Extracción de proteínas de lenteja de agua
La lenteja de agua (Lemna minor) es una planta acuática de rápido crecimiento rica en proteínas y otros compuestos nutritivos. La extracción ultrasónica se utiliza como una tecnología de procesamiento altamente eficiente y fiable para liberar proteínas, lípidos y fitonutrientes de la lenteja de agua. La sonicación permite tratar la lenteja de agua de forma sencilla y rápida para obtener productos de calidad alimentaria.
Lenteja de agua para fines nutricionales
La lenteja de agua (género Lemna), una planta acuática con flores, es la planta con flores más pequeña que se conoce. También conocida como Wolffia, lentejas de agua o lentes de agua, crece en entornos de agua dulce y puede encontrarse en todo el mundo. Entre los géneros de lentejas de agua se conocen diversas especies como Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella y Wolffia. Dado que la planta Lemna tiene una capacidad de crecimiento rápido que le permite duplicar su tamaño cada día, la lenteja de agua ha despertado el interés de científicos e ingenieros alimentarios que trabajan en los ámbitos de la nutrición, la seguridad alimentaria y los alimentos funcionales. En algunas partes del Sudeste Asiático, la lenteja de agua se conoce desde hace mucho tiempo por su densidad nutricional y recibe el apodo de «albóndiga vegetal» debido a su elevado contenido de proteínas (más del 45% de la masa seca). La lenteja de agua ofrece un perfil proteico completo (como el de los huevos de gallina), que contiene los nueve aminoácidos esenciales y los seis condicionalmente esenciales.
Extractor ultrasónico UIP4000hdT para la extracción continua de proteínas, lípidos y fitonutrientes de materias primas vegetales como la lenteja de agua.
Lípidos y proteínas de la lenteja de agua
La lenteja de agua contiene un 20–35% de proteínas, un 4–7% de grasas y un 4–10% de almidón en peso seco. Cabe destacar que la distribución de aminoácidos en la lenteja de agua se aproxima a las recomendaciones de la OMS, con, por ejemplo, un 4,8% de lisina, un 2,7% de metionina y cisteína, y un 7,7% de fenilalanina y tirosina. El contenido de ácidos grasos poliinsaturados se situó entre el 48 y el 71%, y el elevado contenido de ácidos grasos n3 dio lugar a una relación n6/n3 favorable de 0,5 o menos.» (Appenroth et al. 2017)
Imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) de muestras de lenteja de agua: la fila superior muestra las células intactas de las muestras de control de lenteja de agua
La fila inferior muestra muestras de lenteja de agua sometidas a extracción con el sonicador UP400ST. Las células presentan una clara rotura mecánica debida a la sonicación.
Estudio e imágenes: ©2023 Inguanez et. al.
Extracción ultrasónica de lenteja de agua
La extracción ultrasónica se utiliza para extraer compuestos de la lenteja de agua, especialmente proteínas y lípidos destinados a productos alimentarios. La harina proteica de Lemna y los lípidos de Lemna se liberan y aíslan de forma eficiente a partir de la planta acuática lenteja de agua.
¿Cómo se aplica la sonicación para extraer compuestos de la lenteja de agua?
Tras cosechar la Lemna, se elimina el exceso de agua (por ejemplo, mediante centrifugación). Para la extracción ultrasónica, es preferible utilizar una suspensión rica en biomasa (es decir, con una elevada concentración de Lemna), ya que aumenta la eficiencia del proceso ultrasónico. La suspensión puede estar compuesta por lenteja de agua y agua u otro disolvente elegido. A continuación, esta suspensión se introduce en un reactor ultrasónico, donde la cavitación acústica rompe la matriz celular y libera los compuestos intracelulares al medio de extracción acuoso o a base de disolvente.
- Alta eficiencia
- Altos rendimientos
- Condiciones suaves y no térmicas
- Procesamiento rápido
- Calidad superior del extracto
- Seguridad
- Facilidad de uso
Extractores ultrasónicos UIP2000hdT
Elija su disolvente de extracción
La extracción ultrasónica es compatible con (casi) cualquier tipo de disolvente. En el ámbito de la investigación, se han extraído compuestos de la lenteja de agua utilizando disolventes como el etanol, un disolvente polar, así como diversas mezclas de disolventes no polares, entre ellas metanol–etanol, cloroformo–etanol, hexano–etanol, éter dietílico–etanol y éter de petróleo–etanol, en distintas proporciones volumétricas.
