Extraction ultrasonique de la mycoprotéine

Répondant à la demande d’alternatives alimentaires durables et nutritives, la mycoprotéine est devenue un ingrédient révolutionnaire, dérivé de champignons et principalement utilisé dans la création de substituts de viande, souvent appelés “de la fausse viande.” Cette source de protéines offre une solution prometteuse à la demande croissante de régimes alimentaires à base de plantes, en fournissant une texture riche, semblable à celle de la viande, et une valeur nutritionnelle élevée. Pour libérer le potentiel de la mycoprotéine, une technique d'extraction avancée, connue sous le nom de sonication de type probetype, est employée. Cette méthode exploite la puissance des ondes ultrasoniques pour libérer efficacement la mycoprotéine des cellules fongiques, garantissant ainsi des rendements élevés en protéines dans un temps de traitement remarquablement court.

Extraction de mycoprotéines par ultrasons

L'extraction des mycoprotéines commence par la culture de champignons comestibles, tels que Fusarium venenatum, dans des bioréacteurs contrôlés. Dans ces cellules fongiques, la mycoprotéine est encapsulée, ce qui exige une méthode d'extraction robuste pour libérer la précieuse protéine. La sonication de type sonde s'impose comme une technique idéale en raison de sa capacité à induire une perturbation cellulaire puissante. Au cours de ce processus, des ultrasons puissants créent des forces de cavitation intenses qui brisent les parois cellulaires des champignons, libérant efficacement le contenu intracellulaire, notamment les protéines, les lipides et d'autres nutriments. Cela permet non seulement d'améliorer l'efficacité de l'extraction, mais aussi de préserver l'intégrité et les propriétés fonctionnelles des protéines.

L'application des ondes ultrasoniques à l'extraction des mycoprotéines offre plusieurs avantages significatifs. Tout d'abord, elle permet une homogénéisation uniforme, ce qui est essentiel pour développer une large gamme de produits alimentaires aux textures et aux saveurs variées. Qu'il s'agisse d'analogues de viande, d'en-cas riches en protéines ou de substituts de lait sans produits laitiers, l'ultrasonication permet d'obtenir une qualité constante de la mycoprotéine, ce qui en fait un ingrédient polyvalent dans l'industrie alimentaire. En outre, le temps de traitement rapide associé à cette technique se traduit par une productivité accrue et une consommation d'énergie réduite, ce qui est conforme aux objectifs de durabilité de la production alimentaire moderne. L'extraction de mycoprotéines par ultrasons répond non seulement à la demande croissante des consommateurs en protéines d'origine végétale, mais ouvre également la voie à des solutions alimentaires innovantes et nutritives.

Cinétique de la libération des protéines de 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'ultrasonication sur la libération des mycoprotéines de Fusarium Venenatum. Ils ont atteint un taux de libération de protéines maximal de 580μg de mycoprotéines extraites en 0,680 min.

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

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-glucanes (1,3-glucane et 1,6-glucane). Avec une teneur élevée en protéines et en fibres, la mycoprotéine est une source alimentaire saine et durable.
(cf. Finnigan et al. 2019)

extraction par ultrasons – Principe de fonctionnement 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, créant de minuscules bulles de vide dans le milieu. Ces bulles de vide grossissent au cours de 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. Au point de croissance maximale, la bulle implose violemment au cours d'un cycle de haute pression. Pendant l'implosion de la bulle, des conditions locales extrêmes telles que des températures très élevées, des pressions et des différentiels de pression et de température correspondants, ainsi que des jets de liquide pouvant atteindre 280 m/s, 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 matériaux intracellulaires tels que les protéines, les lipides et autres composés bioactifs sont transférés dans le liquide, d'où ils peuvent être facilement séparés pour les processus en aval.

Avantages de l'extraction ultrasonique des mycoprotéines

Extraction assistée par ultrasons (UAE) est une technique très efficace pour libérer et isoler le matériel intracellulaire tel que les protéines, les lipides et les substances bioactives (par exemple, les vitamines et les polyphénols). La sonification est un processus d'intensification qui augmente le transfert de masse entre l'intérieur des cellules et le liquide. L'extraction par ultrasons permet d'obtenir des rendements plus élevés, de réduire le temps de traitement, d'améliorer la qualité de l'extrait, de réduire les coûts de traitement et de diminuer la consommation d'énergie.

Homogénéisateurs à ultrasons 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 de cisaillement élevées par cavitation, les ultrasons sont utilisés pour isoler les composés bioactifs du matériel végétal et pour homogénéiser deux phases ou plus en un mélange uniforme.
Hielscher Ultrasonics propose une large gamme d'ultrasons de haute performance, du laboratoire à la taille industrielle.
Les sonicateurs industriels Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu'à 200µm peuvent être facilement exploitées en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 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 conditions difficiles et dans des environnements exigeants.

Normalisation des processus avec Hielscher Ultrasonics

Les extraits, qui sont utilisés dans l'alimentation ou les produits pharmaceutiques, doivent être produits conformément aux bonnes pratiques de fabrication (BPF) et à des spécifications de traitement normalisées. Les sonicateurs numériques Hielscher Ultrasonics sont dotés d'un logiciel intelligent qui facilite le réglage et le contrôle précis du processus de sonification. L'enregistrement automatique des données permet de consigner sur la carte SD intégrée tous les paramètres du processus ultrasonique tels que l'énergie ultrasonique (énergie totale et nette), l'amplitude, la température, la pression (lorsque des capteurs de température et de pression sont montés) avec la date et l'heure. Cela vous permet de réviser chaque lot traité par ultrasons. En même temps, la reproductibilité et la qualité élevée des produits sont assurées.

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