Mejora de la producción de proteínas de insectos mediante ultrasonidos

Los insectos son una fuente sostenible y fácil de criar de proteínas y lípidos de alta calidad nutricional. Para separar las proteínas y los lípidos de los insectos, se utiliza la extracción ultrasónica como tecnología altamente eficiente y fiable. La ultrasonicación ha demostrado ofrecer altas tasas de extracción, elevados rendimientos de proteínas y lípidos y un procesamiento rápido de ingredientes de insectos de primera calidad.

¿Por qué extraer proteínas de insectos con ultrasonidos de potencia?

El extracto de proteínas de insectos suele considerarse de mayor calidad que la harina de insectos porque contiene un mayor porcentaje de proteínas y un menor porcentaje de otros materiales no deseados, como quitina y grasas.
La harina de insectos suele elaborarse moliendo insectos enteros hasta obtener un polvo, que puede contener una cantidad considerable de materiales indigeribles, como quitina, exoesqueletos y otros componentes sin valor nutritivo. En cambio, el extracto de proteínas de insectos suele elaborarse extrayendo las proteínas de los insectos, lo que da lugar a un producto proteico más puro y concentrado. La extracción ultrasónica ha demostrado ser una técnica de producción muy eficaz para obtener proteínas de insectos de alta calidad.
La mayor concentración de proteínas del extracto de proteínas de insectos significa que puede aportar más proteínas por gramo que la harina de insectos, lo que lo convierte en una fuente de proteínas más eficiente. Además, la eliminación de componentes sin valor nutritivo puede hacer que el extracto de proteínas de insectos sea más fácil de digerir y puede reducir el riesgo de problemas digestivos en los animales y las personas que lo consumen.
Asimismo, el extracto de proteínas de insectos puede tener un sabor y un olor más suaves que la harina de insectos, lo que lo hace más atractivo para los consumidores. También ofrece aplicaciones más versátiles, ya que puede utilizarse como ingrediente en una amplia gama de alimentos y piensos.
 

Extracción ultrasónica de proteínas de insectos

La extracción ultrasónica puede incorporarse fácilmente al procesamiento habitual de la harina de insectos y permite mejorar el producto final. Las proteínas de insectos extraídas mediante ultrasonidos son de mayor calidad que la harina de insectos y ofrecen un mayor valor nutricional, un mejor sabor y mejores propiedades funcionales.

Protocolo general para la extracción de proteínas de insectos con un ultrasonicador de sonda

Protocolo general para extraer proteínas de calidad alimentaria de larvas de mosca soldado mediante una sonda ultrasónica:
Materiales y equipos:

• Larvas de mosca soldado u otras especies de insectos, como larvas de gusano de la harina (Tenebrio molitor), grillos adultos (Gryllus bimaculatus) y pupas de gusano de seda (Bombyx mori) – previamente criados y recolectados
• Ultrasonicador de sonda
• Batidora o procesador de alimentos
• Agua destilada con 9,46 mM de ácido ascórbico u otro disolvente de su elección
• Centrífuga
• Recipientes de vidrio o plástico
• Papel de filtro o filtros de malla

Instrucciones paso a paso para la extracción de proteínas de insectos

1. Preparación de las larvas de insectos:
   • Recolecte las larvas de mosca soldado del sistema de cría.
   • Lave bien las larvas con agua destilada para eliminar cualquier residuo o impureza.
   • Congele las larvas a -20 °C o menos para desactivar las enzimas y preservar la calidad de las proteínas.
2. Disgregación de las larvas:
   • Descongele las larvas congeladas y transfiéralas a una batidora o un procesador de alimentos.
   • Añada un volumen adecuado de agua destilada o solución tampón para alcanzar la concentración de proteínas deseada (p. ej., 10% w/v).
   • Triture o procese las larvas hasta obtener una suspensión homogénea.
   • Transfiera la suspensión a un recipiente de vidrio o plástico.
3. Desgrasado (opcional):
   • El desgrasado de la harina de insectos es un paso opcional que ayuda a aumentar el rendimiento y la calidad de las proteínas. El contenido de grasa de la harina de insectos se reduce mediante un tratamiento con hexano. En general, para la mayoría de los extractos de proteínas de insectos destinados al consumo humano, se recomienda el desgrasado para mejorar la calidad de las proteínas. El proceso convencional de desgrasado con hexano requiere mucho tiempo. ¡La ultrasonicación puede acelerar considerablemente el desgrasado de la harina de insectos!
4. Ultrasonicación:
   • Sumerja la sonda del ultrasonicador, p. ej., UIP2000hdT, en la suspensión de larvas.
   • Ajuste los parámetros del ultrasonicador, p. ej., una amplitud del 100% y un tiempo de sonicación acorde con el volumen y la suspensión.
   • Aplique ondas ultrasónicas a la suspensión de larvas manteniendo una temperatura constante para evitar la desnaturalización de las proteínas.
   • El proceso de ultrasonicación ayuda a romper las células y a liberar las proteínas de las larvas.
   • Supervise la temperatura durante la sonicación. Los ultrasonicadores Hielscher están equipados con un sensor de temperatura y un sistema de control de temperatura.
5. Centrifugación:
   • Tras la ultrasonicación, transfiera la suspensión de larvas sonicada a tubos de centrífuga.
   • Centrifugue los tubos a una velocidad y durante un tiempo adecuados para separar el sobrenadante que contiene las proteínas de los residuos sólidos y las células sin romper.
   • Recoja el sobrenadante, que contiene las proteínas extraídas, y transfiéralo a un recipiente limpio.
   • Opcionalmente, repita el paso de centrifugación si es necesario para eliminar las partículas sólidas restantes. Como alternativa, puede utilizarse la filtración como técnica de separación de proteínas.
6. Análisis y almacenamiento de proteínas:
   • Realice un análisis de proteínas para evaluar la calidad y la composición de las proteínas extraídas.
7. Almacenamiento:
   • Almacene las proteínas extraídas en recipientes adecuados en un lugar fresco, seco y oscuro.

 
Los insectos como fuente de alimento: Los insectos, como los grillos, los gusanos, las moscas y las larvas, son ricos en proteínas. Para satisfacer la creciente demanda de proteínas de alta calidad, los insectos se han convertido en una fuente de proteínas valorada por ser saludable, sostenible y respetuosa con el medio ambiente, que se utiliza en alimentos para personas, alimentos para mascotas y piensos para ganado. Los insectos son ectotermos (lo que significa que son de sangre fría y no desperdician energía produciendo calor para aumentar su temperatura corporal), no requieren mucho espacio y pueden alimentarse con residuos como sustrato de crecimiento. Esto convierte a las proteínas y los lípidos de insectos en una fuente de alimento prometedora, que puede ayudar a cubrir el «déficit de proteínas» que debe superarse para alimentar a una población mundial en aumento y satisfacer su demanda de nutrientes de alta calidad, especialmente proteínas.
Cría de insectos: Los insectos se crían en granjas de insectos, donde crecen en recipientes o reactores. Gracias a que son organismos de crecimiento rápido, requieren relativamente pocos cuidados, pueden alimentarse con residuos orgánicos y alcanzan rápidamente el tamaño o la madurez necesarios para su recolección. En particular, las larvas de mosca, los gusanos de la harina y los grillos son fáciles de criar. En cuanto a la eficiencia, las larvas de la mosca soldado negra son reconocidas por su excelente capacidad para transformar residuos orgánicos en proteínas de alta calidad. Por este motivo, entre los criadores de insectos, la mosca soldado negra también se conoce como la «reina de la transformación de residuos».
 
Etapas del procesamiento de la harina de insectos: Cuando los insectos han alcanzado el tamaño o el estadio de desarrollo deseados, se recolectan. Esto significa que están listos para transformarse en ingredientes alimentarios. Antes del procesamiento, los insectos se lavan con agua, se tamizan y se mantienen vivos a 4℃ durante aproximadamente un día sin alimento.
Después, los insectos se cuecen y luego se secan con aire muy caliente o calentándolos en un recipiente. El tratamiento térmico también es necesario para eliminar las bacterias. Por último, los insectos se muelen para obtener una harina de insectos seca (también conocida como harina de insectos). La harina de insectos puede utilizarse como ingrediente alimentario o aditivo en piensos. Sin embargo, para refinar y mejorar la harina de insectos, se extraen los ingredientes más valiosos, es decir, las proteínas y los lípidos. En particular, la proteína pura de insectos se valora como un ingrediente de alto valor nutricional, que se utiliza en barritas proteicas, proteínas en polvo y como aditivo en numerosos productos alimentarios, como productos de panadería, patatas fritas, galletas saladas, etc.
 
¡Utilice extractores ultrasónicos de sonda para producir proteínas de insectos de alta calidad!
 
Extracción ultrasónica de proteínas de alta calidad de insectos:
La extracción ultrasónica se utiliza para producir proteínas en polvo, hidrolizados y aislados de proteínas a partir de numerosos tipos y formas de insectos, como moscas, gusanos, insectos, grillos y larvas. Al extraer proteínas de alta calidad de la harina de insectos, la ultrasonicación produce ingredientes alimentarios funcionales con un perfil nutricional superior.

Ventajas de la extracción ultrasónica de proteínas de insectos

La ultrasonicación se utiliza ampliamente para extraer y tratar proteínas de diversas fuentes, como vegetales (p. ej., soja, arroz, colza, girasol, semillas de calabaza, etc.), productos lácteos (p. ej., concentrado de proteínas de suero (WPC), proteínas de suero, retenidos de proteínas de leche, caseinato de calcio), algas (p. ej., algas marinas), productos del mar (p. ej., subproductos de pescado y residuos de productos del mar) e insectos (p. ej., gusanos, larvas, moscas, larvas de mosca, escarabajos, grillos, cucarachas, etc.).
Como tecnología de extracción altamente eficiente y ecológica, la extracción ultrasónica de proteínas de insectos se ha consolidado en la producción de proteínas de insectos en polvo, hidrolizados y aislados. Gracias a la elevada fiabilidad del proceso, su repetibilidad y su escalado lineal, la ultrasonicación se utiliza para extraer proteínas de insectos, modificar las estructuras proteicas y mejorar las propiedades fisicoquímicas de las proteínas.
Por ejemplo, Mintha et al. (2020) aplicaron la extracción ultrasónica a larvas de mosca soldado negra (H. illucens). Informan de que la sonicación mejoró la estructura de las proteínas, modificó su funcionalidad y, por tanto, resultó beneficiosa para la producción de proteínas / hidrolizados de H. illucens. En particular, la ultrasonicación aumentó el potencial zeta, la dispersibilidad y los valores de tioles. Además, la turbidez y el tamaño de las partículas de proteína disminuyeron tras la sonicación. La ultrasonicación aumentó significativamente la luminosidad (L*) de los aislados de proteínas en x ¯ 7,46% respecto al control no sonicado.

Ultrasonicadores de alto rendimiento para el procesamiento de proteínas de insectos

La extracción y la homogeneización ultrasónicas constituyen una tecnología de procesamiento fiable que facilita y acelera la producción de proteínas de insectos de alta calidad. La gama de Hielscher Ultrasonics abarca desde ultrasonicadores de laboratorio compactos hasta sistemas de extracción industriales. De este modo, en Hielscher podemos ofrecerle el ultrasonicador más adecuado para la capacidad de procesamiento que tiene prevista. Nuestro personal, con muchos años de experiencia, le asistirá desde las pruebas de viabilidad y la optimización del proceso hasta la instalación de su sistema ultrasónico a escala de producción definitiva.
El reducido espacio que ocupan nuestros extractores ultrasónicos, así como la versatilidad de sus opciones de instalación, permiten integrarlos incluso en instalaciones de procesamiento de proteínas de insectos con poco espacio. Los procesadores ultrasónicos se instalan en todo el mundo en plantas de producción de alimentos y suplementos nutricionales, así como en instalaciones de producción de alimentos para mascotas y piensos para ganado. Además, los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento son ideales para incorporar proteínas de insectos a formulaciones de alimentos para personas, alimentos para animales de compañía y piensos para animales de granja.