El disolvente adecuado, combinado con el tratamiento ultrasónico, intensifica la liberación de fitonutrientes de la biomasa de lenteja de agua. El tratamiento ultrasónico homogeneiza y rompe las estructuras celulares vegetales, lo que provoca ruptura y desintegración celular. La extracción ultrasónica se utiliza ampliamente para producir extractos de plantas, hongos y algas.
El mecanismo de la extracción ultrasónica
Los ultrasonidos de potencia acoplados a líquidos o suspensiones generan efectos de gran intensidad energética, como cavitación acústica, cizallamiento y vibración. Estos efectos de los ultrasonidos de potencia se aplican con éxito para desintegrar y destruir estructuras celulares. Además, la sonicación rompe los enlaces moleculares de lípidos, proteínas e hidratos de carbono, de modo que los macronutrientes y fitoquímicos de interés se liberan del interior de las células de la materia prima vegetal, por ejemplo, la lenteja de agua. De este modo, el tratamiento ultrasónico intensifica y acorta considerablemente la extracción.
Extractores ultrasónicos para proteínas y lípidos de lenteja de agua
Los sistemas de extracción ultrasónica de alto rendimiento de Hielscher Ultrasonics se utilizan en todo el mundo en I+D y en la producción a pequeña escala, a escala mediana y a escala plenamente comercial. Los extractores ultrasónicos de alto rendimiento intensifican el proceso de extracción y aumentan el rendimiento y la eficiencia global de la producción de extractos de alta calidad. Hielscher Ultrasonics ofrece equipos de extracción para cualquier volumen / capacidad de procesamiento. Con más de 25 años de experiencia en extracción de materias primas vegetales, ¡Hielscher Ultrasonics es su socio de confianza para la extracción ultrasónica de alto rendimiento!
La sonicación favorece la extracción de proteínas y lípidos de la lenteja de agua
Sonicadores de última generación y alto rendimiento para la extracción de lenteja de agua
Las funciones inteligentes de los equipos ultrasónicos Hielscher están diseñadas para garantizar un funcionamiento fiable, resultados reproducibles y facilidad de uso. Los ajustes de funcionamiento pueden consultarse y configurarse fácilmente mediante un menú intuitivo, accesible desde la pantalla táctil digital en color y mediante control remoto desde un navegador. Así, todas las condiciones de procesamiento, como la energía neta, la energía total, la amplitud, el tiempo, la presión y la temperatura, se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada. Esto permite revisar y comparar ciclos de sonicación anteriores y optimizar el proceso de extracción de lenteja de agua para alcanzar la máxima eficiencia.
Los sistemas de Hielscher Ultrasonics se utilizan en todo el mundo para fabricar extractos vegetales de alta calidad. Los equipos ultrasónicos industriales Hielscher pueden trabajar fácilmente con amplitudes elevadas en funcionamiento continuo (24/7/365). Con los sonotrodos estándar (sondas / bocinas ultrasónicas), pueden generarse fácilmente amplitudes de hasta 200 µm de forma continua. Para amplitudes aún mayores, se ofrecen sonotrodos ultrasónicos personalizados. Gracias a su robustez y a sus reducidas necesidades de mantenimiento, nuestros sistemas de extracción ultrasónica se instalan habitualmente para aplicaciones de trabajo intensivo y en entornos exigentes.
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La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros equipos ultrasónicos:
| Volumen por lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | conjunto de UIP16000 |
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Bibliografía / Referencias
- Mirón-Mérida, Vicente; Soria-Hernández, Cintya; Richards-Chávez, Alejandro; Ochoa-García, Juan; Rodríguez-López, Jorge; Chuck-Hernandez, Cristina (2024): The Effect of Ultrasound on the Extraction and Functionality of Proteins from Duckweed (Lemna minor). Molecules 29, 2024.
- Inguanez, L.; Zhu, X.; de Oliveira Mallia, J.; Tiwari, B.K.; Valdramidis, V.P. (2023): Extractions of Protein-Rich Alaria esculenta and Lemna minor by the Use of High-Power (Assisted) Ultrasound. Sustainability 2023, 15, 8024.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Klaus-J. Appenroth, K. Sowjanya Sree, Volker Böhm, Simon Hammann, Walter Vetter, Matthias Leiterer, Gerhard Jahreis (2017): Nutritional value of duckweeds (Lemnaceae) as human food. Food Chemistry, Volume 217, 2017. 266-273.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento desde equipos de laboratorio hasta escala industrial.