Εκχύλιση μυκοπρωτεΐνης με υπερήχους
Ανταποκρινόμενη στις απαιτήσεις για βιώσιμες και θρεπτικές εναλλακτικές επιλογές τροφίμων, η μυκοπρωτεΐνη έχει αναδειχθεί σε ένα επαναστατικό συστατικό, το οποίο προέρχεται από μύκητες και χρησιμοποιείται κυρίως για την παρασκευή υποκατάστατων κρέατος, που συχνά αποκαλούνται «ψεύτικο κρέας». Αυτή η πηγή πρωτεΐνης προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη λύση στην αυξανόμενη ζήτηση για διατροφή φυτικής προέλευσης, παρέχοντας πλούσια υφή που μοιάζει με εκείνη του κρέατος και υψηλή διατροφική αξία. Για την αξιοποίηση των δυνατοτήτων της μυκοπρωτεΐνης, εφαρμόζεται μια προηγμένη τεχνική εκχύλισης, γνωστή ως κατεργασία με υπερήχους τύπου καθετήρα. Αυτή η μέθοδος αξιοποιεί την ισχύ των υπερηχητικών κυμάτων για την αποτελεσματική απελευθέρωση μυκοπρωτεΐνης από τα κύτταρα των μυκήτων, εξασφαλίζοντας υψηλές αποδόσεις πρωτεΐνης σε εξαιρετικά σύντομο χρόνο επεξεργασίας.
Εκχύλιση μυκοπρωτεΐνης με υπερήχους
Η εκχύλιση μυκοπρωτεΐνης ξεκινά με την καλλιέργεια εδώδιμων μυκήτων, όπως ο Fusarium venenatum, σε ελεγχόμενους βιοαντιδραστήρες. Η μυκοπρωτεΐνη βρίσκεται εγκλεισμένη μέσα σε αυτά τα μυκητιακά κύτταρα, γεγονός που απαιτεί μια ισχυρή μέθοδο εκχύλισης για την απελευθέρωση της πολύτιμης πρωτεΐνης. Η κατεργασία με υπερήχους τύπου καθετήρα ξεχωρίζει ως ιδανική τεχνική χάρη στην ικανότητά της να προκαλεί ισχυρή κυτταρική διάρρηξη. Κατά τη διαδικασία αυτή, οι υπέρηχοι ισχύος δημιουργούν έντονες δυνάμεις σπηλαίωσης που διασπούν τα κυτταρικά τοιχώματα των μυκήτων, απελευθερώνοντας αποτελεσματικά το ενδοκυτταρικό περιεχόμενο, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, λιπιδίων και άλλων θρεπτικών συστατικών. Αυτό όχι μόνο ενισχύει την απόδοση της εκχύλισης, αλλά εξασφαλίζει επίσης τη διατήρηση της ακεραιότητας και των λειτουργικών ιδιοτήτων της πρωτεΐνης.
Η εφαρμογή υπερηχητικών κυμάτων στην εκχύλιση μυκοπρωτεΐνης προσφέρει αρκετά σημαντικά πλεονεκτήματα. Πρώτον, επιτυγχάνει ομοιόμορφη ομογενοποίηση, η οποία είναι καθοριστική για την ανάπτυξη ενός ευρέος φάσματος προϊόντων τροφίμων με διαφορετικές υφές και γεύσεις. Είτε πρόκειται για ανάλογα κρέατος, σνακ πλούσια σε πρωτεΐνη ή υποκατάστατα γάλακτος χωρίς γαλακτοκομικά, η κατεργασία με υπερήχους επιτρέπει τη σταθερή ποιότητα της μυκοπρωτεΐνης, καθιστώντας την ένα ευέλικτο συστατικό στη βιομηχανία τροφίμων. Επιπλέον, ο σύντομος χρόνος επεξεργασίας που συνδέεται με αυτή την τεχνική μεταφράζεται σε υψηλότερη παραγωγικότητα και μειωμένη κατανάλωση ενέργειας, σε συμφωνία με τους στόχους βιωσιμότητας της σύγχρονης παραγωγής τροφίμων. Η εκχύλιση μυκοπρωτεΐνης με υπερήχους όχι μόνο ανταποκρίνεται στην αυξανόμενη ζήτηση των καταναλωτών για πρωτεΐνη φυτικής προέλευσης, αλλά ανοίγει επίσης τον δρόμο για καινοτόμες και θρεπτικές λύσεις τροφίμων.
Ομογενοποιητής υπερήχων UIP2000hdT (2kW) με αντιδραστήρα παρτίδας υπό συνεχή ανάδευση
Κινητική της απελευθέρωσης πρωτεΐνης από τον Fusarium Venenatum με κατεργασία με υπερήχους σε συνδυασμό με άλεση
πηγή: Prakash et al. 2014
Μελέτη περίπτωσης – Απελευθέρωση μυκοπρωτεΐνης με υπερήχους
Οι Prakash et al. (2014) διερεύνησαν τις επιδράσεις της κατεργασίας με υπερήχους στην απελευθέρωση μυκοπρωτεΐνης από τον Fusarium Venenatum. Πέτυχαν μέγιστο ρυθμό απελευθέρωσης πρωτεΐνης 580μg εκχυλισμένης μυκοπρωτεΐνης εντός 0,680 min.
Επίδραση της μεθόδου κατεργασίας με υπερήχους σε συνδυασμό με άλεση στην απελευθέρωση πρωτεΐνης από τον Fusarium venenatum
πηγή: Prakash et al. 2014
- Υψηλή απόδοση / πλήρης εκχύλιση
- Υψηλή ποιότητα
- Ταχεία
- Ήπια, μη θερμική
- Με δυνατότητα ακριβούς ελέγχου
- Οικονομικά αποδοτική
- Απλή και ασφαλής στη λειτουργία
Μυκοπρωτεΐνη
Η μυκοπρωτεΐνη είναι μια μονοκυτταρική πρωτεΐνη που απαντά στους μύκητες. Παρέχοντας υψηλή ποσότητα πρωτεΐνης και φυτικών ινών, η μυκοπρωτεΐνη θεωρείται υγιεινή και βιώσιμη πηγή αμινοξέων υψηλής διατροφικής αξίας. Η μυκοπρωτεΐνη περιέχει συνήθως περίπου 45% πρωτεΐνη και 25% φυτικές ίνες επί ξηρού βάρους. Η μυκοπρωτεΐνη είναι πλούσια σε απαραίτητα αμινοξέα και, με συνολική περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη περίπου 41%, προσφέρει παρόμοια περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη με τη σπιρουλίνα. Αυτό καθιστά τη μυκοπρωτεΐνη μια ενδιαφέρουσα πηγή πρωτεΐνης για χορτοφάγους και βίγκαν. Η μυκοπρωτεΐνη είναι πλούσια σε φυτικές ίνες. Οι φυτικές ίνες της αποτελούνται κατά περίπου ένα τρίτο από χιτίνη (N-ακετυλογλυκοζαμίνη) και κατά δύο τρίτα από β-γλυκάνες (1,3-γλυκάνη και 1,6-γλυκάνη). Προσφέροντας υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη και φυτικές ίνες, η μυκοπρωτεΐνη αποτελεί μια υγιεινή και βιώσιμη πηγή τροφής.
(πρβλ. Finnigan et al. 2019)
Εκχύλιση με υπερήχους – Αρχή λειτουργίας και οφέλη
Η εκχύλιση με υπερήχους βασίζεται στο φαινόμενο της ακουστικής (υπερηχητικής) σπηλαίωσης. Όταν ισχυρά υπερηχητικά κύματα μεταδίδονται σε ένα υγρό ή εναιώρημα, εναλλασσόμενοι κύκλοι υψηλής και χαμηλής πίεσης συμπιέζουν και διαστέλλουν το υγρό, δημιουργώντας μικροσκοπικές φυσαλίδες κενού στο μέσο. Αυτές οι φυσαλίδες κενού μεγαλώνουν κατά τη διάρκεια διαδοχικών κύκλων υψηλής/χαμηλής πίεσης, έως ότου φτάσουν σε ένα σημείο όπου η φυσαλίδα αερίου δεν μπορεί να απορροφήσει περισσότερη ενέργεια. Στο σημείο μέγιστης διόγκωσης, η φυσαλίδα καταρρέει βίαια κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Κατά την κατάρρευση της φυσαλίδας, εμφανίζονται τοπικά ακραίες συνθήκες, όπως πολύ υψηλή θερμοκρασία, πιέσεις και αντίστοιχες διαφορές πίεσης και θερμοκρασίας, καθώς και πίδακες υγρού με ταχύτητα έως 280m/sec. Αυτές οι έντονες δυνάμεις διατρυπούν και διαρρηγνύουν τα κυτταρικά τοιχώματα και προάγουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού των κυττάρων και του περιβάλλοντος υγρού. Το ενδοκυτταρικό υλικό, όπως πρωτεΐνες, λιπίδια και άλλες βιοδραστικές ενώσεις, μεταφέρεται στο υγρό, από όπου μπορεί εύκολα να διαχωριστεί για τα επόμενα στάδια επεξεργασίας.
Οφέλη της εκχύλισης μυκοπρωτεΐνης με υπερήχους
Η εκχύλιση με υποβοήθηση υπερήχων (UAE) είναι μια εξαιρετικά αποδοτική τεχνική για την απελευθέρωση και απομόνωση ενδοκυτταρικού υλικού, όπως πρωτεΐνες, λιπίδια και βιοδραστικές ουσίες (π.χ. βιταμίνες και πολυφαινόλες). Η κατεργασία με υπερήχους αποτελεί μέθοδο εντατικοποίησης της διεργασίας, η οποία αυξάνει τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού των κυττάρων και του υγρού. Η εκχύλιση με υπερήχους οδηγεί σε υψηλότερες αποδόσεις, μειωμένο χρόνο επεξεργασίας, ανώτερη ποιότητα εκχυλίσματος, μειωμένο κόστος επεξεργασίας και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας.
Ομογενοποιητές υπερήχων για την επεξεργασία μυκοπρωτεΐνης
Οι συσκευές κυτταρικής διάρρηξης και εκχύλισης με υπερήχους αποτελούν καθιερωμένα εργαλεία στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας τροφίμων. Παρέχοντας δυνάμεις υψηλής διάτμησης λόγω σπηλαίωσης, οι συσκευές υπερήχων χρησιμοποιούνται για την απομόνωση βιοδραστικών ενώσεων από φυτικό υλικό και για την ομογενοποίηση δύο ή περισσότερων φάσεων σε ένα ομοιόμορφο μείγμα.
Η Hielscher Ultrasonics προσφέρει ένα ευρύ φάσμα συσκευών υπερήχων υψηλής απόδοσης, από εργαστηριακά έως βιομηχανικά μεγέθη.
Οι βιομηχανικές συσκευές υπερήχων της Hielscher μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης, διατίθενται εξατομικευμένα ηχοτρόδια υπερήχων. Η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 υπό μεγάλο φορτίο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Τυποποίηση διεργασιών με τη Hielscher Ultrasonics
Τα εκχυλίσματα που χρησιμοποιούνται σε τρόφιμα ή φαρμακευτικά προϊόντα θα πρέπει να παράγονται σύμφωνα με τις Ορθές Πρακτικές Παραγωγής (GMP) και βάσει τυποποιημένων προδιαγραφών επεξεργασίας. Οι ψηφιακές συσκευές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics διαθέτουν έξυπνο λογισμικό, το οποίο διευκολύνει την ακριβή ρύθμιση και τον έλεγχο της διαδικασίας κατεργασίας με υπερήχους. Η αυτόματη καταγραφή δεδομένων αποθηκεύει όλες τις παραμέτρους της διεργασίας υπερήχων, όπως την ενέργεια υπερήχων (συνολική και καθαρή ενέργεια), το πλάτος ταλάντωσης, τη θερμοκρασία και την πίεση (όταν είναι τοποθετημένοι αισθητήρες θερμοκρασίας και πίεσης), με σήμανση ημερομηνίας και ώρας στην ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό σας επιτρέπει να επανεξετάζετε κάθε παρτίδα που έχει υποβληθεί σε επεξεργασία με υπερήχους. Παράλληλα, εξασφαλίζονται η αναπαραγωγιμότητα και η σταθερά υψηλή ποιότητα του προϊόντος.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής ισχύος από εργαστηριακή έως πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Χρήσιμες πληροφορίες
Τι είναι η μυκοπρωτεΐνη;
Η μυκοπρωτεΐνη είναι μια λεγόμενη μονοκυτταρική πρωτεΐνη, που σημαίνει ότι προέρχεται από έναν μονοκύτταρο οργανισμό. Στην περίπτωση της μυκοπρωτεΐνης, ο μονοκύτταρος οργανισμός είναι ένας μύκητας. Επομένως, η μυκοπρωτεΐνη είναι επίσης γνωστή ως μυκητιακή πρωτεΐνη. Η συλλαβή «myco» προέρχεται από την ελληνική λέξη «mykes», που σημαίνει μύκητας.
Για την παραγωγή μυκοπρωτεΐνης, ο Fusarium venenatum είναι ο μύκητας που χρησιμοποιείται συνήθως. Είναι ένας μικρομύκητας του γένους Fusarium και προσφέρει υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη.
Για την εμπορική παραγωγή μυκοπρωτεΐνης, σπόρια μυκήτων καλλιεργούνται και υποβάλλονται σε ζύμωση σε ζωμό γλυκόζης και άλλων θρεπτικών συστατικών. Τα επόμενα στάδια επεξεργασίας περιλαμβάνουν κατεργασία με ατμό, ψύξη και κατάψυξη της μυκητιακής βιομάζας με μειωμένη περιεκτικότητα σε RNA. Τελικά, λαμβάνεται μια μάζα πλούσια σε πρωτεΐνη και φυτικές ίνες, η οποία μπορεί να μετατραπεί σε διάφορα προϊόντα τροφίμων, όπως υποκατάστατα κρέατος ή πρόσθετα τροφίμων. Η μυκοπρωτεΐνη χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή του λεγόμενου «ψεύτικου κρέατος», δηλαδή υποκατάστατων ή αναλόγων κρέατος.
Πώς παράγεται η μυκοπρωτεΐνη;
Η μυκοπρωτεΐνη παράγεται με ζύμωση ενός συγκεκριμένου μύκητα, συνήθως του Fusarium venenatum, σε μεγάλους βιοαντιδραστήρες όπου ο μύκητας αναπτύσσεται και πολλαπλασιάζεται. Στη συνέχεια, η μυκητιακή βιομάζα συλλέγεται και η μυκοπρωτεΐνη εκχυλίζεται με μεθόδους όπως η κατεργασία με υπερήχους τύπου καθετήρα για τη διάσπαση των κυτταρικών τοιχωμάτων και την απελευθέρωση της πρωτεΐνης, η οποία στη συνέχεια μεταποιείται σε διάφορα προϊόντα τροφίμων.
Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της μυκοπρωτεΐνης;
Η μυκοπρωτεΐνη προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα, καθώς αποτελεί πηγή τροφής με υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη και χαμηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά και χοληστερόλη, γεγονός που την καθιστά μια υγιεινή εναλλακτική επιλογή αντί του κρέατος. Είναι πλούσια σε διαιτητικές ίνες, βοηθά στη διαχείριση του βάρους και υποστηρίζει τη μυϊκή ανάπτυξη. Επιπλέον, η παραγωγή μυκοπρωτεΐνης έχει μικρότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις σε σύγκριση με την παραδοσιακή παραγωγή κρέατος, καθώς απαιτεί λιγότερη γη και νερό και εκπέμπει λιγότερα αέρια του θερμοκηπίου. Παρέχει επίσης ένα ευέλικτο συστατικό για τη δημιουργία διαφόρων υποκατάστατων κρέατος, ανταποκρινόμενη στην αυξανόμενη ζήτηση για διατροφή φυτικής προέλευσης.
Βιβλιογραφία / Παραπομπές
- 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.