Hielscher Ultrasonics – Equipos de extracción avanzados

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todos los extractores ultrasónicos de alto rendimiento, desde pequeña hasta gran escala. Los accesorios adicionales permiten montar fácilmente la configuración del equipo ultrasónico más adecuada para su proceso de obtención de proteínas de insectos. La configuración ultrasónica óptima depende de la capacidad prevista, el volumen, la materia prima, el procesamiento por lotes o en línea y el calendario.

Extracción ultrasónica de insectos – Procesamiento por lotes y en línea

Los ultrasonicadores Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en flujo continuo. El procesamiento ultrasónico por lotes es ideal para las pruebas de procesos, la optimización y la producción a pequeña y mediana escala. Para producir grandes volúmenes de proteínas de insectos, el procesamiento en línea puede resultar más ventajoso. Aunque el procesamiento por lotes solo requiere una configuración muy sencilla, exige más tiempo y mano de obra. Un proceso de mezcla continuo en línea requiere una configuración avanzada –compuesta por una bomba, mangueras o tuberías y depósitos–, pero es más eficiente, más rápido y requiere considerablemente menos mano de obra. Hielscher Ultrasonics dispone de la configuración de extracción más adecuada para su volumen de extracción y los objetivos de su proceso.

Extractores ultrasónicos para cualquier capacidad de producción

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde ultrasonicadores de laboratorio compactos, pasando por sistemas de sobremesa y piloto, hasta procesadores ultrasónicos plenamente industriales con capacidad para procesar cargas de camión por hora. Esta gama completa nos permite ofrecerle el extractor ultrasónico más adecuado para su materia prima, capacidad de procesamiento y objetivos de producción.
Los sistemas ultrasónicos de sobremesa son ideales para las pruebas de viabilidad y la optimización de procesos. El escalado lineal basado en parámetros de proceso establecidos facilita enormemente el aumento de la capacidad de procesamiento, desde lotes pequeños hasta la producción plenamente comercial. El escalado puede realizarse instalando una unidad de extracción ultrasónica más potente o agrupando varios ultrasonicadores en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el extractor ultrasónico más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para obtener resultados óptimos

Todos los ultrasonicadores Hielscher pueden controlarse con precisión y, por ello, son equipos de trabajo fiables en producción. La amplitud es uno de los parámetros de proceso cruciales que influyen en la eficiencia y la eficacia de la extracción ultrasónica de nutrientes de insectos.
El material de insectos, como larvas y moscas, requiere una sonicación más suave y ajustes de amplitud más bajos, mientras que los grillos y los insectos con un exoesqueleto grueso requieren sonicación a amplitudes más altas para liberar los nutrientes deseados. Todos los procesadores de Hielscher Ultrasonics permiten ajustar la amplitud con precisión. Los sonotrodos y los amplificadores de amplitud son accesorios que permiten modificar la amplitud en un intervalo aún más amplio. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher pueden generar amplitudes muy altas y proporcionar la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Pueden mantenerse fácilmente amplitudes de hasta 200 µm de forma continua en funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante software inteligente le permiten tratar sus semillas en las condiciones ultrasónicas más eficaces. ¡Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de extracción!
La robustez de los equipos ultrasónicos Hielscher permite un funcionamiento 24/7 en servicio intensivo y en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos ultrasónicos Hielscher en herramientas de trabajo fiables que satisfacen sus requisitos de extracción.

Pruebas de procesos sencillas y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden escalarse de forma totalmente lineal. Esto significa que cualquier resultado obtenido con un ultrasonicador de laboratorio o de sobremesa puede reproducirse al escalar el proceso, obteniendo exactamente el mismo resultado con los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonicación sea ideal para realizar pruebas de viabilidad sin riesgos, optimizar procesos y posteriormente implementarlos en la fabricación comercial. ¡Póngase en contacto con nosotros para descubrir cómo la sonicación puede aumentar su producción de proteínas de insectos!

Máxima calidad – Diseñados y fabricados en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher da prioridad a los más altos estándares de calidad para sus procesadores ultrasónicos. Todos los ultrasonicadores se diseñan, fabrican y someten a pruebas exhaustivas en nuestra sede de Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y la fiabilidad de los equipos ultrasónicos Hielscher los convierten en equipos de trabajo resistentes para su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica inherente de los mezcladores de alto rendimiento de Hielscher.

La siguiente tabla ofrece una indicación de la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores: