Extracción ultrasónica de micoproteína

En respuesta a la demanda de alternativas alimentarias sostenibles y nutritivas, la micoproteína se ha convertido en un ingrediente revolucionario, obtenido de hongos y utilizado principalmente para elaborar 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, ya que aporta una textura consistente, similar a la de la carne, y un alto valor nutricional. Para aprovechar el potencial de la micoproteína, se emplea una técnica avanzada de extracción conocida como sonicación con sonda. Este método aprovecha la potencia de las ondas ultrasónicas para liberar eficazmente la micoproteína de las células fúngicas, lo que garantiza altos rendimientos de proteína en un tiempo de procesamiento extraordinariamente corto.

Extracción ultrasónica de micoproteína

La extracción de micoproteína comienza con el cultivo de hongos comestibles, como Fusarium venenatum, en biorreactores controlados. La micoproteína se encuentra encapsulada dentro de estas células fúngicas, por lo que se necesita un método de extracción eficaz para liberar esta valiosa proteína. La sonicación con sonda destaca como una técnica ideal por su capacidad para provocar una intensa ruptura celular. Durante este proceso, los ultrasonidos de potencia generan intensas fuerzas de cavitación que rompen las paredes celulares de los hongos y liberan eficazmente el contenido intracelular, incluidas proteínas, lípidos y otros nutrientes. Esto no solo mejora la eficiencia de la extracción, sino que también garantiza la conservación de la integridad y las propiedades funcionales de la proteína.

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

Cinética de liberación de proteínas de Fusarium Venenatum mediante sonicación combinada con molienda
fuente: Prakash et al. 2014

Caso de estudio – Liberación ultrasónica de micoproteína

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

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

Micoproteína

La micoproteína es una proteína unicelular presente en los hongos. Por su elevado contenido de proteínas y fibra, se considera una fuente saludable y sostenible de aminoácidos de gran valor nutricional. La micoproteína suele contener alrededor de un 45% de proteínas y un 25% de fibra en peso seco. Es rica en aminoácidos esenciales y, con una composición de aproximadamente un 41% de proteína total, ofrece un contenido proteico 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 de fibra se compone aproximadamente de un tercio de quitina (N-acetilglucosamina) y dos tercios de β-glucanos (1,3-glucano y 1,6-glucano). Gracias a su elevado contenido de proteínas y fibra, la micoproteína es una fuente alimentaria saludable y sostenible.
(véase Finnigan et al. 2019)

Extracción ultrasónica – Principio de funcionamiento y ventajas

La extracción ultrasónica se basa en el fenómeno de la cavitación acústica (ultrasónica). Cuando se acoplan ondas ultrasónicas de alta potencia a un líquido o una suspensión, los ciclos alternos de alta y baja presión comprimen y expanden el líquido, creando diminutas burbujas de vacío en el medio. Estas burbujas de vacío crecen durante varios ciclos de alta y baja presión hasta alcanzar 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 condiciones locales extremas, como temperaturas y presiones muy elevadas, con sus correspondientes diferencias de presión y temperatura, así como chorros de líquido que alcanzan hasta 280 m/sec. Estas fuerzas intensas perforan y rompen las paredes celulares y favorecen la transferencia de masa entre el interior de las células y el líquido circundante. El material intracelular, como proteínas, lípidos y otros compuestos bioactivos, se transfiere al líquido, del que puede separarse fácilmente para las etapas posteriores del proceso.

Ventajas de la extracción ultrasónica de micoproteína

La extracción asistida por ultrasonidos (UAE) es una técnica muy eficiente para liberar y aislar material intracelular, como proteínas, lípidos y sustancias bioactivas (p. ej., vitaminas y polifenoles). La Sonification constituye una intensificación del proceso que aumenta la transferencia de masa entre el interior de las células y el líquido. La extracción ultrasónica proporciona mayores rendimientos, un menor tiempo de procesamiento, una calidad superior del extracto, menores costes de procesamiento y un menor consumo energético.

Homogeneizadores ultrasónicos para el procesamiento de micoproteína

Los equipos ultrasónicos de ruptura celular y extracción son herramientas consolidadas en las instalaciones de procesamiento de alimentos. Al generar intensas fuerzas de cizallamiento mediante cavitación, los sonicadores se utilizan para aislar compuestos bioactivos de materiales vegetales y homogeneizar dos o más fases hasta obtener una mezcla uniforme.
Hielscher Ultrasonics ofrece una amplia gama de sonicadores de alto rendimiento, desde equipos de laboratorio hasta equipos de tamaño industrial.
Los sonicadores industriales de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Pueden funcionar fácilmente de forma continua con amplitudes de hasta 200 µm en régimen de funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún mayores, se ofrecen sonotrodos ultrasónicos personalizados. La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intensivo y en entornos exigentes.

Estandarización de procesos con Hielscher Ultrasonics

Los extractos utilizados en alimentos o productos farmacéuticos deben producirse conforme a las buenas prácticas de fabricación (GMP) y a 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 guarda todos los parámetros del proceso ultrasónico, como la energía ultrasónica (energía total y neta), la amplitud, la temperatura y la presión (cuando se instalan 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 garantizan la reproducibilidad y una calidad del producto constantemente alta.

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