Täiustatud putukavalgu tootmine ultraheliga

Putukad on säästlik ja kergesti kasvatatav allikas kvaliteetsetele toitumisalastele valkudele ja lipiididele. Valkude ja lipiidide eraldamiseks putukatest kasutatakse ultraheliekstraktsiooni kui väga tõhusat ja usaldusväärset tehnoloogiat. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) on end tõestanud kõrgete ekstraktsioonimääradega, suure valgu- ja lipiidisaagisega ning esmaklassiliste putukaheinete kiire töötlemisega.

Miks ekstraheerida putukavalke võimsa ultraheliga?

Putukavalgu ekstrakti peetakse tavaliselt kvaliteetsemaks kui putukajahu, sest see sisaldab suuremat protsenti valku ja väiksemat protsenti muid soovimatuid aineid, nagu kitiin ja rasvad.
Putukajahu valmistatakse tavaliselt terveid putukaid pulbriks jahvatades ning see võib sisaldada märkimisväärsel hulgal seedimatuid aineid, nagu kitiin, välisskeletid ja muud mittetoitelised komponendid. Seevastu putukavalgu ekstrakt valmistatakse tavaliselt valgu ekstraheerimisel putukatest, mille tulemuseks on puhtam ja kontsentreeritum valgutoode. Ultraheliekstraktsioon on osutunud väga tõhusaks tootmistehnikaks kvaliteetse putukavalgu saamiseks.
Putukavalgu ekstrakti suurem valgukontsentratsioon tähendab, et see võib anda grammi kohta rohkem valku kui putukajahu, muutes selle tõhusamaks valguallikaks. Lisaks võib mittetoiteliste komponentide eemaldamine muuta putukavalgu ekstrakti kergemini seeditavaks ning vähendada seedehäirete riski loomadel ja inimestel, kes seda tarbivad.
Samuti võib putukavalgu ekstraktil olla putukajahuga võrreldes mahedam maitse ja lõhn, mis muudab selle tarbijatele atraktiivsemaks. Sellel on ka mitmekülgsem kasutus, kuna seda saab kasutada koostisosana paljudes toidu- ja söödatoodetes.

Putukavalkude ultraheliekstraktsioon

Ultraheliekstraktsiooni saab hõlpsasti integreerida tavapärasesse putukajahu töötlemisse ning see võimaldab seda lõpptooteks täiustada. Ultrahelil ekstraheeritud putukavalk on parema kvaliteediga kui putukajahu, pakkudes kõrgemat toiteväärtust, paremat maitset ja paremaid funktsionaalseid omadusi.

Üldprotokoll putukavalgu ekstraheerimiseks sondtüüpi ultraheli seadmega

üldprotokoll toidukvaliteediga valkude ekstraheerimiseks sõdurikärbse vastsetest ultraheli sondi abil:
Materjalid ja seadmed:

• Sõdurikärbse vastsed või muud putukaliigid, nagu jahumardika vastsed (Tenebrio molitor), täiskasvanud kriket (Gryllus bimaculatus) ja siidiussi nukud (Bombyx mori) – eelnevalt kasvatatud ja koristatud
• Sondtüüpi ultraheli seade
• Blender või köögikombain
• Destilleeritud vesi, mis sisaldab 9,46 mM askorbiinhapet, või muu valitud lahusti
• Tsentrifuug
• Klaas- või plastanumad
• Filterpaber või võrkfiltrid

Samm-sammuline juhend putukavalgu ekstraheerimiseks

1. Putukavastsete ettevalmistamine:
   • Koguge sõdurikärbse vastsed kasvatussüsteemist.
   • Peske vastseid põhjalikult destilleeritud veega, et eemaldada praht või lisandid.
   • Külmutage vastsed temperatuuril -20°C või madalamal, et inaktiveerida ensüümid ja säilitada valgu kvaliteet.
2. Vastsete desintegreerimine:
   • Sulatage külmutatud vastsed üles ja viige need blenderisse või köögikombaini.
   • Lisage sobiv kogus destilleeritud vett või puhverlahust, et saavutada soovitud valgukontsentratsioon (nt 10% w/v).
   • Blendige või töödelge vastseid, kuni saadakse homogeenne suspensioon.
   • Viige suspensioon klaas- või plastanumasse.
3. Rasvatustamine (valikuline):
   • Putukajahu rasvatustamine on valikuline samm, mis aitab suurendada valgusaagist ja -kvaliteeti. Putukajahu rasvasisaldust vähendatakse heksaaniga töötlemise teel. Üldiselt on enamiku inimtoiduks mõeldud putukavalgu ekstraktide puhul rasvatustamine soovitatav, et parandada valgu kvaliteeti. Tavapärane heksaaniga rasvatustamine on aeganõudev. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) võib putukajahu rasvatustamist oluliselt kiirendada!
4. Ultraheli töötlus (sonikeerimine):
   • Kastke ultraheli seadme sond, nt UIP2000hdT, vastsete suspensiooni.
   • Seadke ultraheli seadme parameetrid, nt 100% amplituud ja ultraheli töötluse (sonikeerimise) kestus vastavalt mahule ja suspensioonile.
   • Rakendage ultraheli laineid vastsete suspensioonile, hoides samal ajal temperatuuri konstantsena, et vältida valkude denatureerumist.
   • Ultraheli töötlus aitab rakke lõhkuda ja vabastada vastsetest valke.
   • Jälgige ultraheli töötluse (sonikeerimise) ajal temperatuuri. Hielscheri ultraheli seadmed on varustatud temperatuurianduri ja temperatuuri reguleerimise süsteemiga.
5. Tsentrifuugimine:
   • Pärast ultraheli töötlust kandke sonikeeritud vastsete suspensioon tsentrifuugitorudesse.
   • Tsentrifuugige torusid sobival kiirusel ja sobiva aja jooksul, et eraldada valku sisaldav supernatant tahketest jäätmetest ja lõhkumata rakkudest.
   • Koguge supernatant, mis sisaldab ekstraheeritud valke, ja kandke see puhtasse anumasse.
   • Vajaduse korral korrake tsentrifuugimist, et eemaldada kõik allesjäänud tahked osakesed. Alternatiivina võib valkude eraldamise meetodina kasutada filtreerimist.
6. Valkude analüüs ja säilitamine:
   • Tehke valkude analüüs, et hinnata ekstraheeritud valkude kvaliteeti ja koostist.
7. Säilitamine:
   • Hoidke ekstraheeritud valke sobivates anumates jahedas, kuivas ja pimedas kohas.

 
Putukad toiduallikana: Putukad, näiteks kilged, ussid, kärbsed ja vastsed, on valgurikkad. Et rahuldada kasvavat nõudlust kvaliteetsete valkude järele, on putukaid hakatud väärtustama tervisliku, jätkusuutliku ja keskkonnasõbraliku valguallikana, mida kasutatakse inimtoiduks, lemmikloomatoiduks ja koduloomade söödaks. Putukad on ektotermsed (see tähendab, et nad on külmaverelised ega raiska energiat soojuse tootmiseks oma kehatemperatuuri tõstmiseks), nad ei vaja palju ruumi ning neid saab toita jäätmetega kasvusubstraadina. See muudab putukavalgud ja -lipiidid paljulubavaks toiduallikaks, mis võib aidata täita „valguauku“, mis tuleb ületada, et toita kasvavat maailma rahvastikku ja selle nõudlust kvaliteetsete toitainete, eelkõige valgu järele.
Putukakasvatus: Putukaid aretatakse putukafarmides, kus neid kasvatatakse konteinerites või reaktorites. Kiiresti kasvavate organismidena on nende eeliseks suhteliselt väike hooldusvajadus, neid saab toita orgaaniliste jäätmetega ning neid kasvatatakse kiiresti koristussuuruseni või küpsuseni. Eriti kärbsevastseid, jahuusse ja kilge on lihtne aretada. Tõhususe seisukohast tuntakse mustsõdurkärbse vastseid nende suurepärase võime poolest muuta orgaanilisi jäätmeid kvaliteetseks valguks. Seetõttu tuntakse mustsõdurkärbest putukakasvatajate seas ka „jäätmete ümbertöötlemise kuningannana“.

Putukajahu töötlemise etapid: Kui putukad on jõudnud soovitud suuruse või arengujärguni, need koristatakse. See tähendab, et need on valmis toidukomponentideks töötlemiseks. Enne töötlemist putukad pestakse veega, sõelutakse ja hoitakse elusana temperatuuril 4℃ umbes üks päev ilma söödata.
Seejärel putukad keedetakse ning seejärel kuivatatakse väga kuuma õhuga või kuumutades neid anumas. Kuumtöötlus on vajalik ka bakterite hävitamiseks. Lõpuks jahvatatakse putukad kuivaks putukajahuks (tuntud ka kui putukajahu või putukate jahu). Putukajahu võib kasutada toidukomponendina või lisandina loomasöödas. Putukajahu rafineerimiseks ja väärindamiseks ekstraheeritakse aga kõige väärtuslikumad koostisosad, st valgud ja lipiidid. Eriti puhast putukavalku väärtustatakse kui kõrge toiteväärtusega koostisosa, mida kasutatakse valguvaiades, valgupulbrites ning lisandina paljudes toiduainetes, näiteks küpsetistes, krõpsudes, kreekerites jms.

Kasutage kvaliteetse putukavalgu tootmiseks ultraheli sondtüüpi ekstraktoreid!
 
Kvaliteetsete valkude ultraheli ekstraheerimine putukatest:
Ultraheli ekstraheerimist kasutatakse valgupulbrite, hüdrolüsaatide ja valguisolaatide tootmiseks paljudest putukavormidest, sealhulgas kärbestest, ussidest, lutikatest, kilkidest ja vastsetest. Kvaliteetsete valkude ekstraheerimisel putukajahust annab ultraheli töötlus funktsionaalseid toidukomponente, millel on parem toiteväärtuse profiil.

Valkude ultraheli ekstraheerimise eelised putukatest

Ultraheli töötlust kasutatakse laialdaselt valkude ekstraheerimiseks ja töötlemiseks erinevatest allikatest, nagu taimsed allikad (nt soja, riis, rapsiseeme, päevalill, kõrvitsaseemned jne), piimatooted (nt vadakuvalgu kontsentraat (WPC), vadakuvalk, piimavalgu retentaadid, kaltsiumkaseinaat), vetikad (nt merevetikad), mereannid (nt kalatöötluse kõrvalsaadused ja mereannijäätmed) ning putukad (nt ussid, vastsed, kärbsed, ritsikad, mardikad, prussakad jne).
Kõrge tõhususega ja keskkonnahoidliku ekstraheerimistehnoloogiana on putukavalgu ultraheliekstraheerimine leidnud oma koha putukavalgu pulbrite, hüdrolüsaatide ja isolaatide tootmises. Tänu protsessi suurele töökindlusele, korratavusele ja lineaarsele skaleeritavusele kasutatakse ultraheli töötlust valgu ekstraheerimiseks putukatest, valgu struktuuride muutmiseks ja valgu füüsikalis-keemiliste omaduste parandamiseks.
Näiteks rakendasid Mintha et al. (2020) ultraheliekstraheerimist mustsõdurkärbse vastsetele (H. illucens). Nad teatavad, et sonikeerimine parandas valgu struktuuri, muutis valgu funktsionaalsust ning oli seeläbi kasulik H. illucens’i valgu / hüdrolüsaatide tootmisel. Eriti suurenesid ultraheli töötluse toimel zeta-potentsiaal, dispergeeruvus ja tioolide väärtused. Lisaks vähenesid pärast sonikeerimist valgu hägusus ja osakeste suurus. Ultraheli töötlus suurendas valgu isolaatide heledust (L*) oluliselt x ¯ 7,46% võrra võrreldes sonikeerimata kontrolliga.

Suure jõudlusega ultraheli seadmed putukavalgu töötlemiseks

Ultraheliekstraheerimine ja homogeniseerimine on töökindel töötlustehnoloogia, mis hõlbustab ja kiirendab kvaliteetse putukavalgu tootmist. Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab kogu skaalat kompaktsetest laboriseadmetest kuni tööstuslike ekstraheerimissüsteemideni. Seega saame meie ettevõttes Hielscher pakkuda teile sobivaima ultraheliseadme teie kavandatud protsessi mahutavuse jaoks. Meie pikaajalise kogemusega töötajad abistavad teid teostatavuskatsetest ja protsessi optimeerimisest kuni teie ultraheli süsteemi paigaldamiseni lõplikul tootmistasemel.
Meie ultraheli ekstraktorite väike põrandapind ja paigaldusvõimaluste mitmekesisus võimaldavad neid kasutada isegi piiratud ruumiga putukavalgu töötlemisettevõtetes. Ultraheli protsessoreid on paigaldatud kogu maailmas toidu- ja toidulisandite tootmisettevõtetesse ning lemmikloomade- ja kariloomatoitude tootmisse. Lisaks sobivad ultraheli suure nihkejõuga segistid ideaalselt putukavalkude koostamiseks inimtoiduks mõeldud toodetesse, samuti kaaslasloomade toitu ja põllumajandusloomade söödasse.

Hielscher Ultrasonics – kaasaegsed ekstraheerimisseadmed

Hielscher Ultrasonicsi tootevalik hõlmab kogu skaalat suure jõudlusega ultraheli ekstraktoreid väikesest kuni suure mahuni. Täiendavad lisatarvikud võimaldavad hõlpsasti koostada teie putukavalgu protsessi jaoks sobivaima ultraheliseadme konfiguratsiooni. Optimaalne ultraheli süsteem sõltub kavandatud mahutavusest, mahust, toorainest, partiipõhisest või inline-protsessist ning ajakavast.

Putukate ultraheliekstraheerimine – partiipõhine ja inline-töötlus

Hielscheri ultraheli seadmeid saab kasutada nii partiipõhiseks kui ka pidevaks läbivoolutöötluseks. Ultraheli partiitöötlus sobib ideaalselt protsessi katsetamiseks, optimeerimiseks ja väikese kuni keskmise suurusega tootmistasemele. Suurte putukavalgukoguste tootmiseks võib inline-töötlus olla soodsam. Kuigi partiitöötlus nõuab vaid väga lihtsat seadistust, on see ajamahukam ja töömahukam. Pidev inline-segamisprotsess nõuab keerukamat seadistust – mis koosneb pumbast, voolikutest või torudest ja mahutitest –, kuid see on tõhusam, kiirem ja nõuab oluliselt vähem tööjõudu. Hielscher Ultrasonicsil on teie ekstraheeritava mahu ja protsessi eesmärkide jaoks sobivaim ekstraheerimissüsteem.

Ultraheli ekstraktorid igale tootmismahule

Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab ultraheliprotsessorite kogu spektrit – kompaktsetest laboriultrahelitöötlusseadmetest (sonikaatoritest) üle lauaseadmete ja pilootsüsteemide kuni täielikult tööstuslike ultraheliprotsessoriteni, mille võimsus võimaldab töödelda veokitäisi tunnis. Kogu tootevalik võimaldab meil pakkuda teile teie tooraine, protsessi mahutavuse ja tootmiseesmärkide jaoks kõige sobivamat ultraheliekstraktorit.
Ultraheli lauasüsteemid sobivad ideaalselt teostatavuskatseteks ja protsessi optimeerimiseks. Lineaarne skaleerimine väljakujunenud protsessiparameetrite alusel teeb töötlusmahtude suurendamise väiksematest partiidest täismahulise kommertstootmiseni väga lihtsaks. Skaleerimist saab teha kas võimsama ultraheliekstraktori paigaldamisega või mitme sonikaatori paralleelse klastrisse ühendamisega. Seadmega UIP16000 pakub Hielscher maailma võimsaimat ultraheliekstraktorit.

Täpselt reguleeritavad amplituudid optimaalsete tulemuste saavutamiseks

Kõik Hielscheri sonikaatorid on täpselt reguleeritavad ja seetõttu töökindlad tööhobused tootmises. Amplituud on üks olulisemaid protsessiparameetreid, mis mõjutavad toitainete ultraheliekstraktsiooni tõhusust ja tulemuslikkust putukatest.
Putukamaterjal, näiteks vastsed ja kärbsed, vajab leebemat ultraheli töötlust (sonikeerimist) ja madalamaid amplituudi sätteid, samas kui ritsikad ja paksu väliskestaga putukad vajavad sihtotstarbeliste toitainete vabastamiseks sonikeerimist suuremate amplituudidega. Kõik Hielscher Ultrasonicsi protsessorid võimaldavad amplituudi täpset seadistamist. Sonotroodid ja võimendussonotroodid (booster horns) on lisatarvikud, mis võimaldavad amplituudi muuta veelgi laiemas vahemikus. Hielscheri tööstuslikud ultraheliprotsessorid suudavad anda väga suuri amplituude ja tagada nõudlike rakenduste jaoks vajaliku ultraheli intensiivsuse. Amplituude kuni 200 µm saab hõlpsasti pidevalt kasutada ööpäevaringses 24/7 töös.
Täpsed amplituudi sätted ja ultraheliprotsessi parameetrite pidev jälgimine nutika tarkvara abil annavad teile võimaluse töödelda oma seemneid kõige tõhusamates ultraheli tingimustes. Optimaalne sonikeerimine parimate ekstraktsioonitulemuste saavutamiseks!
Hielscheri ultraheliseadmete vastupidavus võimaldab 24/7 tööd suure koormuse all ja nõudlikes keskkondades. See teeb Hielscheri ultraheliseadmest töökindla tööriista, mis vastab teie ekstraktsiooninõuetele.

Lihtne ja riskivaba protsessi testimine

Ultraheliprotsesse saab skaleerida täiesti lineaarselt. See tähendab, et iga tulemust, mille olete saavutanud laboris või lauaseadmena kasutatava sonikaatoriga, saab skaleerida täpselt samale väljundile, kasutades täpselt samu protsessiparameetreid. See muudab ultraheli töötluse ideaalseks riskivabaks teostatavuskatseks, protsessi optimeerimiseks ja sellele järgnevaks kommertstootmisse juurutamiseks. Võtke meiega ühendust, et teada saada, kuidas sonikeerimine võib suurendada teie putukavalgu tootmist!

Kõrgeim kvaliteet – kavandatud ja toodetud Saksamaal

Perefirma ja pereettevõttena seab Hielscher oma ultraheliprotsessorite puhul esikohale kõrgeimad kvaliteedistandardid. Kõik sonikaatorid on kavandatud, toodetud ja põhjalikult testitud meie peakontoris Teltowis Berliini lähedal Saksamaal. Hielscheri ultraheliseadmete vastupidavus ja töökindlus teevad neist tööhobuse teie tootmises. 24/7 töö täiskoormusel ja nõudlikes keskkondades on Hielscheri suure jõudlusega mikserite loomulik omadus.

Alljärgnev tabel annab ülevaate meie sonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest: