Mykoproteiini on ihmisravinnoksi tuotettusieniproteiini, jota käytetään pääasiassa lihan korvikkeiden tai "väärennetyn lihan" valmistamiseen. Ultraääniuutto ja homogenisointi on erittäin tehokas menetelmä vapauttaa mykoproteiinisia sienestä, joka saavuttaa erittäin korkean proteiinituoton lyhyessä käsittelyajassa.

Mykoproteiini

Mykoproteiini on yksittäinen soluproteiini, joka esiintyy sienissä. Suuri määrä proteiinia ja kuitua tarjoavaa mykoproteiinia pidetään terveenä ja kestävänä ravitsemuksellisesti arvokkaiden aminohappojen lähteenä. Mycoprotein sisältää tyypillisesti noin 45% proteiinia ja 25% kuitua kuivapainosta. Mykoproteiini sisältää runsaasti välttämättömiä aminohappoja ja sen koostumus on noin 41% kokonaisproteiinia, se tarjoaa samanlaisen proteiinipitoisuuden kuin spirulina. Tämä tekee mykoproteiinista mielenkiintoisen proteiinilähteen kasvissyöjille ja vegaaneille. Mykoproteiini sisältää runsaasti kuitua. Sen kuitupitoisuus käsittää noin kolmasosan kitiiniä (N-asetyyliglukosamiini) ja kaksi kolmasosaa β-glukaaneja (1,3-glukaania ja 1,6-glukaania). Runsaasti proteiini- ja kuitupitoisuutta tarjoava mykoproteiini on terveellinen ja kestävä ravinnonlähde.
(vrt. Finnigan et al. 2019)

Ultraääni mykoproteiinin uuttaminen

Mykoproteiinin tuottamiseksi kasvatetaan ja viljellään syötäviä sienilajeja bioreaktoreissa. Tämä tarkoittaa, että proteiini on eniloukkasi sienilajissa, esimerkiksi Fusarium venenatumissa. Mykoproteiinin vapauttamiseksi tarvitaan voimakas soluhäiriö- ja uuttotekniikka, joka lyses sienen. Lyysin aikana mikro-organismin soluseinät häiriintyvät ja hajoavat niin, että solunsisäinen materiaali, kuten proteiinit, lipidit ja muut ravintoaineet vapautuvat. Ultrasonication on vakiintunut tekniikka, jota käytetään elintarvikkeiden tuotannossa ja biotekniikassa solujen ja kudosten häiritsemiseksi ja arvokkaiden yhdisteiden poistamiseksi. Lisäksi ultrasonisaatiolla aikaansaatu yhtenäinen homogenisointi helpottaa mykoproteiinin muuttumista innovatiivisiksi elintarvikkeiksi, joissa on erilaisia kuvioita, makuja ja käyttötarkoituksia, kuten lihaanalogeja, proteiinipitoisia välipaloja, maitottomia maidonkorvikkeita ja jälkiruokia.

Fusarium Venenatumin proteiinin vapautumisen kinetiikka sonikoinnin avulla hionnan avulla
Lähde: Prakash et al. 2014

Tapaustutkimus – Ultraääni Mycoprotein Release

Prakash et al. (2014) tutki ultraääntä Fusarium Venenatumin mykoproteiinin vapautumiseen. He saavuttivat proteiinin enimmäisvapautuksen K 0,680 min 580 μg:lla uutettua mykoproteiinia.

Sonikoinnin vaikutus hiontamenetelmään Fusarium venenatumin proteiinin vapautumiseen
Lähde: Prakash et al. 2014

Ultraäänipesu – Toimintaperiaate ja edut

Ultraääniuutto perustuu akustisen (ultraääni) kavitaatioilmiöön. Kun voimakkaat ultraääniaallot kytketään nesteeseen tai lietteen, vuorotellen korkeapaine- ja matalapainesyklit puristavat ja laajentavat nestettä luoden minuutteja tyhjiökuplia väliaineeseen. Nämä tyhjiökuplat kasvavat useiden korkeapaine-/matalapainesyklien aikana, kunnes ne saavuttavat pisteen, jolloin kaasukupla ei voi imeä enempää energiaa. Suurimman kasvun vaiheessa kupla luhistuu väkivaltaisesti korkean paineen syklin aikana. Kuplan luhistuminen, paikallisesti äärimmäisissä olosuhteissa, kuten erittäin korkea ssa lämpötilassa, paineet ja vastaavat paine- ja lämpötilaerot sekä nestesuihkut, joissa on jopa 280 m/s. Nämä voimakkaat voimat rei'ittivät ja rikkovat soluseiniä ja edistävät massan siirtoa solun sisätilojen ja ympäröivän nesteen välillä. Solunsisäinen materiaali, kuten proteiinit, lipidit ja muut bioaktiiviset yhdisteet, siirretään nesteeseen, josta se voidaan helposti erottaa loppupään prosesseissa.

Ultraääniuuton edut

Ultraäänellä avustettu uutto (UAE) on erittäin tehokas tekniikka solunsisäisen materiaalin, kuten proteiinien, lipidien ja bioaktiivisten aineiden (esim. vitamiinien ja polyfenolien) vapauttamiseksi ja eristämiseksi. Sonification on prosessin tehostaminen, joka lisää massan siirtoa solun sisätilojen ja nesteen välillä. Ultraääniuutto johtaa suurempiin tuotoksiin, lyhentää käsittelyaikaa, parantaa uutteen laatua ja vähentää käsittelykustannuksia ja vähentää energiankulutusta.

Ultraääni homogenisaattorit mykoproteiinin käsittelyyn

Ultraäänisolujen hajottajat ja erottimet ovat vakiintuneita työkaluja elintarvikkeiden jalostuslaitoksissa. Tarjoten kavitaatiokorkean leikkausvoimat, ultrasonicators käytetään eristää bioaktiivisia yhdisteitä kasvimateriaalista ja homogenisoimaan kaksi tai useampia vaiheita yhtenäiseksi seokseksi.
Hielscher Ultrasonics tarjoaa laajan valikoiman korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet laboratoriosta teolliseen kokoon.
Hielscher Ultrasonics’ teollisuuden Ultra ääni prosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja. Amplitudit jopa 200 μm voidaan helposti jatkuvasti ajaa 24/7 toimintaa. Jopa korkeampi amplitudit, räätälöityjä Ultra ääni sonotrodes ovat saatavilla. Hielscherin Ultra ääni laitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 käytön raskaissa ja vaativissa ympäristöissä.

Prosessin standardointi Hielscher Ultrasonicsin avulla

Elintarvikkeissa tai lääkkeissä käytettävät uutteet olisi tuotettava hyvien tuotantotapojen (GMP) ja standardoitujen jalostuseritelmien mukaisesti. Hielscher Ultrasonicsin digitaaliset uuttojärjestelmät tulevat älykkäillä ohjelmistoilla, joiden avulla sonikointiprosessi on helppo asettaa ja hallita tarkasti. Automaattinen tietojen tallennus kirjoittaa kaikki ultraääniprosessin parametrit, kuten ultraäänienergian (kokonais- ja nettoenergia), amplitudi, lämpötila, paine (kun lämpötila- ja paineanturit on asennettu) päivämäärä- ja aikaleimalla sisäänrakennetulle SD-kortille. Näin voit tarkistaa jokaisen ultraäänellä käsitelty erä. Samalla varmistetaan toistettavuus ja jatkuvasti korkea tuotteiden laatu.

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: