Extracción ultrasónica de la micoproteína

Las micoproteínas son proteínas derivadas de hongos producidas para el consumo humano, que se utilizan principalmente para preparar sustitutos de la carne o "carne falsa". La extracción y homogeneización por ultrasonidos es un método muy eficaz para liberar la micoproteína del hongo y conseguir rendimientos proteicos muy elevados en poco tiempo de procesamiento.

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 de micoproteínas

Para producir micoproteína, se cultivan especies de hongos comestibles en biorreactores. Esto significa que la proteína queda atrapada en la especie de hongo, por ejemplo Fusarium venenatum. Para liberar la micoproteína, se requiere una potente técnica de disrupción celular y extracción, que lisan el hongo. Durante la lisis, las paredes celulares del microorganismo se desintegran y rompen para que se libere el material intracelular, como proteínas, lípidos y otros nutrientes. La ultrasonicación es una técnica muy utilizada en la producción de alimentos y la biotecnología para romper células y tejidos y extraer compuestos valiosos. Además, la homogeneización uniforme que se consigue con la ultrasonificación facilita la transformación de la micoproteína en productos alimentarios innovadores con diversas texturas, sabores y usos, como análogos de la carne, aperitivos ricos en proteínas, sustitutos de la leche sin lácteos y postres.

La extracción asistida por ultrasonidos se utiliza para aislar la micoproteína de especies de hongos

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. Consiguieron una tasa máxima de liberación de proteína K de 0,680 min con 580μg de micoproteína extraída.

La extracción asistida por ultrasonidos se utiliza para aislar la micoproteína de especies de hongos

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

Procesador ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor discontinuo agitado

Homogeneizador ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor discontinuo de agitación continua

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Ventajas de la extracción ultrasónica de micoproteínas

  • Alto rendimiento / extracción completa
  • Alta calidad
  • Rápido
  • Leve, no térmico
  • controlable con precisión
  • Rentabilidad
  • Manejo sencillo y seguro

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, ciclos alternos de alta presión y baja presión 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 por ultrasonidos

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.
Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores ultrasónicos industriales 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 ininterrumpido 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 sistemas digitales de extracción 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 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:

Volumen del loteTasa de flujoDispositivos recomendados
1 a 500 mL10 a 200 mL/min.UP100H
10 a 2000 mL20 a 400 mL/min.UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L0,2 a 4 L/minUIP2000hdT
10 a 100 L2 a 10 L/minUIP4000hdT
n.a.10 a 100 L/minUIP16000
n.a.mayorGrupo de UIP16000

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Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.

Literatura / Referencias



Información interesante

¿Qué es la micoproteína?

La micoproteína es una proteína unicelular, es decir, derivada de un organismo unicelular. En el caso de la micoproteína, el organismo unicelular es un hongo. Por lo tanto, la micoproteína también se conoce como proteína fúngica. La sílaba "myco” deriva de la palabra griega "mykes", que significa hongo.
Para la producción de micoproteína, el hongo más utilizado es el Fusarium venenatum. Es un microhongo del género Fusarium y ofrece un alto contenido en proteínas.
Para producir micoproteína comercialmente, las esporas de hongos se cultivan y fermentan en un caldo de glucosa y otros nutrientes. Los pasos de procesamiento posteriores implican la cocción al vapor, el enfriamiento y la congelación de la biomasa fúngica reducida en ARN. Finalmente, se obtiene una masa rica en proteínas y fibra, que puede transformarse en diversos productos alimentarios, como sustitutos de la carne o aditivos alimentarios. La micoproteína se utiliza principalmente para producir la llamada "carne falsa", que son sustitutos de la carne o análogos de la carne.

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