Duckweed-proteiinin uuttaminen

Duckweed (Lemna minor) on nopeasti kasvava vesikasvi, joka sisältää runsaasti proteiineja ja muita ravitsemuksellisia yhdisteitä. Ultraääniuuttoa käytetään erittäin tehokkaana ja luotettavana käsittelytekniikkana proteiinien, lipidien ja fytoravinteiden vapauttamiseksi duckweedistä. Sonikaatio mahdollistaa duckweedin yksinkertaisen ja nopean hoidon elintarvikelaatuisille tuotteille.

Duckweed ravitsemuksellisiin tarkoituksiin

Duckweed (suku Lemna), kukkiva vesikasvi, on pienin tunnettu kukkiva kasvi. Tunnetaan myös nimellä Wolffia, vesilinssit tai vesilinssit, duckweed kasvaa makean veden ympäristöissä ja sitä löytyy maailmanlaajuisesti. Duckweed-suvuissa tunnetaan erilaisia lajeja, kuten Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella ja Wolffia. Koska Lemnan tehtaalla on nopea kasvukapasiteetti, joka pystyy kaksinkertaistumaan päivittäin, duckweed on herättänyt kiinnostusta ravitsemuksen, elintarviketurvan ja funktionaalisten elintarvikkeiden alalla työskenteleviltä tutkijoilta ja elintarvikeinsinööreiltä. Osissa Kaakkois-Aasiaa duckweed tunnetaan jo pitkään ravinnetiheydestään ja tunnetaan lempinimellä “vihannesten lihapulla” sen korkean proteiinipitoisuuden vuoksi (yli 45% kuivasta massasta). Duckweed tarjoaa täydellisen proteiiniprofiilin (kuten kananmunat), joka sisältää kaikki yhdeksän välttämätöntä ja kuusi ehdollista aminohappoa.

Duckweedin lipidit ja proteiinit

Duckweed sisältää 20–35% proteiinia, 4–7% rasvaa ja 4–10% tärkkelystä kuivapainoa kohti. Mielenkiintoista on, että ankkalevän aminohappojakaumat ovat lähellä WHO: n suosituksia, joissa on esimerkiksi 4,8% lysiiniä, 2,7% metioniinia ja kysteiiniä sekä 7,7% fenyylialaniinia ja tyrosiinia. Monityydyttymättömien rasvahappojen pitoisuus oli 48–71 % ja korkea n3-rasvahappopitoisuus johti suotuisaan n6/n3-suhteeseen 0,5 tai vähemmän." (Appenroth ym. 2017)

SEM-kuvat ankkalevänäytteistä: Ylärivillä näkyvät ankkaleväkontrollinäytteiden ehjät solut
Alemmalla rivillä on ankkalevänäytteitä, jotka on uutettu sonicator-UP400ST avulla. Solut osoittavat selvää mekaanista hajoamista sonikoinnin vuoksi.
Tutkimus ja kuvat: ©2023 Inguanez et. Al.

Duckweedin ultraääniuutto

Ultraääniuuttoa käytetään duckweed-yhdisteiden, erityisesti proteiinien ja lipidien uuttamiseen elintarvikkeina. Lemna-proteiinijauho ja Lemna-lipidit vapautuvat tehokkaasti ja eristetään vesileväkasvista.

Miten sonikaatiota sovelletaan duckweed-uuttamiseen?

Lemnan korjuun jälkeen ylimääräinen vesi poistetaan (esim. sentrifugoimalla). Ultraääniuuttoa varten biomassarikas (eli Lemna-tiheä) liete on suositeltava, koska se tekee ultraääniprosessista tehokkaamman. Duckweed-liete voi koostua ankkalevästä ja vedestä tai muusta valitusta liuottimesta. Tämä liete syötetään ultraäänireaktoriin, jossa akustinen kavitaatio hajottaa solumatriisin ja vapauttaa solunsisäiset yhdisteet vesi- tai liuotinpohjaiseen uuttoväliaineeseen.

Valitse uuttoliuotin

Ultraääniuutto on yhteensopiva (melkein) minkä tahansa liuottimen kanssa. Tutkimusympäristössä duckweed-yhdisteitä on uutettu käyttämällä liuottimia, kuten polaarista liuotinetanolia, sekä erilaisia ei-polaarisia liuotinseoksia, mukaan lukien metanoli-etanoli, kloroformi-etanoli, heksaani-etanoli, dietyylieetteri-etanoli, maaöljyeetteri-etanoli eri tilavuussuhteella.
Oikea liuotin yhdessä ultrasonicationin kanssa tehostaa duckweed-biomassan fytoravinteiden vapautumista. Ultrasonication homogenisoi ja häiritsee kasvisolurakenteita, mikä johtaa solujen häiriöihin ja hajoamiseen. Ultraääniuuttoa käytetään laajalti kasvitieteellisten, sienien ja levien uutteiden tuotantoon.

Ultraääniuuton mekanismi

Nesteisiin tai lietteisiin kytketty teho-ultraääni johtaa energiaintensiivisiin vaikutuksiin, kuten akustiseen kavitaatioon, leikkaukseen ja tärinään. Näitä tehon ultraäänen vaikutuksia sovelletaan menestyksekkäästi solurakenteiden hajottamiseen ja tuhoamiseen. Lisäksi sonikaatio rikkoo lipidien, proteiinien ja hiilihydraattien molekyylisidokset siten, että kohdennetut makroelementit ja fytokemikaalit vapautuvat kasvitieteellisen raaka-aineen, esimerkiksi duckweedin, solun sisäpuolelta. Siten ultrasonication tehostaa ja lyhentää uuttoa huomattavasti.

Ultraääniuuttimet duckweed-proteiineille ja lipideille

Hielscher Ultrasonicsin korkean suorituskyvyn ultraääniuuttojärjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti R: ssä&D, pienet, keskisuuret ja täysin kaupalliset tuotantotasot. Korkean suorituskyvyn ultraääniuuttimet tehostavat uuttoprosessia ja lisäävät korkealaatuisen uutteen tuotannon saantoa ja yleistä tehokkuutta. Hielscher Ultrasonics tarjoaa uuttolaitteita mihin tahansa tilavuuteen / prosessikapasiteettiin. Hielscher Ultrasonics, jolla on kokemusta kasvitieteellisestä uuttamisesta yli 25 vuotta, on luotettava kumppanisi korkean suorituskyvyn ultraääniuuttoon!