Tehokkaampaa hyönteisproteiinin tuotantoa ultraäänellä

Hyönteiset ovat kestävä ja helposti kasvatettava korkealaatuisten ravintoproteiinien ja lipidien lähde. Proteiinien ja lipidien erottamiseen hyönteisistä käytetään ultraääniuuttoa erittäin tehokkaana ja luotettavana tekniikkana. Ultraäänikäsittelyn on osoitettu mahdollistavan tehokkaan uuton, suuret proteiini- ja lipidisaannot sekä ensiluokkaisten hyönteisraaka-aineiden nopean käsittelyn.

Miksi hyönteisproteiineja kannattaa uuttaa teho-ultraäänellä?

Hyönteisproteiiniuutetta pidetään yleensä hyönteisjauhoa korkealaatuisempana, koska siinä on suurempi osuus proteiinia ja pienempi osuus muita ei-toivottuja aineita, kuten kitiiniä ja rasvoja.
Hyönteisjauhoa valmistetaan yleensä jauhamalla kokonaisia hyönteisiä jauheeksi, joka voi sisältää merkittäviä määriä sulamattomia aineita, kuten kitiiniä, ulkoisia tukirankoja ja muita ravintoarvottomia ainesosia. Hyönteisproteiiniuutetta puolestaan valmistetaan yleensä uuttamalla proteiini hyönteisistä, jolloin saadaan puhtaampi ja väkevämpi proteiinituote. Ultraääniuuton on osoitettu olevan erittäin tehokas tuotantotekniikka korkealaatuiselle hyönteisproteiinille.
Hyönteisproteiiniuutteen suurempi proteiinipitoisuus tarkoittaa, että se voi tarjota enemmän proteiinia grammaa kohden kuin hyönteisjauho, mikä tekee siitä tehokkaamman proteiininlähteen. Lisäksi ravintoarvottomien ainesosien poistaminen voi tehdä hyönteisproteiiniuutteesta helpommin sulavaa ja saattaa vähentää ruoansulatusongelmien riskiä sitä käyttävillä eläimillä ja ihmisillä.
Hyönteisproteiiniuutteen maku ja haju voivat myös olla miedompia kuin hyönteisjauhon, mikä tekee siitä kuluttajille houkuttelevamman. Sen käyttömahdollisuudet ovat myös monipuolisemmat, sillä sitä voidaan käyttää ainesosana monenlaisissa elintarvike- ja rehutuotteissa.
 

Hyönteisproteiinien ultraääniuutto

Ultraääniuutto voidaan helposti sisällyttää tavanomaiseen hyönteisjauhon käsittelyyn, ja sen avulla voidaan parantaa lopputuotetta. Ultraäänellä uutettu hyönteisproteiini on hyönteisjauhoa korkealaatuisempaa ja tarjoaa paremman ravintoarvon, paremman maun ja paremmat toiminnalliset ominaisuudet.

Yleinen menetelmä hyönteisproteiinin uuttamiseen anturityyppisellä ultraäänilaitteella

yleinen menetelmä elintarvikelaatuisten proteiinien uuttamiseen asekärpäsen toukista ultraäänianturilla:
Materiaalit ja laitteet:

• Asekärpäsen toukkia tai muita hyönteislajeja, kuten jauhomadon toukkia (Tenebrio molitor), aikuisia sirkkoja (Gryllus bimaculatus) ja silkkiperhosen koteloita (Bombyx mori) – etukäteen kasvatettuina ja kerättyinä
• Anturityyppinen ultraäänilaite
• Tehosekoitin tai monitoimikone
• Tislattua vettä, joka sisältää 9,46 mM askorbiinihappoa, tai muuta valittua liuotinta
• Sentrifugi
• Lasi- tai muoviastioita
• Suodatinpaperia tai verkkosuodattimia

Vaiheittainen ohje hyönteisproteiinin uuttamiseen

1. Hyönteistoukkien valmistelu:
   • Kerää asekärpäsen toukat kasvatusjärjestelmästä.
   • Pese toukat huolellisesti tislatulla vedellä roskien ja epäpuhtauksien poistamiseksi.
   • Pakasta toukat -20°C:n tai sitä alemmassa lämpötilassa entsyymien inaktivoimiseksi ja proteiinien laadun säilyttämiseksi.
2. Toukkien hajotus:
   • Sulata pakastetut toukat ja siirrä ne tehosekoittimeen tai monitoimikoneeseen.
   • Lisää sopiva tilavuus tislattua vettä tai puskuriliuosta halutun proteiinipitoisuuden saavuttamiseksi (esim. 10% w/v).
   • Sekoita tai käsittele toukkia, kunnes saat homogeenisen lietteen.
   • Siirrä liete lasi- tai muoviastiaan.
3. Rasvanpoisto (valinnainen):
   • Hyönteisjauhon rasvanpoisto on valinnainen vaihe, joka auttaa parantamaan proteiinisaantoa ja proteiinien laatua. Hyönteisjauhon rasvapitoisuutta vähennetään heksaanikäsittelyllä. Yleisesti ottaen rasvanpoistoa suositellaan useimmille ihmisravinnoksi tarkoitetuille hyönteisproteiiniuutteille proteiinien laadun parantamiseksi. Tavanomainen heksaanilla tehtävä rasvanpoisto vie aikaa. Ultraäänikäsittely voi nopeuttaa hyönteisjauhon rasvanpoistoa merkittävästi!
4. Ultraäänikäsittely:
   • Upota ultraäänilaitteen, esimerkiksi UIP2000hdT:n, anturi toukkalietteeseen.
   • Aseta ultraäänilaitteen parametrit, esimerkiksi 100%:n amplitudi ja ultraäänikäsittelyn kesto, tilavuuden ja lietteen mukaisesti.
   • Kohdista toukkalietteeseen ultraääniaaltoja pitäen lämpötila vakiona proteiinien denaturoitumisen välttämiseksi.
   • Ultraäänikäsittely auttaa solujen hajotuksessa ja proteiinien vapauttamisessa toukista.
   • Seuraa lämpötilaa ultraäänikäsittelyn aikana. Hielscher-ultraäänilaitteet on varustettu lämpötila-anturilla ja lämpötilan säädöllä.
5. Sentrifugointi:
   • Siirrä ultraäänikäsitelty toukkaliete käsittelyn jälkeen sentrifugiputkiin.
   • Sentrifugoi putkia sopivalla nopeudella ja sopivan ajan proteiinia sisältävän supernatantin erottamiseksi kiinteistä jäänteistä ja ehjistä soluista.
   • Kerää uutetut proteiinit sisältävä supernatantti ja siirrä se puhtaaseen astiaan.
   • Toista sentrifugointivaihe halutessasi tarvittaessa jäljellä olevien kiinteiden hiukkasten poistamiseksi. Vaihtoehtoisesti proteiinien erottamiseen voidaan käyttää suodatusta.
6. Proteiinianalyysi ja säilytys:
   • Tee proteiinianalyysi uutettujen proteiinien laadun ja koostumuksen arvioimiseksi.
7. Säilytys:
   • Säilytä uutetut proteiinit sopivissa astioissa viileässä, kuivassa ja pimeässä paikassa.

 
Hyönteiset ravinnonlähteenä: Hyönteiset, kuten sirkat, madot, kärpäset ja toukat, sisältävät runsaasti proteiinia. Korkealaatuisten proteiinien kasvavan kysynnän vuoksi hyönteisiä on alettu arvostaa terveellisenä, kestävänä ja ympäristöystävällisenä proteiininlähteenä, jota käytetään ihmisravinnossa, lemmikkien ruoassa ja tuotantoeläinten rehussa. Hyönteiset ovat vaihtolämpöisiä (eli ne ovat kylmäverisiä eivätkä kuluta energiaa lämmön tuottamiseen ruumiinlämpönsä nostamiseksi), ne eivät tarvitse paljon tilaa, ja niitä voidaan ruokkia käyttämällä jätettä kasvatusalustana. Tämä tekee hyönteisproteiineista ja -lipideistä lupaavan ravinnonlähteen, joka voi auttaa täyttämään ”proteiinivajeen”. Tämä vaje on voitettava, jotta kasvava maailman väestö voidaan ruokkia ja sen korkealaatuisten ravintoaineiden, erityisesti proteiinin, tarve voidaan tyydyttää.
Hyönteiskasvatus: Hyönteisiä kasvatetaan hyönteistiloilla astioissa tai reaktoreissa. Nopeasti kasvavina eliöinä ne tarvitsevat suhteellisen vähän hoitoa, niitä voidaan ruokkia orgaanisella jätteellä, ja ne kasvavat nopeasti keruukokoon tai keruuvalmiiksi. Erityisesti kärpäsen toukkia, jauhomatoja ja sirkkoja on helppo kasvattaa. Tehokkuuden kannalta mustasotilaskärpäsen toukat tunnetaan erinomaisesta kyvystään muuntaa orgaanista jätettä korkealaatuiseksi proteiiniksi. Siksi mustasotilaskärpänen tunnetaan hyönteiskasvattajien keskuudessa myös ”jätteen muuntamisen kuningattarena”.
 
Hyönteisjauhon valmistusvaiheet: Kun hyönteiset ovat saavuttaneet tavoitekokonsa tai -kehitysvaiheensa, ne kerätään. Tällöin ne ovat valmiita jalostettaviksi elintarvikkeiden ainesosiksi. Ennen käsittelyä hyönteiset pestään vedessä, seulotaan ja säilytetään elävinä 4℃:ssa noin yhden vuorokauden ajan ilman ravintoa.
Tämän jälkeen hyönteiset kypsennetään ja kuivataan sitten erittäin kuumalla ilmalla tai kuumentamalla niitä astiassa. Lämpökäsittelyä tarvitaan myös bakteerien tappamiseen. Lopuksi hyönteiset jauhetaan kuivaksi hyönteisjauhoksi (tunnetaan myös hyönteisjauhona). Hyönteisjauhoa voidaan käyttää elintarvikkeen ainesosana tai eläinrehun lisäaineena. Hyönteisjauhon jalostamiseksi ja laadun parantamiseksi siitä kuitenkin uutetaan arvokkaimmat ainesosat eli proteiinit ja lipidit. Erityisesti puhdasta hyönteisproteiinia arvostetaan erittäin ravinteikkaana ainesosana, jota käytetään proteiinipatukoissa, proteiinijauheissa ja lisäaineena monissa elintarvikkeissa, kuten leivonnaisissa, sipseissä ja suolakekseissä.
 
Tuota korkealaatuista hyönteisproteiinia anturityyppisillä ultraääniuuttimilla!
 
Korkealaatuisten proteiinien ultraääniuutto hyönteisistä:
Ultraääniuuttoa käytetään proteiinijauheiden, hydrolysaattien ja proteiini-isolaattien valmistamiseen monenlaisista hyönteisistä, kuten kärpäsistä, madoista, luteista, sirkoista ja toukista. Uuttamalla korkealaatuisia proteiineja hyönteisjauhosta ultraäänikäsittely tuottaa funktionaalisia elintarvikkeiden ainesosia, joiden ravitsemuksellinen profiili on erinomainen.

Hyönteisproteiinien ultraääniuuton edut

Ultraäänikäsittelyä käytetään laajalti proteiinien uuttamiseen ja käsittelyyn erilaisista lähteistä, kuten kasveista (esim. soijasta, riisistä, rapsista, auringonkukasta ja kurpitsansiemenistä), maitotuotteista (esim. heraproteiinikonsentraatista (WPC), heraproteiinista, maitoproteiiniretentaateista ja kalsiumkaseinaatista), levistä (esim. merilevistä), kala- ja äyriäistuotteista (esim. kalan sivutuotteista sekä kala- ja äyriäisjätteestä) ja hyönteisistä (esim. madoista, toukista, kärpäsistä, kärpästoukista, kovakuoriaisista, sirkoista ja torakoista).
Erittäin tehokkaana ja ympäristöystävällisenä uuttotekniikkana hyönteisproteiinien ultraääniuutto on löytänyt paikkansa hyönteisproteiinijauheiden, hydrolysaattien ja isolaattien tuotannossa. Prosessin suuren luotettavuuden, toistettavuuden ja lineaarisen skaalautuvuuden ansiosta ultraäänikäsittelyä käytetään proteiinin uuttamiseen hyönteisistä, proteiinirakenteiden muokkaamiseen ja proteiinin fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien parantamiseen.
Esimerkiksi Mintha et al. (2020) sovelsivat ultraääniuuttoa mustasotilaskärpäsen toukkiin (H. illucens). He raportoivat, että ultraäänikäsittely paransi proteiinin rakennetta, muutti proteiinin toiminnallisia ominaisuuksia ja oli siten hyödyllinen H. illucens -proteiinin ja -hydrolysaattien tuotannossa. Erityisesti zetapotentiaali, dispergoituvuus ja tioliarvot kasvoivat ultraäänikäsittelyn seurauksena. Lisäksi proteiinin sameus ja hiukkaskoko pienenivät ultraäänikäsittelyn jälkeen. Ultraäänikäsittely lisäsi proteiini-isolaattien vaaleutta (L*) merkittävästi, x ¯ 7,46%, verrattuna ultraäänikäsittelemättömään kontrolliin.

Tehokkaat ultraäänilaitteet hyönteisproteiinin käsittelyyn

Ultraääniuutto ja -homogenointi ovat luotettavaa käsittelytekniikkaa, joka helpottaa ja nopeuttaa korkealaatuisten hyönteisproteiinien tuotantoa. Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa koko valikoiman kompakteista laboratorioiden ultraäänilaitteista teollisiin uuttojärjestelmiin. Näin Hielscher voi tarjota sinulle suunniteltuun prosessikapasiteettiisi parhaiten sopivan ultraäänilaitteen. Henkilöstömme, jolla on pitkä kokemus, auttaa sinua toteutettavuustesteistä ja prosessin optimoinnista aina ultraäänijärjestelmäsi asentamiseen lopulliseen tuotantomittakaavaan.
Ultraääniuuttimiemme pieni tilantarve ja monipuoliset asennusvaihtoehdot mahdollistavat niiden sijoittamisen myös pieniin hyönteisproteiinin käsittelytiloihin. Ultraääniprosessoreita on asennettu eri puolilla maailmaa elintarvikkeiden ja ravintolisien tuotantolaitoksiin sekä lemmikkien ruoan ja tuotantoeläinten rehun valmistukseen. Lisäksi suuria leikkausvoimia tuottavat ultraäänisekoittimet soveltuvat ihanteellisesti hyönteisproteiinien sisällyttämiseen ihmisille tarkoitettuihin elintarvikkeisiin, seuraeläinten ruokaan ja tuotantoeläinten rehuun.

Hielscher Ultrasonics – edistyneet uuttolaitteet

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa kaikki tehokkaat ultraääniuuttimet pienestä suureen mittakaavaan. Lisävarusteiden avulla hyönteisproteiiniprosessiisi parhaiten sopiva ultraäänilaitekokoonpano voidaan koota helposti. Optimaalinen ultraäänilaitteisto riippuu suunnitellusta kapasiteetista, tilavuudesta, raaka-aineesta, panos- tai linjaprosessista ja aikataulusta.

Hyönteisten ultraääniuutto – panos- ja linjakäsittely

Hielscher-ultraäänilaitteita voidaan käyttää panoskäsittelyyn ja jatkuvaan läpivirtauskäsittelyyn. Ultraäänellä tehtävä panoskäsittely soveltuu ihanteellisesti prosessin testaamiseen, optimointiin sekä pieneen ja keskisuureen tuotantoon. Suurten hyönteisproteiinimäärien tuotannossa linjakäsittely saattaa olla edullisempi vaihtoehto. Vaikka panoskäsittelyyn tarvitaan vain hyvin yksinkertainen laitteisto, se vie enemmän aikaa ja vaatii enemmän työtä. Jatkuva linjasekoitusprosessi vaatii edistyneen laitteiston – pumpun, letkuja tai putkia sekä säiliöitä – mutta se on tehokkaampi ja nopeampi ja vaatii huomattavasti vähemmän työtä. Hielscher Ultrasonics tarjoaa uuttotilavuuteesi ja prosessitavoitteisiisi parhaiten sopivan uuttolaitteiston.

Ultraääniuuttimet kaikkiin tuotantokapasiteetteihin

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa koko ultraääniprosessorien kirjon kompakteista laboratorioiden ultraäänilaitteista pöytä- ja pilottilaitteistoihin sekä täysin teollisiin ultraääniprosessoreihin, joilla voidaan käsitellä kuorma-autolasteittain materiaalia tunnissa. Kattavan tuotevalikoimamme ansiosta voimme tarjota raaka-aineeseesi, prosessikapasiteettiisi ja tuotantotavoitteisiisi parhaiten sopivan ultraääniuuttimen.
Pöytämalliset ultraäänijärjestelmät soveltuvat ihanteellisesti toteutettavuustesteihin ja prosessin optimointiin. Vakiintuneisiin prosessiparametreihin perustuva lineaarinen skaalaus tekee käsittelykapasiteetin kasvattamisesta pienistä eristä täysimittaiseen kaupalliseen tuotantoon erittäin helppoa. Kapasiteettia voidaan kasvattaa joko asentamalla tehokkaampi ultraääniuutinyksikkö tai yhdistämällä useita ultraäänilaitteita rinnakkain. Hielscher tarjoaa maailman tehokkaimman ultraääniuuttimen, UIP16000.

Tarkasti säädettävät amplitudit optimaalisiin tuloksiin

Kaikki Hielscher-ultraäänilaitteet ovat tarkasti säädettävissä ja siten luotettavia tuotannon työjuhtia. Amplitudi on yksi keskeisistä prosessiparametreista, jotka vaikuttavat hyönteisten ravintoaineiden ultraääniuuton tehokkuuteen ja vaikuttavuuteen.
Hyönteismateriaali, kuten toukat ja kärpäset, vaatii miedompaa ultraäänikäsittelyä ja pienempiä amplitudiasetuksia, kun taas sirkat ja hyönteiset, joilla on paksu ulkoinen tukiranka, vaativat ultraäänikäsittelyä suuremmilla amplitudeilla haluttujen ravintoaineiden vapauttamiseksi. Kaikki Hielscher Ultrasonics -prosessorit mahdollistavat amplitudin tarkan säädön. Sonotrodit ja amplitudinvahvistimet ovat lisävarusteita, joiden avulla amplitudia voidaan muuttaa entistä laajemmalla alueella. Hielscher tarjoaa teollisia ultraääniprosessoreita, jotka voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja ja vaativiin sovelluksiin tarvittavan ultraääni-intensiteetin. Jopa 200µm:n amplitudeja voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7.
Tarkat amplitudiasetukset ja ultraääniprosessin parametrien jatkuva seuranta älykkäällä ohjelmistolla antavat sinulle mahdollisuuden käsitellä siemeniäsi tehokkaimmissa ultraääniolosuhteissa. Optimaalinen ultraäänikäsittely parhaisiin uuttotuloksiin!
Hielscher mahdollistaa ultraäänilaitteidensa vankan rakenteen ansiosta 24/7-käytön raskaassa kuormituksessa ja vaativissa ympäristöissä. Näin Hielscher tarjoaa luotettavia ultraäänityövälineitä, jotka täyttävät uuttovaatimuksesi.

Helppo ja riskitön prosessin testaus

Ultraääniprosesseja voidaan skaalata täysin lineaarisesti. Tämä tarkoittaa, että jokainen laboratorio- tai pöytämallisella ultraäänilaitteella saavutettu tulos voidaan skaalata täsmälleen samaan lopputulokseen käyttämällä täsmälleen samoja prosessiparametreja. Tämä tekee ultraäänikäsittelystä ihanteellisen riskittömään toteutettavuuden testaamiseen, prosessin optimointiin ja myöhempään käyttöönottoon kaupallisessa tuotannossa. Ota meihin yhteyttä ja selvitä, miten ultraäänikäsittely voi lisätä hyönteisproteiinin tuotantoasi!

Korkein laatu – suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perheomisteisena ja perheen johtamana yrityksenä Hielscher pitää ultraääniprosessoriensa korkeimpia laatustandardeja ensisijaisina. Kaikki ultraäänilaitteet suunnitellaan, valmistetaan ja testataan perusteellisesti päätoimipaikassamme Teltowissa, lähellä Berliiniä Saksassa. Hielscher tarjoaa tuotantoosi työjuhtia ultraäänilaitteidensa vankan rakenteen ja luotettavuuden ansiosta. Hielscher tarjoaa tehokkaita sekoittimia, joiden luontainen ominaisuus on 24/7-käyttö täydellä kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä.

Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: