάλλοντα γλυκού νερού και απαντάται σε όλο τον κόσμο. Στα γένη της φακής του νερού είναι γνωστά διάφορα είδη, όπως τα Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella και Wolffia. Καθώς το φυτό Lemna έχει την ικανότητα να αναπτύσσεται γρήγορα και να διπλασιάζεται σε μέγεθος σε καθημερινή βάση, η φακή του νερού έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον επιστημόνων και μηχανικών τροφίμων που εργάζονται στους τομείς της διατροφής, της επισιτιστικής ασφάλειας και των λειτουργικών τροφίμων. Σε περιοχές της Νοτιοανατολικής Ασίας, η φακή του νερού είναι γνωστή εδώ και πολύ καιρό για την υψηλή πυκνότητά της σε θρεπτικά συστατικά και φέρει το προσωνύμιο «φυτικός κεφτές» λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς της σε πρωτεΐνες (περισσότερο από 45% της ξηρής μάζας). Η φακή του νερού προσφέρει πλήρες πρωτεϊνικό προφίλ (όπως τα αυγά κότας), περιέχοντας και τα εννέα απαραίτητα και έξι υπό προϋποθέσεις απαραίτητα αμινοξέα.

Λιπίδια και πρωτεΐνες από τη φακή του νερού

Η φακή του νερού περιέχει 20–35% πρωτεΐνη, 4–7% λίπος και 4–10% άμυλο επί ξηρού βάρους. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι η κατανομή των αμινοξέων στη φακή του νερού προσεγγίζει τις συστάσεις του ΠΟΥ, με περιεκτικότητα π.χ. 4,8% σε λυσίνη, 2,7% σε μεθειονίνη και κυστεΐνη και 7,7% σε φαινυλαλανίνη και τυροσίνη. Η περιεκτικότητα σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα κυμαινόταν μεταξύ 48 και 71% και η υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά οξέα n3 είχε ως αποτέλεσμα μια ευνοϊκή αναλογία n6/n3 ίση με 0,5 ή μικρότερη.” (Appenroth et al. 2017)

Εικόνες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) δειγμάτων φακής του νερού: Η επάνω σειρά δείχνει τα άθικτα κύτταρα των δειγμάτων ελέγχου της φακής του νερού
Η κάτω σειρά δείχνει δείγματα φακής του νερού που εκχυλίστηκαν με τη συσκευή υπερήχων UP400ST. Τα κύτταρα παρουσιάζουν σαφή μηχανική διάσπαση λόγω της κατεργασίας με υπερήχους.
Μελέτη και εικόνες: ©2023 Inguanez et. al.

Εκχύλιση φακής του νερού με υπερήχους

Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιείται για την εκχύλιση ενώσεων της φακής του νερού, ιδίως πρωτεϊνών και λιπιδίων, ως προϊόντων διατροφής. Το πρωτεϊνικό άλευρο Lemna και τα λιπίδια Lemna απελευθερώνονται και απομονώνονται αποτελεσματικά από το υδρόβιο φυτό φακή του νερού.

Πώς εφαρμόζεται η κατεργασία με υπερήχους για την εκχύλιση της φακής του νερού;

Μετά τη συγκομιδή της Lemna, αφαιρείται η περίσσεια νερού (π.χ. με φυγοκέντρηση). Για την εκχύλιση με υπερήχους, προτιμάται ένας πολτός πλούσιος σε βιομάζα (δηλ. με υψηλή συγκέντρωση Lemna), καθώς καθιστά τη διεργασία υπερήχων πιο αποδοτική. Ο πολτός της φακής του νερού μπορεί να αποτελείται από φακή του νερού και νερό ή άλλον διαλύτη της επιλογής σας. Στη συνέχεια, ο πολτός αυτός τροφοδοτείται σε έναν αντιδραστήρα υπερήχων, όπου η ακουστική σπηλαίωση διασπά την κυτταρική μήτρα και απελευθερώνει τις ενδοκυτταρικές ενώσεις στο μέσο εκχύλισης με βάση το νερό ή τον διαλύτη.

Επιλέξτε τον διαλύτη εκχύλισής σας

Η εκχύλιση με υπερήχους είναι συμβατή με (σχεδόν) κάθε είδος διαλύτη. Σε ερευνητικό πλαίσιο, ενώσεις της φακής του νερού έχουν εκχυλιστεί με διαλύτες όπως ο πολικός διαλύτης αιθανόλη, καθώς και με διάφορα μη πολικά μείγματα διαλυτών, όπως μεθανόλη–αιθανόλη, χλωροφόρμιο–αιθανόλη, εξάνιο–αιθανόλη, διαιθυλαιθέρας–αιθανόλη και πετρελαϊκός αιθέρας–αιθανόλη, σε διαφορετικές αναλογίες όγκου.
Ο κατάλληλος διαλύτης σε συνδυασμό με την κατεργασία με υπερήχους εντείνει την απελευθέρωση φυτοθρεπτικών συστατικών από τη βιομάζα της φακής του νερού. Η κατεργασία με υπερήχους ομογενοποιεί και διαρρηγνύει τις δομές των φυτικών κυττάρων, προκαλώντας κυτταρική διάρρηξη και αποσύνθεση. Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή εκχυλισμάτων από φυτά, μύκητες και φύκη.

Ο μηχανισμός της εκχύλισης με υπερήχους

Οι υπέρηχοι ισχύος που συζεύγνυνται σε υγρά ή πολτούς προκαλούν φαινόμενα υψηλής ενεργειακής έντασης, όπως ακουστική σπηλαίωση, διάτμηση και δόνηση. Αυτά τα φαινόμενα των υπερήχων ισχύος εφαρμόζονται με επιτυχία για την αποσύνθεση και την καταστροφή κυτταρικών δομών. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους διασπά μοριακούς δεσμούς λιπιδίων, πρωτεϊνών και υδατανθράκων, ώστε τα επιδιωκόμενα μακροθρεπτικά συστατικά και οι φυτοχημικές ενώσεις να απελευθερώνονται από το εσωτερικό των κυττάρων της φυτικής πρώτης ύλης, π.χ. της φακής του νερού. Με αυτόν τον τρόπο, η κατεργασία με υπερήχους εντείνει την εκχύλιση και μειώνει σημαντικά τη διάρκειά της.

Εκχυλιστές υπερήχων για πρωτεΐνες και λιπίδια της φακής του νερού

Τα συστήματα εκχύλισης με υπερήχους υψηλής απόδοσης της Hielscher Ultrasonics χρησιμοποιούνται παγκοσμίως στην έρευνα και ανάπτυξη, καθώς και σε μικρή, μεσαία και πλήρως εμπορική κλίμακα παραγωγής. Οι εκχυλιστές υπερήχων υψηλής απόδοσης εντείνουν τη διεργασία εκχύλισης και αυξάνουν την απόδοση εκχύλισης και τη συνολική αποδοτικότητα της παραγωγής εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας. Η Hielscher Ultrasonics προσφέρει εξοπλισμό εκχύλισης για κάθε όγκο / δυναμικότητα διεργασίας. Με εμπειρία άνω των 25 ετών στην εκχύλιση φυτικών υλών, η Hielscher Ultrasonics είναι ο έμπιστος συνεργάτης σας για εκχύλιση με υπερήχους υψηλής απόδοσης!