Mykoproteiinin ultraääniuutto
Kestävien ja ravitsevien ruokavaihtoehtojen kysyntään vastaava mykoproteiini on noussut mullistavaksi ainesosaksi, jota saadaan sienistä ja käytetään ensisijaisesti lihankorvikkeiden valmistukseen. Näitä kutsutaan usein ”valelihaksi”. Tämä proteiinilähde tarjoaa lupaavan ratkaisun kasvipohjaisten ruokavalioiden kasvavaan kysyntään sekä täyteläisen, lihamaisen rakenteen ja korkean ravintoarvon. Mykoproteiinin potentiaalin hyödyntämiseksi käytetään edistynyttä uuttotekniikkaa, jota kutsutaan sonotrodilla tehtäväksi ultraäänikäsittelyksi. Menetelmä hyödyntää ultraääniaaltojen voimaa vapauttaakseen mykoproteiinia tehokkaasti sienisoluista ja varmistaakseen suuren proteiinisaannon huomattavan lyhyessä käsittelyajassa.
Mykoproteiinin ultraääniuutto
Mykoproteiinin uutto alkaa syötävien sienten, kuten Fusarium venenatum -sienen, kasvatuksella hallituissa bioreaktoreissa. Mykoproteiini on näiden sienisolujen sisällä, joten arvokkaan proteiinin vapauttaminen vaatii tehokkaan uuttomenetelmän. Sonotrodilla tehtävä ultraäänikäsittely erottuu ihanteellisena tekniikkana, koska se pystyy aiheuttamaan tehokkaan solujen hajotuksen. Tässä prosessissa tehoultraääni synnyttää voimakkaita kavitaatiovoimia, jotka hajottavat sienten soluseinät ja vapauttavat tehokkaasti solunsisäisen sisällön, kuten proteiinit, lipidit ja muut ravintoaineet. Tämä parantaa uuttotehokkuutta ja varmistaa myös proteiinin eheyden ja toiminnallisten ominaisuuksien säilymisen.
Ultraääniaaltojen käyttö mykoproteiinin uutossa tarjoaa useita merkittäviä etuja. Ensinnäkin sillä saavutetaan tasainen homogenointi, joka on ratkaisevan tärkeää kehitettäessä monenlaisia elintarvikkeita, joiden rakenteet ja maut vaihtelevat. Olipa kyse lihaa jäljittelevistä tuotteista, proteiinipitoisista välipaloista tai maidottomista maidonkorvikkeista, ultraäänikäsittely mahdollistaa mykoproteiinin tasaisen laadun ja tekee siitä monipuolisen ainesosan elintarviketeollisuudessa. Lisäksi tekniikan lyhyt käsittelyaika johtaa suurempaan tuottavuuteen ja pienempään energiankulutukseen, mikä tukee nykyaikaisen elintarviketuotannon kestävyystavoitteita. Mykoproteiinin ultraääniuutto vastaa kuluttajien kasvavaan kasvipohjaisen proteiinin kysyntään ja avaa samalla tietä innovatiivisille ja ravitseville elintarvikeratkaisuille.
Ultraäänihomogenisaattori UIP2000hdT (2kW) jatkuvasti sekoitettavalla panosreaktorilla
Proteiinin vapautumiskinetiikka Fusarium Venenatum -sienestä jauhatukseen yhdistetyllä ultraäänikäsittelyllä
lähde: Prakash ym. 2014
Tapaustutkimus – Mykoproteiinin vapauttaminen ultraäänellä
Prakash ym. (2014) tutkivat ultraäänikäsittelyn vaikutuksia mykoproteiinin vapautumiseen Fusarium Venenatum -sienestä. He saavuttivat proteiinin suurimman vapautumisnopeuden, 580μg uutettua mykoproteiinia 0,680 min kuluessa.
Jauhatukseen yhdistetyn ultraäänikäsittelymenetelmän vaikutus proteiinin vapautumiseen Fusarium venenatum -sienestä
lähde: Prakash ym. 2014
- Suuri saanto / täydellinen uutto
- Korkea laatu
- Nopea
- Hellävarainen, ei lämpöön perustuva
- Tarkasti hallittavissa
- Kustannustehokas
- Helppo ja turvallinen käyttää
Mykoproteiini
Mykoproteiini on sienissä esiintyvä yksisoluproteiini. Runsaasti proteiinia ja kuitua sisältävää mykoproteiinia pidetään terveellisenä ja kestävänä ravitsemuksellisesti arvokkaiden aminohappojen lähteenä. Mykoproteiini sisältää tavallisesti noin 45% proteiinia ja 25% kuitua kuivapainosta. Mykoproteiinissa on runsaasti välttämättömiä aminohappoja, ja sen kokonaisproteiinipitoisuus on noin 41%, joten sen proteiinipitoisuus on samankaltainen kuin spirulinan. Tämä tekee mykoproteiinista kiinnostavan proteiinilähteen kasvissyöjille ja vegaaneille. Mykoproteiinissa on runsaasti kuitua. Sen kuidusta noin kolmasosa on kitiiniä (N-asetyyliglukosamiinia) ja kaksi kolmasosaa β-glukaaneja (1,3-glukaania ja 1,6-glukaania). Suuren proteiini- ja kuitupitoisuutensa ansiosta mykoproteiini on terveellinen ja kestävä ravinnonlähde.
(vrt. Finnigan ym. 2019)
Ultraääniuutto – Toimintaperiaate ja edut
Ultraääniuutto perustuu akustiseen (ultraäänellä aiheutettuun) kavitaatioon. Kun voimakkaita ultraääniaaltoja kytketään nesteeseen tai lietteeseen, vuorottelevat korkea- ja matalapainejaksot puristavat ja laajentavat nestettä, jolloin väliaineeseen syntyy pieniä tyhjiökuplia. Nämä tyhjiökuplat kasvavat useiden korkea- ja matalapainejaksojen aikana, kunnes kaasukupla ei enää pysty vastaanottamaan lisää energiaa. Suurimman kokonsa saavutettuaan kupla luhistuu rajusti korkeapainejakson aikana. Kuplan luhistuessa syntyy paikallisesti äärimmäisiä olosuhteita, kuten erittäin korkeita lämpötiloja ja paineita sekä vastaavia paine- ja lämpötilaeroja ja nestesuihkuja, joiden nopeus on jopa 280m/sec. Nämä voimakkaat voimat puhkovat ja rikkovat soluseiniä sekä edistävät aineensiirtoa solun sisäosan ja ympäröivän nesteen välillä. Solunsisäinen materiaali, kuten proteiinit, lipidit ja muut bioaktiiviset yhdisteet, siirtyy nesteeseen, josta se voidaan helposti erottaa jatkoprosesseja varten.
Mykoproteiinin ultraääniuuton hyödyt
Ultraääniavusteinen uutto (UAE) on erittäin tehokas tekniikka solunsisäisen materiaalin, kuten proteiinien, lipidien ja bioaktiivisten aineiden (esim. vitamiinien ja polyfenolien), vapauttamiseen ja eristämiseen. Sonifikaatio on prosessin tehostamista, joka lisää aineensiirtoa solun sisäosan ja nesteen välillä. Ultraääniuutto johtaa suurempiin saantoihin, lyhyempään käsittelyaikaan, parempaan uutteen laatuun sekä pienempiin käsittelykustannuksiin ja vähäisempään energiankulutukseen.
Ultraäänihomogenisaattorit mykoproteiinin käsittelyyn
Ultraääneen perustuvat solujen hajotus- ja uuttolaitteet ovat vakiintuneita työkaluja elintarvikkeiden käsittelylaitoksissa. Voimakkaita kavitaation aiheuttamia leikkausvoimia tuottavia ultraäänilaitteita käytetään bioaktiivisten yhdisteiden eristämiseen kasvimateriaalista sekä kahden tai useamman faasin homogenointiin tasaiseksi seokseksi.
Hielscher Ultrasonics tarjoaa laajan valikoiman tehokkaita ultraäänilaitteita laboratoriokoosta teolliseen kokoon.
Hielscherin teolliset ultraäänilaitteet voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja. Jopa 200µm:n amplitudeja voidaan helposti käyttää jatkuvasti ympärivuorokautisessa 24/7-käytössä. Vielä suurempia amplitudeja varten on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa ympärivuorokautisen 24/7-käytön raskaassa kuormituksessa ja vaativissa ympäristöissä.
Prosessin standardointi Hielscher Ultrasonicsin avulla
Elintarvikkeissa tai lääkkeissä käytettävät uutteet tulisi valmistaa hyvien tuotantotapojen (GMP) mukaisesti ja standardoituja käsittelymäärityksiä noudattaen. Hielscher Ultrasonicsin digitaalisissa ultraäänilaitteissa on älykäs ohjelmisto, jonka avulla ultraäänikäsittelyprosessi on helppo määrittää ja hallita tarkasti. Automaattinen tietojen tallennus kirjoittaa sisäänrakennetulle SD-kortille päiväys- ja aikaleimalla kaikki ultraääniprosessin parametrit, kuten ultraäänienergian (kokonais- ja nettoenergian), amplitudin, lämpötilan ja paineen (kun lämpötila- ja paineanturit on asennettu). Näin voit tarkastella jokaisen ultraäänellä käsitellyn erän tietoja. Samalla varmistetaan toistettavuus ja jatkuvasti korkea tuotelaatu.
Alla oleva taulukko antaa suuntaa ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2 000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | ryhmä laitteita UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Tehokkaat ultraäänihomogenisaattorit laboratoriomittakaavasta aina pilottimittakaavaan ja teolliseen mittakaavaan.
Hyödyllistä tietoa
Mitä mykoproteiini on?
Mykoproteiini on niin sanottu yksisoluproteiini, mikä tarkoittaa, että sitä saadaan yksisoluisesta eliöstä. Mykoproteiinin tapauksessa yksisoluinen eliö on sieni. Siksi mykoproteiini tunnetaan myös sieniproteiinina. Tavu ”myco” on peräisin kreikan sanasta ”mykes”, joka tarkoittaa sientä.
Mykoproteiinin tuotannossa yleisesti käytetty sieni on Fusarium venenatum. Se on Fusarium-sukuun kuuluva mikrosieni, jolla on suuri proteiinipitoisuus.
Mykoproteiinin kaupallisessa tuotannossa sienten itiöitä kasvatetaan ja fermentoidaan glukoosia ja muita ravintoaineita sisältävässä liemessä. Seuraaviin käsittelyvaiheisiin kuuluvat RNA-pitoisuudeltaan vähennetyn sienibiomassan höyryttäminen, jäähdyttäminen ja pakastaminen. Lopuksi saadaan runsasproteiininen ja runsaskuituinen massa, josta voidaan valmistaa erilaisia elintarvikkeita, kuten lihankorvikkeita tai elintarvikelisäaineita. Mykoproteiinia käytetään pääasiassa niin sanotun ”valelihan” valmistukseen eli lihankorvikkeisiin tai lihaa jäljitteleviin tuotteisiin.
Miten mykoproteiinia tuotetaan?
Mykoproteiinia tuotetaan fermentoimalla tiettyä sientä, tavallisesti Fusarium venenatum -sientä, suurissa bioreaktoreissa, joissa sieni kasvaa ja lisääntyy. Sienibiomassa kerätään tämän jälkeen talteen, ja mykoproteiini uutetaan esimerkiksi sonotrodilla tehtävällä ultraäänikäsittelyllä soluseinien hajottamiseksi ja proteiinin vapauttamiseksi. Proteiinista valmistetaan sitten erilaisia elintarvikkeita.
Mitkä ovat mykoproteiinin edut?
Mykoproteiini tarjoaa useita etuja: se on muun muassa runsasproteiininen, vähärasvainen ja vähäkolesterolinen ravinnonlähde, mikä tekee siitä terveellisen vaihtoehdon lihalle. Se sisältää runsaasti ravintokuitua, auttaa painonhallinnassa ja tukee lihasten kasvua. Lisäksi mykoproteiinin tuotannon ympäristövaikutukset ovat pienemmät kuin perinteisessä lihantuotannossa, sillä se vaatii vähemmän maata ja vettä sekä aiheuttaa vähemmän kasvihuonekaasupäästöjä. Se on myös monipuolinen ainesosa erilaisten lihankorvikkeiden valmistukseen ja vastaa kasvipohjaisten ruokavalioiden kasvavaan kysyntään.
Kirjallisuus / Lähteet
- 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.