Εκχύλιση με υπερήχους για την παραγωγή λεγεμοσφαιρίνης

Ένας καθαρότερος, ταχύτερος και πιο επεκτάσιμος τρόπος για να ξεκλειδώσετε το “meaty” μόριο πίσω από τα φυτικά τρόφιμα: Leghemoglobin – η πρωτεΐνη που περιέχει αίμο και είναι υπεύθυνη για το άρωμα, το χρώμα και τη γεύση του κρέατος – έχει γίνει ένα από τα πιο πολύτιμα βιομόρια στη βιομηχανία τροφίμων φυτικής προέλευσης. Παραδοσιακά παραγόταν με ζύμωση ή πολύπλοκη μεταγενέστερη επεξεργασία, η εξαγωγή της λεγεμοσφαιρίνης παρέμενε δαπανηρή και δύσκολα κλιμακούμενη. Η επεξεργασία με υπερήχους αλλάζει εντελώς αυτή την εξίσωση.
Η επεξεργασία με υπερήχους επιτρέπει την αποτελεσματική απελευθέρωση, διασπορά και σταθεροποίηση των πρωτεϊνών αιμοσφαιρίνης σόγιας, προσφέροντας μια σαφή πορεία προς την εξαγωγή αιμοσφαιρίνης ποδιού σε βιομηχανική κλίμακα.

Γιατί η λεγεμοσφαιρίνη έχει σημασία

Η λεγεμοσφαιρίνη είναι φυσικά άφθονη στους κόμβους της ρίζας της σόγιας και διαδραματίζει κρίσιμο βιολογικό ρόλο στη ρύθμιση του οξυγόνου. Σε εφαρμογές τροφίμων, η ομάδα αίμης της καταλύει αντιδράσεις που δημιουργούν γεύση κατά το μαγείρεμα, μιμούμενη στενά το ζωικό κρέας. Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι η λεγεμοσφαιρίνη της σόγιας διατηρεί τη δέσμευση αίμης, τη δραστηριότητα υπεροξειδάσης και την πεπτικότητα, καθιστώντας την ένα βιώσιμο και ασφαλές συστατικό τροφίμων.
Η πρόκληση δεν ήταν ποτέ η λειτουργικότητα – ήταν αποτελεσματική εξαγωγή και κλιμακούμενη επεξεργασία.
Η εκχύλιση με υπερήχους εντείνει την απόδοση της λεγεμοσφαιρίνης, διατηρεί τη λειτουργικότητα της αίμης της λεγεμοσφαιρίνης και μπορεί να κλιμακωθεί γραμμικά από το εργαστήριο στη βιομηχανική παραγωγή, καθιστώντας την μια εξαιρετικά αποτελεσματική και στιβαρή μέθοδο για την παραγωγή λεγεμοσφαιρίνης για φυτικές εφαρμογές τροφίμων.

Εκχύλιση λεγμογλοβίνης από βιοαντιδραστήρες σόγιας ή E. coli

Η λεγεμοσφαιρίνη μπορεί να ληφθεί με δύο θεμελιωδώς διαφορετικούς τρόπους, αλλά η βιομηχανική παραγωγή σήμερα βασίζεται στη μικροβιακή σύνθεση και όχι στην άμεση εξαγωγή από τη σόγια. Παρόλο που η λεγεμοσφαιρίνη εμφανίζεται φυσικά σε υψηλές συγκεντρώσεις στους κόμβους της ρίζας της σόγιας, η άμεση εξαγωγή από τα φυτά είναι ανέφικτη σε κλίμακα λόγω των χαμηλών ανακτήσιμων αποδόσεων, της γεωργικής μεταβλητότητας και του πολύπλοκου καθαρισμού σε μεταγενέστερο στάδιο. Ως αποτέλεσμα, η λεγεμοσφαιρίνη παράγεται κυρίως με βιοσύνθεση σε τροποποιημένους μικροοργανισμούς, συνήθως Escherichia coli ή ζύμη, όπου το γονίδιο της λεγεμοσφαιρίνης της σόγιας εισάγεται και εκφράζεται υπό ελεγχόμενες συνθήκες βιοαντιδραστήρα. Πρόσφατες μελέτες καταδεικνύουν ότι τα συστήματα με βάση την E. coli, συμπεριλαμβανομένων των βιοαντιδραστήρων με και χωρίς κύτταρα, μπορούν να παράγουν λειτουργική λεγεμοσφαιρίνη σόγιας με σωστή αλληλουχία αμινοξέων, δέσμευση αίμης και ενζυμική δραστηριότητα, καθιστώντας τη μικροβιακή σύνθεση την προτιμώμενη βιομηχανική οδό.
Οι εκχυλιστές υπερήχων είναι κατάλληλοι για την εκχύλιση της αιμοσφαιρίνης και από τις δύο πηγές – κόμβους ρίζας σόγιας και βιοαντιδραστήρες E.coli.

Πώς ο υπέρηχος ενισχύει την εκχύλιση της λεγεμοσφαιρίνης

Η επεξεργασία με υπερήχους λειτουργεί με τη δημιουργία ακουστικής σπηλαίωσης υψηλής έντασης σε υγρά μέσα. Όταν οι μικροσκοπικές φυσαλίδες καταρρέουν, παράγουν τοπικές διατμητικές δυνάμεις που:

• Διαταράσσουν τις δομές των φυτικών και μικροβιακών κυττάρων
• Απελευθέρωση ενδοκυτταρικών πρωτεϊνών όπως η λεγεμοσφαιρίνη
• Μείωση των συσσωματωμάτων πρωτεϊνών και βελτίωση της διασποράς
• Επιτάχυνση της μεταφοράς μάζας χωρίς σκληρές χημικές ουσίες

Σε ελεγχόμενα εργαστηριακά συστήματα, έχει ήδη αποδειχθεί ότι ο ηχοβολισμός διασπά τα συσσωματώματα αιμοσφαιρίνης και μειώνει το μέγεθος των σωματιδίων κατά τάξεις μεγέθους, διατηρώντας παράλληλα τη λειτουργικότητα της πρωτεΐνης.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την αιμοσφαιρίνη των ποδιών, όπου η συσσωμάτωση και η ανομοιόμορφη διασπορά μπορούν να περιορίσουν την απόδοση και την αποτελεσματικότητα της μεταγενέστερης επεξεργασίας.

Από το εργαστήριο στο εργοστάσιο: Βιομηχανικοί ηχοβολείς: Γραμμική επεκτασιμότητα

Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα των υπερήχων είναι η γραμμική επεκτασιμότητα. Σε αντίθεση με τη μηχανική ομογενοποίηση ή το άλεσμα με σφαιρίδια, η εισροή ενέργειας υπερήχων κλιμακώνεται απευθείας με τον όγκο επεξεργασίας. Αυτό σημαίνει ότι οι παράμετροι που βελτιστοποιούνται στον πάγκο -όπως το πλάτος, η πυκνότητα ενέργειας και ο χρόνος παραμονής- μπορούν να μεταφερθούν αξιόπιστα σε πιλοτική και παραγωγική κλίμακα.

Τα βιομηχανικά συστήματα υπερήχων της Hielscher Ultrasonics είναι ειδικά σχεδιασμένα για το σκοπό αυτό. Οι ηχοβολείς υψηλής ισχύος, συνεχούς ροής τους επιτρέπουν:

• Εκχύλιση inline από πολτούς σόγιας
• Αναπαραγώγιμη απελευθέρωση πρωτεϊνών σε κλίμακα χιλιογράμμων και τόνων
• Ακριβής έλεγχος της εισροής ενέργειας (W/L)
• Βιομηχανική λειτουργία 24/7 με υλικά ποιότητας τροφίμων

Αυτά τα συστήματα επιτρέπουν στους κατασκευαστές να μετακινούνται απρόσκοπτα από το R&D στην εμπορική παραγωγή χωρίς επανασχεδιασμό της διαδικασίας.

Καθαρότερη επεξεργασία, καλύτερη ποιότητα πρωτεϊνών

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της εκχύλισης με υπερήχους είναι η καθαριότητα της διαδικασίας. Μελέτες δείχνουν ότι οι υπέρηχοι μπορούν να μειώσουν την εξάρτηση από επιθετικούς διαλύτες ή υπερβολική θερμική επεξεργασία, οι οποίες ενέχουν τον κίνδυνο να καταστρέψουν την ομάδα αίμης ή να μετουσιώσουν τις πρωτεΐνες.

Όταν ελέγχεται σωστά η θερμοκρασία, ο ηχοβολισμός διατηρεί:

• Ακεραιότητα της αίμης
• Ιδιότητες δέσμευσης οξυγόνου
• Πεπτικότητα υπό προσομοιωμένες γαστρικές συνθήκες

Αυτό ευθυγραμμίζεται με τη ζήτηση της βιομηχανίας για καθαρές και βιώσιμες τεχνολογίες επεξεργασίας.

Τι σημαίνει αυτό για τα τρόφιμα φυτικής προέλευσης

Καθώς η ζήτηση για κρέας φυτικής προέλευσης συνεχίζει να αυξάνεται, οι παραγωγοί αναζητούν τρόπους μείωσης του κόστους, βελτιώνοντας παράλληλα τη συνοχή του προϊόντος. Η εκχύλιση με υπερήχους προσφέρει μια ελκυστική λύση:

• Υψηλότερες αποδόσεις από πρώτες ύλες σόγιας
• Μικρότεροι χρόνοι επεξεργασίας
• Προβλέψιμη κλιμάκωση
• Χαμηλότερη λειτουργική πολυπλοκότητα

Σε συνδυασμό με αντιδραστήρες υπερήχων βιομηχανικής ποιότητας της Hielscher Ultrasonics, η τεχνολογία παρέχει μια άμεση πορεία προς την εμπορικά βιώσιμη παραγωγή λεγεμοσφαιρίνης.

Τα επιστημονικά στοιχεία υποστηρίζουν τώρα αυτό που οι μηχανικοί διεργασιών υποπτεύονται εδώ και καιρό: οι υπέρηχοι δεν είναι απλώς ένα εργαλείο εργαστηρίου – είναι ένα βιομηχανικό εργαλείο εργασίας. Για την εκχύλιση της αιμοσφαιρίνης από τη σόγια, η επεξεργασία με υπερήχους προσφέρει αποτελεσματικότητα, επεκτασιμότητα και ποιότητα προϊόντος σε μια ενιαία πλατφόρμα.

Καθώς ο τομέας των τροφίμων φυτικής προέλευσης συνεχίζει να επεκτείνεται, η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να γίνει η βασική τεχνολογία που θα καταστήσει τελικά την παραγωγή της λεμμοσφαιρίνης ταχύτερη, καθαρότερη και οικονομικά βιώσιμη.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Σχεδιασμός, Κατασκευή και Συμβουλευτική – Ποιότητα Made in Germany

Hielscher υπερήχων είναι γνωστή για την υψηλότερη ποιότητα και τα πρότυπα σχεδιασμού τους. Η ευρωστία και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι σκληρές συνθήκες και τα απαιτητικά περιβάλλοντα αντιμετωπίζονται εύκολα από τους υπερήχους Hielscher.

Hielscher Υπέρηχοι είναι μια πιστοποιημένη εταιρεία ISO και δίνουν ιδιαίτερη έμφαση σε υψηλής απόδοσης υπερήχων που διαθέτουν state-of-the-art τεχνολογία και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, Hielscher υπερήχων είναι CE συμβατό και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.