Extracción ultrasónica de la micoproteína

Para satisfacer la demanda de alternativas alimentarias sostenibles y nutritivas, la micoproteína ha surgido como un ingrediente revolucionario, derivado de los hongos y utilizado principalmente en la creación de sustitutos de la carne, a menudo denominados “carne falsa.” Esta fuente de proteínas ofrece una solución prometedora a la creciente demanda de dietas basadas en plantas, aportando una textura rica, similar a la carne, y un alto valor nutritivo. Para liberar el potencial de la micoproteína, se emplea una técnica de extracción avanzada conocida como sonicación probetype. Este método aprovecha el poder de las ondas ultrasónicas para liberar eficazmente la micoproteína de las células fúngicas, garantizando un alto rendimiento proteínico en un tiempo de procesado extraordinariamente corto.

Extracción ultrasónica de micoproteínas

La extracción de micoproteínas comienza con el cultivo de hongos comestibles, como el Fusarium venenatum, en biorreactores controlados. Dentro de estas células fúngicas, la micoproteína queda encapsulada, lo que exige un método de extracción robusto para liberar la valiosa proteína. La sonicación tipo sonda destaca como técnica ideal por su capacidad para inducir una potente disrupción celular. Durante este proceso, los ultrasonidos crean intensas fuerzas de cavitación que rompen las paredes celulares de los hongos, liberando eficazmente el contenido intracelular, que incluye proteínas, lípidos y otros nutrientes. Esto no sólo mejora la eficacia de la extracción, sino que también garantiza la conservación de la integridad y las propiedades funcionales de las proteínas.

La aplicación de ondas ultrasónicas en la extracción de micoproteínas ofrece varias ventajas significativas. En primer lugar, consigue una homogeneización uniforme, que es crucial para desarrollar una amplia gama de productos alimentarios con texturas y sabores diversos. Ya sea para análogos de la carne, aperitivos ricos en proteínas o sustitutos de la leche sin lácteos, la ultrasonicación permite obtener una calidad uniforme de la micoproteína, lo que la convierte en un ingrediente versátil en la industria alimentaria. Además, el rápido tiempo de procesamiento asociado a esta técnica se traduce en una mayor productividad y un menor consumo de energía, en consonancia con los objetivos de sostenibilidad de la producción moderna de alimentos. La extracción ultrasónica de micoproteínas no sólo satisface la creciente demanda de proteínas vegetales por parte de los consumidores, sino que también abre el camino a soluciones alimentarias innovadoras y nutritivas.

Cinética de liberación de proteínas de Fusarium Venenatum por sonicación con trituración
fuente: Prakash et al. 2014

Estudio de caso – Liberación ultrasónica de micoproteínas

Prakash et al. (2014) investigaron los efectos de la ultrasonicación en la liberación de la micoproteína de Fusarium Venenatum. Alcanzaron una tasa máxima de liberación de proteínas de 580μg de micoproteína extraída en 0,680 min.

Efecto de la sonicación con método de molienda en la liberación de proteínas de Fusarium venenatum
fuente: Prakash et al. 2014

Micoproteína

La micoproteína es una proteína unicelular presente en los hongos. Al ofrecer una gran cantidad de proteínas y fibra, la micoproteína se considera una fuente saludable y sostenible de aminoácidos de gran valor nutricional. La micoproteína suele contener un 45% de proteínas y un 25% de fibra en peso seco. La micoproteína es rica en aminoácidos esenciales y, con una composición de aproximadamente un 41% de proteínas totales, ofrece un contenido proteínico similar al de la espirulina. Esto convierte a la micoproteína en una fuente de proteínas interesante para vegetarianos y veganos. La micoproteína es rica en fibra. Su contenido en fibra comprende aproximadamente un tercio de quitina (N-acetilglucosamina) y dos tercios de β-glucanos (1,3-glucano y 1,6-glucano). Por su alto contenido en proteínas y fibra, la micoproteína es una fuente de alimento saludable y sostenible.
(cf. Finnigan et al. 2019)

Extracción ultrasónica – Principio de funcionamiento y ventajas

La extracción por ultrasonidos se basa en el fenómeno de la cavitación acústica (ultrasónica). Cuando se introducen potentes ondas ultrasónicas en un líquido o lodo, se alternan ciclos de alta y baja presión que comprimen y expanden el líquido creando diminutas burbujas de vacío en el medio. Esas burbujas de vacío crecen a lo largo de varios ciclos de alta y baja presión hasta que alcanzan un punto en el que la burbuja de gas ya no puede absorber más energía. En el punto de máximo crecimiento, la burbuja implosiona violentamente durante un ciclo de alta presión. Durante la implosión de la burbuja, se producen localmente condiciones extremas como temperaturas muy altas, presiones y los correspondientes diferenciales de presión y temperatura, así como chorros de líquido de hasta 280 m/seg. Estas intensas fuerzas perforan y rompen las paredes celulares y favorecen la transferencia de masa entre el interior celular y el líquido circundante. El material intracelular, como proteínas, lípidos y otros compuestos bioactivos, se transfiere al líquido, desde donde puede separarse fácilmente para los procesos posteriores.

Ventajas de la extracción ultrasónica de micoproteínas

Extracción asistida por ultrasonidos (UAE) es una técnica muy eficaz para liberar y aislar material intracelular como proteínas, lípidos y sustancias bioactivas (por ejemplo, vitaminas y polifenoles). La sonificación es una intensificación del proceso, que aumenta la transferencia de masa entre el interior celular y el líquido. La extracción por ultrasonidos permite obtener mayores rendimientos, reducir el tiempo de procesamiento, mejorar la calidad del extracto y reducir los costes de procesamiento y el consumo de energía.

Homogeneizadores ultrasónicos para el procesamiento de micoproteínas

Los disruptores y extractores celulares por ultrasonidos son herramientas bien establecidas en las instalaciones de procesado de alimentos. Los ultrasonidos, que proporcionan fuerzas cavitacionales de alto cizallamiento, se utilizan para aislar compuestos bioactivos del material vegetal y homogeneizar dos o más fases en una mezcla uniforme.
Hielscher Ultrasonics ofrece una amplia cartera de ultrasonidos de alto rendimiento, desde los de laboratorio hasta los de tamaño industrial.
Los sonicadores industriales Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento 24/7 en servicio pesado y en entornos exigentes.

Normalización de procesos con Hielscher Ultrasonics

Los extractos, que se utilizan en alimentos o productos farmacéuticos, deben producirse de acuerdo con las Buenas Prácticas de Fabricación (BPF) y bajo especificaciones de procesamiento estandarizadas. Los sonicadores digitales de Hielscher Ultrasonics incorporan un software inteligente que facilita la configuración y el control precisos del proceso de sonicación. El registro automático de datos escribe todos los parámetros del proceso ultrasónico, como la energía ultrasónica (energía total y neta), la amplitud, la temperatura, la presión (cuando se montan sensores de temperatura y presión) con fecha y hora en la tarjeta SD integrada. Esto le permite revisar cada lote procesado por ultrasonidos. Al mismo tiempo, se garantiza la reproducibilidad y la alta calidad continua del producto.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: