Extraction de mycoprotéines par ultrasons

Les mycoprotéines sont des protéines dérivées de champignons produites pour la consommation humaine, qui sont principalement utilisées pour préparer des substituts de viande ou de la "fausse viande". L'extraction et l'homogénéisation par ultrasons est une méthode très efficace pour libérer les mycoprotéines du champignon, ce qui permet d'obtenir des rendements protéiques très élevés en un temps de traitement court.

Mycoprotéine

La mycoprotéine est une protéine unicellulaire présente dans les champignons. Offrant une quantité élevée de protéines et de fibres, la mycoprotéine est considérée comme une source saine et durable d'acides aminés précieux sur le plan nutritionnel. La mycoprotéine contient généralement environ 45 % de protéines et 25 % de fibres en poids sec. La mycoprotéine est riche en acides aminés essentiels et, avec une composition d'environ 41% de protéines totales, elle offre une teneur en protéines similaire à celle de la spiruline. Cela fait de la mycoprotéine une source de protéines intéressante pour les végétariens et les végétaliens. La mycoprotéine est riche en fibres. Sa teneur en fibres comprend environ un tiers de chitine (N-acétylglucosamine) et deux tiers de β-glucans (1,3-glucan et 1,6-glucan). Grâce à sa teneur élevée en protéines et en fibres, la mycoprotéine est une source alimentaire saine et durable.
(cf. Finnigan et al. 2019)

Extraction ultrasonique de mycoprotéines

Afin de produire des mycoprotéines, des espèces de champignons comestibles sont cultivées et mises en culture dans des bioréacteurs. Cela signifie que la protéine est piégée dans l'espèce de champignon, par exemple Fusarium venenatum. Afin de libérer la mycoprotéine, une puissante technique de désintégration et d'extraction cellulaire est nécessaire pour lyser le champignon. Au cours de la lyse, les parois cellulaires du micro-organisme sont perturbées et brisées de sorte que la matière intracellulaire, comme les protéines, les lipides et autres nutriments, est libérée. L'ultrason est une technique bien établie utilisée dans la production alimentaire et la biotechnologie pour perturber les cellules et les tissus et en extraire des composés précieux. En outre, l'homogénéisation uniforme obtenue par ultrasonification permet de transformer facilement la mycoprotéine en produits alimentaires innovants de textures, de saveurs et d'utilisations diverses, y compris des analogues de la viande, des en-cas riches en protéines, des substituts de lait sans produits laitiers et des desserts.

Cinétique de la libération de protéines du Fusarium Venenatum par sonication avec broyage
source : Prakash et al. 2014

Étude de cas – Libération de mycoprotéines par ultrasons

Prakash et al. (2014) ont étudié les effets de l'ultrason sur la libération de mycoprotéines par le Fusarium Venenatum. Ils ont obtenu un taux maximal de libération de protéines K de 0,680 min avec 580μg de mycoprotéine extraite.

Effet de la sonication avec méthode de broyage sur la libération de protéines de Fusarium venenatum
source : Prakash et al. 2014

Extraction par ultrasons – Principe de travail et avantages

L'extraction par ultrasons est basée sur le phénomène de cavitation acoustique (ultrasons). Lorsque de puissantes ondes ultrasonores sont couplées à un liquide ou à une boue, des cycles alternés de haute et de basse pression compriment et dilatent le liquide en créant de minuscules bulles de vide dans le milieu. Ces bulles de vide se développent sur plusieurs cycles haute pression/basse pression jusqu'à ce qu'elles atteignent un point où la bulle de gaz ne peut plus absorber d'énergie supplémentaire. Au point de croissance maximale, la bulle implose violemment pendant un cycle à haute pression. Pendant l'implosion de la bulle, des conditions localement extrêmes telles que des températures très élevées, des pressions et des différences de pression et de température correspondantes ainsi que des jets de liquide pouvant atteindre 280 m/sec se produisent. Ces forces intenses perforent et brisent les parois cellulaires et favorisent le transfert de masse entre l'intérieur de la cellule et le liquide environnant. Les matières intracellulaires telles que les protéines, les lipides et autres composés bioactifs sont transférées au liquide d'où elles peuvent être facilement séparées pour les processus en aval.

Avantages de l'extraction par ultrasons

Extraction assistée par ultrasons (UAE) est une technique très efficace pour libérer et isoler des matières intracellulaires telles que les protéines, les lipides et les substances bioactives (par exemple, les vitamines et les polyphénols). La sonification est une intensification du processus, qui augmente le transfert de masse entre l'intérieur de la cellule et le liquide. L'extraction par ultrasons permet d'obtenir des rendements plus élevés, une réduction du temps de traitement, une qualité supérieure de l'extrait, ainsi qu'une réduction des coûts de traitement et de la consommation d'énergie.

Homogénéisateurs ultrasoniques pour le traitement des mycoprotéines

Les broyeurs et extracteurs de cellules à ultrasons sont des outils bien établis dans les installations de transformation des aliments. Fournissant des forces cavitationnelles de cisaillement élevées, les ultrasonateurs sont utilisés pour isoler les composés bioactifs de la matière végétale et pour homogénéiser deux ou plusieurs phases en un mélange uniforme.
Hielscher Ultrasons propose une large gamme d'ultrasons haute performance, du laboratoire à l'industrie.
Hielscher Ultrasonics’ Les processeurs ultrasoniques industriels peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu'à 200µm peuvent être facilement utilisées en continu 24h/24 et 7j/7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles. La robustesse de l'équipement ultrasonique de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des environnements difficiles et exigeants.

Normalisation des processus avec les ultrasons Hielscher

Les extraits, qui sont utilisés dans les aliments ou les produits pharmaceutiques, doivent être produits conformément aux bonnes pratiques de fabrication (BPF) et à des spécifications de traitement normalisées. Les systèmes d'extraction numériques de Hielscher Ultrasons sont équipés d'un logiciel intelligent qui permet de régler et de contrôler facilement et précisément le processus de sonication. L'enregistrement automatique des données inscrit tous les paramètres du processus ultrasonore tels que l'énergie ultrasonore (énergie totale et nette), l'amplitude, la température, la pression (lorsque les capteurs de température et de pression sont montés) avec la date et l'heure sur la carte SD intégrée. Cela vous permet de réviser chaque lot traité par ultrasons. En même temps, la reproductibilité et une qualité de produit élevée et constante sont assurées.

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