Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Extracción ultrasónica de micoproteína

Las micoproteínas son proteínas derivadas de hongos que se producen para el consumo humano y que se utilizan principalmente para preparar sustitutos de la carne o "carne falsa". La extracción y homogeneización por ultrasonido es un método muy eficaz para liberar la micoproteína del hongo, logrando un rendimiento muy alto de proteínas en un corto tiempo de procesamiento.

Micoproteína

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

Extracción ultrasónica de micoproteínas

Para producir micoproteínas, las especies de hongos comestibles se cultivan en biorreactores. Esto significa que la proteína queda atrapada en las especies de hongos, por ejemplo, Fusarium venenatum. Para liberar la micoproteína se requiere una potente técnica de disrupción y extracción celular, que lisia el hongo. Durante la lisis, las paredes celulares del microorganismo se interrumpen y se rompen para que se libere el material intracelular, como proteínas, lípidos y otros nutrientes. La ecografía es una técnica bien establecida que se utiliza en la producción de alimentos y en la biotecnología para desbaratar células y tejidos y extraer compuestos valiosos. Además, la homogeneización uniforme lograda por la ultrasonificación facilita la transformación de la micoproteína en productos alimenticios innovadores con diversas texturas, sabores y usos, incluidos los análogos de la carne, los refrigerios ricos en proteínas, los sucedáneos de la leche sin lácteos y los postres.

Ultrasound assisted extraction is used to isolate mycoprotein from fungus species

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

Estudio de caso – Liberación de micoproteínas ultrasónicas

Prakash y otros (2014) investigaron los efectos de la ecografía en la liberación de micoproteínas de Fusarium Venenatum. Alcanzaron una tasa máxima de liberación de proteína K de 0,680 min con 580μg de micoproteína extraída.

Ultrasonically assisted extraction is used to isolate mycoprotein from fungus species

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

Procesador ultrasónico UIP2000hdT (2kW) con reactor por lotes agitado

Homogeneizador ultrasónico UIP2000hdT (2kW) con un reactor de agitación continua por lotes

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Ventajas de la extracción ultrasónica de micoproteínas

  • Alto rendimiento / extracción completa
  • alta calidad
  • rápido
  • Suave, no térmico
  • Precisamente controlable
  • rentable
  • simple y seguro de operar

extracción ultrasónica – Principio de trabajo y beneficios

La extracción ultrasónica se basa en el fenómeno de la cavitación acústica (ultrasónica). Cuando las poderosas ondas de ultrasonido se acoplan en un líquido o lodo, ciclos alternados de alta 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 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 localmente extremas como temperaturas muy altas, presiones y los correspondientes diferenciales de presión y temperatura, así como chorros de líquido de hasta 280m/seg. Estas intensas fuerzas perforan y rompen las paredes de las células y promueven la transferencia de masa entre el interior de la célula y el líquido circundante. El material intracelular, como las proteínas, los lípidos y otros compuestos bioactivos, se transfiere al líquido, del que puede separarse fácilmente para los procesos posteriores.

Beneficios de la extracción ultrasónica

Extracción asistida por ultrasonido (UAE) es una técnica muy eficiente para liberar y aislar material intracelular como proteínas, lípidos y sustancias bioactivas (por ejemplo, vitaminas y polifenoles). La sonificación es un proceso de intensificación que aumenta la transferencia de masa entre el interior de la célula y el líquido. La extracción por ultrasonido da lugar a un mayor rendimiento, una reducción del tiempo de procesamiento, una calidad superior del extracto y una reducción de los costos de procesamiento y del consumo de energía.

Homogeneizadores ultrasónicos para el procesamiento de micoproteínas

Los disruptores y extractores de células ultrasónicas son herramientas bien establecidas en las instalaciones de procesamiento de alimentos. Proporcionando fuerzas cavitacionales de alto cizallamiento, los ultrasonidos se utilizan para aislar los compuestos bioactivos del material vegetal y para homogeneizar dos o más fases en una mezcla uniforme.
Hielscher Ultrasonics ofrece una amplia gama de ultrasonidos de alto rendimiento desde el laboratorio hasta el tamaño industrial.
Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores industriales de ultrasonidos pueden ofrecer amplitudes muy altas. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente ejecutadas de forma continua en funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana. 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 de trabajo pesado y exigentes.

Estandarización de procesos con Hielscher Ultrasonics

Los extractos, que se utilizan en alimentos o productos farmacéuticos, deben producirse de conformidad con las buenas prácticas de fabricación (BPF) y con especificaciones de procesamiento normalizadas. Los sistemas de extracción digital de Hielscher Ultrasonics vienen con un software inteligente, que facilita la configuración y el control del proceso de sonicación con precisión. El registro automático de datos escribe todos los parámetros del proceso de ultrasonido, como la energía de ultrasonido (energía total y neta), la amplitud, la temperatura, la presión (cuando se montan sensores de temperatura y presión) con la fecha y la hora en la tarjeta SD incorporada. Esto permite revisar cada lote procesado por ultrasonidos. Al mismo tiempo, se garantiza la reproducibilidad y la alta calidad del producto de forma continua.

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

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos 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 Grupo de UIP16000

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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para dispersión, emulsificación y extracción celular.

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

Literatura / Referencias



Información interesante

¿Qué es la micoproteína?

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