Production améliorée de protéines d’insectes grâce aux ultrasons

Les insectes constituent une source durable et facile à élever de protéines et de lipides nutritionnels de haute qualité. Pour séparer les protéines et les lipides des insectes, l’extraction par ultrasons est utilisée comme technologie hautement efficace et fiable. La sonication a fait ses preuves pour des taux d’extraction élevés, des rendements élevés en protéines et en lipides et un traitement rapide d’ingrédients d’insectes de première qualité.

Pourquoi extraire les protéines d’insectes par ultrasons de puissance ?

L’extrait de protéines d’insectes est généralement considéré comme de meilleure qualité que la farine d’insectes, car il contient un pourcentage plus élevé de protéines et un pourcentage plus faible d’autres matières indésirables telles que la chitine et les graisses.
La farine d’insectes est généralement fabriquée en broyant des insectes entiers en poudre, laquelle peut contenir une quantité importante de matières indigestes telles que la chitine, les exosquelettes et d’autres composants non nutritifs. En revanche, l’extrait de protéines d’insectes est généralement obtenu en extrayant la protéine des insectes, ce qui donne un produit protéique plus pur et plus concentré. L’extraction par ultrasons s’est révélée être une technique de production très efficace pour obtenir des protéines d’insectes de haute qualité.
La concentration plus élevée en protéines de l’extrait de protéines d’insectes signifie qu’il peut fournir plus de protéines par gramme que la farine d’insectes, ce qui en fait une source de protéines plus efficace. En outre, l’élimination des composants non nutritifs peut rendre l’extrait de protéines d’insectes plus facilement digestible et peut réduire le risque de troubles digestifs chez les animaux et les humains qui le consomment.
Par ailleurs, l’extrait de protéines d’insectes peut présenter une saveur et une odeur plus douces que la farine d’insectes, ce qui le rend plus attrayant pour les consommateurs. Il offre également des applications plus polyvalentes, car il peut être utilisé comme ingrédient dans une large gamme de denrées alimentaires et d’aliments pour animaux.

Extraction par ultrasons des protéines d’insectes

L’extraction par ultrasons peut être facilement intégrée au procédé habituel de fabrication de farine d’insectes et permet de valoriser le produit final. Les protéines d’insectes extraites par ultrasons sont de qualité supérieure à la farine d’insectes, offrant des valeurs nutritionnelles plus élevées, une saveur améliorée et de meilleures fonctionnalités.

Protocole général d’extraction des protéines d’insectes à l’aide d’un ultrasonicateur de type sonde

protocole général pour l’extraction de protéines de qualité alimentaire à partir de larves de mouche soldat à l’aide d’une sonde à ultrasons :
Matériel et équipement :

• Larves de mouche soldat ou autres espèces d’insectes telles que les larves de ver de farine (Tenebrio molitor), les grillons adultes (Gryllus bimaculatus) et les chrysalides de ver à soie (Bombyx mori) – préalablement élevés et récoltés
• Ultrasonicateur de type sonde
• Mixeur ou robot culinaire
• Eau distillée contenant 9,46 mM d’acide ascorbique ou autre solvant au choix
• Centrifugeuse
• Récipients en verre ou en plastique
• Papier filtre ou filtres à mailles

Instructions étape par étape pour l’extraction des protéines d’insectes

1. Préparation des larves d’insectes :
   • Récoltez les larves de mouche soldat dans le système d’élevage.
   • Lavez soigneusement les larves à l’eau distillée afin d’éliminer tous débris ou impuretés.
   • Congelez les larves à -20°C ou moins afin de désactiver les enzymes et de préserver la qualité des protéines.
2. Désintégration des larves :
   • Décongelez les larves congelées et transférez-les dans un mixeur ou un robot culinaire.
   • Ajoutez un volume approprié d’eau distillée ou de solution tampon afin d’obtenir la concentration en protéines souhaitée (par ex. 10% p/v).
   • Mixez ou traitez les larves jusqu’à obtenir une bouillie homogène.
   • Transférez la bouillie dans un récipient en verre ou en plastique.
3. Dégraissage (facultatif) :
   • Le dégraissage de la farine d’insectes est une étape facultative qui contribue à augmenter le rendement et la qualité des protéines. La teneur en matières grasses de la farine d’insectes est réduite par un traitement à l’hexane. Globalement, pour la plupart des extraits de protéines d’insectes destinés à la consommation humaine, le dégraissage est recommandé afin d’améliorer la qualité des protéines. Le procédé conventionnel de dégraissage à l’hexane est long. La sonication peut accélérer considérablement le dégraissage de la farine d’insectes !
4. Sonication :
   • Plongez la sonde de l’ultrasonicateur, par ex. UIP2000hdT, dans la bouillie de larves.
   • Réglez les paramètres de l’ultrasonicateur, par ex. une amplitude de 100% et la durée de sonication, en fonction du volume et de la bouillie.
   • Appliquez les ondes ultrasonores à la bouillie de larves tout en maintenant une température constante afin d’éviter la dénaturation des protéines.
   • Le procédé de sonication contribue à désintégrer les cellules et à libérer les protéines des larves.
   • Surveillez la température pendant la sonication. Les ultrasonicateurs Hielscher sont équipés d’un capteur de température et d’une régulation de la température.
5. Centrifugation :
   • Après la sonication, transférez la bouillie de larves soniquée dans des tubes à centrifuger.
   • Centrifugez les tubes à une vitesse et pendant une durée appropriées afin de séparer le surnageant contenant les protéines des débris solides et des cellules non désintégrées.
   • Recueillez le surnageant, qui contient les protéines extraites, et transférez-le dans un récipient propre.
   • Si nécessaire, répétez éventuellement l’étape de centrifugation afin d’éliminer les particules solides restantes. La filtration peut également être utilisée comme technique de séparation des protéines.
6. Analyse et stockage des protéines :
   • Effectuez une analyse des protéines afin d’évaluer la qualité et la composition des protéines extraites.
7. Stockage :
   • Stockez les protéines extraites dans des récipients appropriés, dans un endroit frais, sec et à l’abri de la lumière.

 
Les insectes comme source alimentaire : Les insectes tels que les grillons, les vers, les mouches et les larves sont riches en protéines. Afin de répondre à la demande croissante en protéines de haute qualité, les insectes sont désormais appréciés comme source de protéines saine, durable et respectueuse de l’environnement, utilisée pour l’alimentation humaine, les aliments pour animaux de compagnie et l’alimentation du bétail. Les insectes sont ectothermes (ce qui signifie qu’ils ont le sang froid et ne gaspillent pas d’énergie à produire de la chaleur pour augmenter leur température corporelle), ils ne nécessitent pas beaucoup d’espace et ils peuvent être nourris en utilisant des déchets comme substrat de croissance. Cela fait des protéines et des lipides d’insectes une source alimentaire prometteuse, qui peut contribuer à combler le « déficit protéique » qu’il faut surmonter pour nourrir une population mondiale croissante et répondre à sa demande en nutriments de haute qualité, en particulier en protéines.
Élevage d’insectes : Les insectes sont élevés dans des fermes d’insectes, où ils grandissent dans des conteneurs ou des réacteurs. Avec l’avantage d’être des organismes à croissance rapide, ils nécessitent relativement peu de soins, peuvent être nourris avec des déchets organiques et sont rapidement amenés à leur taille ou maturité de récolte. Les larves de mouche, les vers de farine et les grillons sont particulièrement faciles à élever. En matière d’efficacité, la larve de la mouche soldat noire est reconnue pour son excellente transformation des déchets organiques en protéines de haute qualité. C’est pourquoi la mouche soldat noire est également connue chez les éleveurs d’insectes comme la « reine de la transformation des déchets ».

Étapes de transformation de la farine d’insectes : Lorsque les insectes ont atteint la taille ou le stade visé, ils sont récoltés. Cela signifie qu’ils sont prêts à être transformés en ingrédients alimentaires. Avant la transformation, les insectes sont lavés à l’eau, tamisés et conservés vivants à 4℃ pendant environ un jour sans aucune nourriture.
Ensuite, les insectes sont cuits, puis séchés à l’air très chaud ou par chauffage dans un récipient. Le traitement thermique est également nécessaire pour tuer les bactéries. Enfin, les insectes sont broyés en une farine d’insectes sèche (également appelée poudre d’insectes). La farine d’insectes peut être utilisée comme ingrédient alimentaire ou comme additif dans l’alimentation animale. Mais afin d’affiner et de valoriser la farine d’insectes, les ingrédients les plus précieux, c’est-à-dire les protéines et les lipides, sont extraits. Les protéines d’insectes pures sont particulièrement appréciées comme ingrédient hautement nutritif, utilisé dans les barres protéinées, les poudres protéinées et comme additif dans de nombreux produits alimentaires tels que les produits de boulangerie, les chips, les crackers, etc.

Utilisez des extracteurs à ultrasons de type sonde pour produire des protéines d’insectes de haute qualité !
 
Extraction par ultrasons de protéines de haute qualité à partir d’insectes :
L’extraction par ultrasons est utilisée pour produire des poudres protéiques, des hydrolysats et des isolats de protéines à partir de nombreuses formes d’insectes, notamment les mouches, les vers, les punaises, les grillons et les larves. En extrayant des protéines de haute qualité de la farine d’insectes, la sonication permet d’obtenir des ingrédients alimentaires fonctionnels au profil nutritionnel supérieur.

Avantages de l’extraction des protéines d’insectes par ultrasons

La sonication est largement utilisée pour extraire et traiter des protéines provenant de diverses sources telles que les végétaux (par ex. soja, riz, colza, tournesol, graines de courge, etc.), les produits laitiers (par ex. concentré de protéines de lactosérum (WPC), protéines de lactosérum, rétentats de protéines de lait, caséinate de calcium), les algues (par ex. algues marines), les produits de la mer (par ex. sous-produits de poisson et déchets de produits de la mer) et les insectes (par ex. vers, larves, mouches, asticots, coléoptères, grillons, cafards, etc.).
En tant que technologie d’extraction hautement efficace et verte, l’extraction par ultrasons des protéines d’insectes a trouvé sa place dans la production de poudres, d’hydrolysats et d’isolats de protéines d’insectes. Grâce à une fiabilité de procédé élevée, à la répétabilité et à une mise à l’échelle linéaire, la sonication est utilisée pour extraire les protéines des insectes, modifier les structures protéiques et améliorer les propriétés physico-chimiques des protéines.
Par exemple, Mintha et al. (2020) ont appliqué l’extraction par ultrasons aux larves de mouche soldat noire (H. illucens). Ils rapportent que la sonication a amélioré la structure des protéines, modifié la fonctionnalité des protéines et s’est ainsi révélée bénéfique pour la production de protéines / hydrolysats de H. illucens. En particulier, le potentiel zêta, la dispersibilité et les valeurs de thiol ont été augmentés par la sonication. En outre, la turbidité et la taille des particules de protéines ont diminué après la sonication. La sonication a augmenté de manière significative la luminosité (L*) des isolats de protéines de x ¯ 7,46% par rapport au témoin non soniqué.

Ultrasonicateurs haute performance pour la transformation des protéines d’insectes

L’extraction et l’homogénéisation par ultrasons constituent une technologie de traitement fiable qui facilite et accélère la production de protéines d’insectes de haute qualité. Le portefeuille de Hielscher Ultrasonics couvre toute la gamme, des ultrasonicateurs de laboratoire compacts aux systèmes d’extraction industriels. Ainsi, chez Hielscher, nous pouvons vous proposer l’ultrasonicateur le mieux adapté à la capacité de procédé envisagée. Notre personnel de longue expérience vous accompagne des essais de faisabilité et de l’optimisation du procédé jusqu’à l’installation de votre système à ultrasons au niveau de la production finale.
L’encombrement réduit de nos extracteurs à ultrasons ainsi que la polyvalence de leurs options d’installation leur permettent de s’intégrer même dans des installations de transformation de protéines d’insectes disposant de peu d’espace. Les processeurs à ultrasons sont installés dans le monde entier dans des sites de production d’aliments et de compléments nutritionnels, ainsi que pour la production d’aliments pour animaux de compagnie et pour le bétail. En outre, les mélangeurs à ultrasons à fort cisaillement sont idéaux pour formuler des protéines d’insectes dans des produits alimentaires destinés à l’homme ainsi que dans des aliments pour animaux de compagnie et des aliments pour le bétail destinés aux animaux d’élevage.

Hielscher Ultrasonics – Équipements d’extraction sophistiqués

La gamme de produits Hielscher Ultrasonics couvre l’ensemble des extracteurs à ultrasons haute performance, de la petite à la grande échelle. Des accessoires supplémentaires permettent d’assembler facilement la configuration d’appareil à ultrasons la mieux adaptée à votre procédé de protéines d’insectes. La configuration à ultrasons optimale dépend de la capacité envisagée, du volume, de la matière première, du procédé discontinu ou en ligne et du calendrier.

Extraction d’insectes par ultrasons – Traitement discontinu et en ligne

Les ultrasonicateurs Hielscher peuvent être utilisés pour le traitement discontinu et le traitement continu en circulation. Le traitement discontinu par ultrasons est idéal pour les essais de procédé, l’optimisation et les productions de petite à moyenne taille. Pour produire de grands volumes de protéines d’insectes, le traitement en ligne peut s’avérer plus avantageux. Si le traitement discontinu ne requiert qu’une installation très simple, il exige davantage de temps et de main-d’œuvre. Un procédé de mélange continu en ligne nécessite une installation sophistiquée – composée d’une pompe, de tuyaux ou de conduites et de réservoirs –, mais il est plus efficace, plus rapide et requiert nettement moins de main-d’œuvre. Hielscher Ultrasonics dispose de la configuration d’extraction la mieux adaptée à votre volume d’extraction et à vos objectifs de procédé.

Extracteurs à ultrasons pour toutes les capacités de production

La gamme de produits Hielscher Ultrasonics couvre tout le spectre des processeurs à ultrasons, des ultrasonicateurs de laboratoire compacts aux processeurs à ultrasons entièrement industriels capables de traiter des camions entiers par heure, en passant par les systèmes de paillasse et pilotes. La gamme complète nous permet de vous proposer l’extracteur à ultrasons le mieux adapté à votre matière première, à votre capacité de procédé et à vos objectifs de production.
Les systèmes à ultrasons de paillasse sont idéaux pour les essais de faisabilité et l’optimisation des procédés. La mise à l’échelle linéaire basée sur des paramètres de procédé établis permet d’augmenter très facilement les capacités de traitement, des petits lots à la production entièrement commerciale. La mise à l’échelle peut se faire soit en installant une unité d’extraction à ultrasons plus puissante, soit en regroupant plusieurs ultrasonicateurs en parallèle. Avec l’UIP16000, Hielscher propose l’extracteur à ultrasons le plus puissant au monde.

Amplitudes contrôlables avec précision pour des résultats optimaux

Tous les ultrasonicateurs Hielscher sont contrôlables avec précision et constituent ainsi des bêtes de somme fiables en production. L’amplitude est l’un des paramètres de procédé déterminants qui influencent l’efficience et l’efficacité de l’extraction par ultrasons des nutriments à partir d’insectes.
Les matières d’insectes telles que les larves et les mouches nécessitent une sonication plus douce et des réglages d’amplitude plus faibles, tandis que les grillons et les insectes dotés d’un exosquelette épais nécessitent une sonication à des amplitudes plus élevées pour libérer les nutriments ciblés. Tous les processeurs Hielscher Ultrasonics permettent un réglage précis de l’amplitude. Les sonotrodes et les cornes booster sont des accessoires qui permettent de modifier l’amplitude dans une plage encore plus large. Les processeurs à ultrasons industriels Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et délivrer l’intensité ultrasonore requise pour les applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7.
Des réglages précis de l’amplitude et la surveillance permanente des paramètres du procédé ultrasonore par un logiciel intelligent vous permettent de traiter vos graines dans les conditions ultrasonores les plus efficaces. Une sonication optimale pour les meilleurs résultats d’extraction !
La robustesse des équipements à ultrasons Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants. Cela fait des équipements à ultrasons Hielscher un outil de travail fiable qui répond à vos exigences d’extraction.

Essais de procédé faciles et sans risque

Les procédés à ultrasons peuvent être mis à l’échelle de manière entièrement linéaire. Cela signifie que chaque résultat que vous avez obtenu avec un ultrasonicateur de laboratoire ou de paillasse peut être mis à l’échelle pour obtenir exactement le même résultat en utilisant exactement les mêmes paramètres de procédé. Cela fait de la sonication la solution idéale pour des essais de faisabilité sans risque, l’optimisation des procédés et la mise en œuvre ultérieure dans la fabrication commerciale. Contactez-nous pour découvrir comment la sonication peut augmenter votre production de protéines d’insectes !

Qualité supérieure – Conçu et fabriqué en Allemagne

En tant qu’entreprise familiale, détenue et dirigée par la famille, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les ultrasonicateurs sont conçus, fabriqués et minutieusement testés dans notre siège de Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité des équipements à ultrasons Hielscher en font une bête de somme dans votre production. Le fonctionnement 24/7 à pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des mélangeurs haute performance Hielscher.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicateurs :