Mükoproteiini ultraheliekstraktsioon
Vastuseks jätkusuutlike ja toitvate toidualternatiivide nõudlusele on mükoproteiin kujunenud revolutsiooniliseks koostisosaks, mis pärineb seentest ja mida kasutatakse peamiselt lihaasendajate ehk sageli nn „võltsliha“ valmistamiseks. See valguallikas pakub paljutõotavat lahendust taimsete toitumisviiside kasvavale nõudlusele, andes rikkaliku lihataolise tekstuuri ja kõrge toiteväärtuse. Mükoproteiini potentsiaali avamiseks kasutatakse täiustatud ekstraktsioonitehnikat, mida tuntakse sondtüüpi ultraheli töötlusena (sonikeerimisena). See meetod kasutab ultrahelilainete jõudu, et vabastada mükoproteiin seenerakkudest tõhusalt, tagades kõrge valgusaagise tähelepanuväärselt lühikese töötlusajaga.
Mükoproteiini ultraheliekstraktsioon
Mükoproteiini ekstraktsioon algab söödavate seente, näiteks Fusarium venenatum, kasvatamisega kontrollitud bioreaktorites. Nendes seenerakkudes on mükoproteiin kapseldatud, mistõttu on väärtusliku valgu vabastamiseks vaja töökindlat ekstraktsioonimeetodit. Sondtüüpi ultraheli töötlus (sonikeerimine) paistab silma ideaalse meetodina tänu oma võimele esile kutsuda võimas rakkude lõhkumine. Selle protsessi käigus tekitab võimas ultraheli intensiivseid kavitatsioonijõude, mis lõhuvad seente rakuseinad ja vabastavad tõhusalt rakusisese sisu, sealhulgas valgud, lipiidid ja muud toitained. See mitte ainult ei suurenda ekstraktsiooni tõhusust, vaid tagab ka valgu terviklikkuse ja funktsionaalsete omaduste säilimise.
Ultrahelilainete kasutamine mükoproteiini ekstraktsioonil pakub mitmeid olulisi eeliseid. Esiteks saavutatakse ühtlane homogeniseerimine, mis on otsustava tähtsusega mitmesuguste erineva tekstuuri ja maitsega toiduainete väljatöötamisel. Olgu tegemist lihaanaloogide, valgurikaste suupistete või piimavabade piimaasendajatega, ultraheli töötlus (sonikeerimine) tagab mükoproteiini ühtlase kvaliteedi, muutes selle mitmekülgseks koostisosaks toiduainetööstuses. Lisaks tähendab selle tehnikaga seotud kiire töötlusaeg suuremat tootlikkust ja väiksemat energiatarbimist, mis on kooskõlas tänapäevase toiduainetootmise jätkusuutlikkuse eesmärkidega. Mükoproteiini ultraheliekstraktsioon mitte ainult ei vasta tarbijate kasvavale nõudlusele taimse valgu järele, vaid sillutab teed ka uuenduslikele ja toitvatele toidulahendustele.
Ultraheli homogenisaator UIP2000hdT (2kW) koos pidevalt segatava partiireaktoriga
Valgu vabanemise kineetika seenest Fusarium Venenatum ultraheli töötluse ja jahvatamise korral
allikas: Prakash et al. 2014
Juhtumiuuring – mükoproteiini vabastamine ultrahelijõul
Prakash et al. (2014) uurisid ultraheli töötluse mõju mükoproteiini vabanemisele seenest Fusarium Venenatum. Nad saavutasid maksimaalse valgu vabanemiskiiruse, milleks oli 580μg ekstraheeritud mükoproteiini 0,680 min jooksul.
Ultraheli töötluse ja jahvatamise meetodi mõju seene Fusarium venenatum valgu vabanemisele
allikas: Prakash et al. 2014
- Kõrge saagis / täielik ekstraktsioon
- Kõrge kvaliteet
- Kiire
- Õrn, mittetermiline
- Täpselt reguleeritav
- Kulutõhus
- Lihtne ja ohutu kasutada
Mükoproteiin
Mükoproteiin on seentes esinev üherakuline valk. Kuna mükoproteiin sisaldab palju valku ja kiudaineid, peetakse seda toiteväärtuslike aminohapete tervislikuks ja jätkusuutlikuks allikaks. Mükoproteiin sisaldab tavaliselt umbes 45% valku ja 25% kiudaineid kuivkaalus. Mükoproteiin on rikas asendamatute aminohapete poolest ning umbes 41% üldvalgu sisaldusega pakub see spirulinaga sarnast valgusisaldust. See teeb mükoproteiinist huvitava valguallika taimetoitlastele ja veganitele. Mükoproteiin on rikas kiudainete poolest. Selle kiudainesisaldus koosneb ligikaudu ühe kolmandiku ulatuses kitiinist (N-atsetüülglükoosamiin) ja kahe kolmandiku ulatuses β-glükaanidest (1,3-glükaan ja 1,6-glükaan). Tänu kõrgele valgu- ja kiudainesisaldusele on mükoproteiin tervislik ja jätkusuutlik toiduallikas.
(vrd Finnigan et al. 2019)
Ultraheliekstraktsioon – tööpõhimõte ja eelised
Ultraheliekstraktsioon põhineb akustilise (ultraheli) kavitatsiooni nähtusel. Kui võimsad ultrahelilained juhitakse vedelikku või suspensiooni, suruvad vahelduvad kõrgsurve- ja madalsurvetsüklid vedelikku kokku ja laiendavad seda, tekitades keskkonnas pisikesi vaakumimulle. Need vaakumimullid kasvavad mitme kõrgsurve-/madalsurvetsükli jooksul, kuni jõuavad punktini, kus gaasimull ei suuda enam energiat neelata. Maksimaalse kasvu hetkel mull implodeerub kõrgsurvetsükli ajal vägivaldselt. Mulli implosiooni ajal tekivad lokaalselt äärmuslikud tingimused, nagu väga kõrge temperatuur, kõrged rõhud ning vastavad rõhu- ja temperatuurierinevused, samuti vedelikujoad kiirusega kuni 280m/sec. Need intensiivsed jõud perforeerivad ja lõhuvad rakuseinu ning soodustavad massiülekannet raku sisemuse ja ümbritseva vedeliku vahel. Rakusisene materjal, nagu valgud, lipiidid ja muud bioaktiivsed ühendid, kandub vedelikku, millest see on järgmisteks töötlusetappideks hõlpsasti eraldatav.
Mükoproteiini ultraheliekstraktsiooni eelised
Ultraheli abil toetatud ekstraktsioon (UAE) on väga tõhus meetod rakusisese materjali, näiteks valkude, lipiidide ja bioaktiivsete ainete (nt vitamiinid ja polüfenoolid), vabastamiseks ja isoleerimiseks. Sonifikatsioon (ultraheli töötlus) on protsessi intensiivistamine, mis suurendab massiülekannet raku sisemuse ja vedeliku vahel. Ultraheliekstraktsioon annab suurema saagise, lühema töötlusaja, parema ekstrakti kvaliteedi, väiksemad töötluskulud ja madalama energiatarbimise.
Ultraheli homogenisaatorid mükoproteiini töötlemiseks
Ultraheli rakudesintegraatorid ja ekstraktorid on toidutöötlemisettevõtetes väljakujunenud töövahendid. Kavitatsioonilisi suuri nihkejõude tekitades kasutatakse ultraheliseadmeid bioaktiivsete ühendite eraldamiseks taimsest materjalist ning kahe või enama faasi homogeniseerimiseks ühtlaseks seguks.
Hielscher Ultrasonics pakub laia valikut suure jõudlusega ultraheliseadmeid laboriskaalast tööstusliku skaalani.
Hielscheri tööstuslikud sonikaatorid suudavad tagada väga suuri amplituude. Kuni 200µm amplituude saab hõlpsasti pidevalt kasutada ööpäevaringses 24/7 töös. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus võimaldab 24/7 töörežiimi raskes töökoormuses ja nõudlikus keskkonnas.
Protsessi standardimine Hielscher Ultrasonicsiga
Toidus või farmaatsiatoodetes kasutatavad ekstraktid tuleks toota vastavalt head tootmistava (GMP) nõuetele ja standardiseeritud töötlusspetsifikatsioonide alusel. Hielscher Ultrasonicsi digitaalsed sonikaatorid on varustatud intelligentse tarkvaraga, mis muudab ultraheli töötluse (sonikeerimise) täpse seadistamise ja kontrollimise lihtsaks. Automaatne andmete salvestamine kirjutab kõik ultraheliprotsessi parameetrid, nagu ultraheli energia (kogu- ja netoenergia), amplituud, temperatuur ja rõhk (kui temperatuuri- ja rõhuandurid on paigaldatud), kuupäeva ja kellaajaga sisseehitatud SD-kaardile. See võimaldab teil iga ultraheliga töödeldud partiid tagantjärele üle vaadata. Samal ajal on tagatud reprodutseeritavus ja pidevalt kõrge tootekvaliteet.
Allolev tabel annab ülevaate meie ultraheliseadmete ligikaudsest töötlusvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Suure võimsusega ultraheli homogenisaatorid laborimõõtkavast kuni pilootmõõtkavani ja tööstusliku mõõtkavani.
Teadmist väärt fakte
Mis on mükoproteiin?
Mükoproteiin on nn üherakuline valk, mis tähendab, et see pärineb üherakulisest organismist. Mükoproteiini puhul on üherakuline organism seen. Seetõttu tuntakse mükoproteiini ka seenevalgu nime all. Silp „müko“ tuleneb kreekakeelsest sõnast „mykes“, mis tähendab seent.
Mükoproteiini tootmiseks kasutatakse tavaliselt seent Fusarium venenatum. See on perekonda Fusarium kuuluv mikroseen, mis sisaldab palju valku.
Mükoproteiini kommertstootmiseks kasvatatakse ja kääritatakse seeneeoseid glükoosi ja muid toitaineid sisaldavas puljongis. Järgnevad töötlusetapid hõlmavad RNA-vaesestatud seenebiomassi aurutamist, jahutamist ja külmutamist. Lõpuks saadakse kõrge valgu- ja kiudainesisaldusega mass, mida saab töödelda erinevateks toiduainetoodeteks, näiteks lihaasendajateks või toidu lisaaineteks. Mükoproteiini kasutatakse peamiselt nn „võltsliha“ ehk lihaasendajate või lihaanaloogide tootmiseks.
Kuidas mükoproteiini toodetakse?
Mükoproteiini toodetakse kindla seene, tavaliselt Fusarium venenatum, kääritamise teel suurtes bioreaktorites, kus seen kasvab ja paljuneb. Seejärel koristatakse seenebiomass ning mükoproteiin ekstraheeritakse selliste meetoditega nagu sondtüüpi ultraheli töötlus (sonikeerimine), et lõhkuda rakuseinad ja vabastada valk, mida seejärel töödeldakse erinevateks toiduainetoodeteks.
Millised on mükoproteiini eelised?
Mükoproteiinil on mitmeid eeliseid, sealhulgas see, et tegemist on kõrge valgusisaldusega, vähese rasva- ja kolesteroolisisaldusega toiduallikaga, mis teeb sellest tervisliku alternatiivi lihale. See on rikas toidukiudainete poolest, aitab kaalu kontrollida ja toetab lihaskasvu. Lisaks on mükoproteiini tootmise keskkonnamõju väiksem kui traditsioonilisel lihatootmisel, kuna see nõuab vähem maad ja vett ning eraldab vähem kasvuhoonegaase. See on ka mitmekülgne koostisosa erinevate lihaasendajate valmistamiseks, vastates taimsete toitumisviiside kasvavale nõudlusele.
Kirjandus / viited
- Prakash P.; Namasivayam S.K.R. (2014): Evaluation of Protein Release Rate from Mycoprotein – Fusarium Venenatum by Cell Disruption Method. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Vol 6, Issue 7, 2014. 491-493.
- Wan M. F. B. W. Nawawi, Mitchell Jones, Richard J. Murphy, Koon-Yang Lee, Eero Kontturi, Alexander Bismarck (2020): Nanomaterials Derived from Fungal Sources – Is It the New Hype? Biomacromolecules 21, 2020. 30-55.
- J. Lonchamp, M. Akintoye, P. S. Clegg, S. R. Euston (2020): Sonicated extracts from the Quorn fermentation co-product as oil-lowering emulsifiers and foaming agents. European Food Research and Technology (2020) 246:767–780.
- Tim JA Finnigan, Benjamin T Wall, Peter J Wilde, Francis B Stephens, Steve L Taylor, Marjorie R Freedman (2019): Mycoprotein: The Future of Nutritious Nonmeat Protein, a Symposium Review. Current Developments in Nutrition, June 2019.