માયકોપ્રોટીનનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ

ટકાઉ અને પોષક ખાદ્ય વિકલ્પોની જરૂરિયાતો પૂરી કરતું માયકોપ્રોટીન એક ક્રાંતિકારી ઘટક તરીકે ઊભરી આવ્યું છે. તે ફૂગમાંથી મેળવવામાં આવે છે અને મુખ્યત્વે માંસના વિકલ્પો બનાવવા માટે વપરાય છે, જેને ઘણી વાર “નકલી માંસ” કહેવામાં આવે છે. પ્રોટીનનો આ સ્રોત વનસ્પતિ આધારિત આહારની વધતી માંગ માટે આશાસ્પદ ઉકેલ પૂરો પાડે છે અને ભરાવદાર, માંસ જેવી રચના તથા ઉચ્ચ પોષણમૂલ્ય આપે છે. માયકોપ્રોટીનની સંભાવનાનો ઉપયોગ કરવા માટે પ્રોબ પ્રકારના સોનિકેશન તરીકે ઓળખાતી અદ્યતન નિષ્કર્ષણ તકનીક વપરાય છે. આ પદ્ધતિ અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોની શક્તિનો ઉપયોગ કરીને ફૂગના કોષોમાંથી કાર્યક્ષમ રીતે માયકોપ્રોટીન મુક્ત કરે છે અને નોંધપાત્ર રીતે ટૂંકા પ્રક્રિયા સમયમાં પ્રોટીનની ઊંચી ઉપજ સુનિશ્ચિત કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક માયકોપ્રોટીન નિષ્કર્ષણ

માયકોપ્રોટીનનું નિષ્કર્ષણ નિયંત્રિત બાયોરિએક્ટરોમાં Fusarium venenatum જેવી ખાદ્ય ફૂગના સંવર્ધનથી શરૂ થાય છે. આ ફૂગના કોષોની અંદર માયકોપ્રોટીન બંધાયેલું હોય છે, તેથી આ મૂલ્યવાન પ્રોટીનને મુક્ત કરવા માટે અસરકારક નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ જરૂરી છે. પ્રોબ પ્રકારનું સોનિકેશન શક્તિશાળી કોષવિઘટન સર્જવાની તેની ક્ષમતાને કારણે એક આદર્શ તકનીક તરીકે અલગ તરી આવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉચ્ચ શક્તિવાળું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તીવ્ર કેવિટેશન બળો ઉત્પન્ન કરે છે, જે ફૂગની કોષભિત્તિઓ તોડી નાખે છે અને પ્રોટીન, લિપિડ તથા અન્ય પોષક તત્ત્વો સહિતના અંતઃકોષીય ઘટકોને અસરકારક રીતે મુક્ત કરે છે. આનાથી નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતા વધે છે અને પ્રોટીનની અખંડિતતા તથા કાર્યાત્મક ગુણધર્મોનું જતન પણ સુનિશ્ચિત થાય છે.

માયકોપ્રોટીનના નિષ્કર્ષણમાં અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનો ઉપયોગ અનેક નોંધપાત્ર લાભ આપે છે. સૌપ્રથમ, તે એકસમાન સમાનાંગીકરણ હાંસલ કરે છે, જે વિવિધ રચનાઓ અને સ્વાદો ધરાવતા અનેક પ્રકારના ખાદ્ય ઉત્પાદનો વિકસાવવા માટે અત્યંત જરૂરી છે. માંસ જેવા ઉત્પાદનો હોય, પ્રોટીનથી સમૃદ્ધ નાસ્તા હોય કે ડેરીમુક્ત દૂધના વિકલ્પો હોય, અલ્ટ્રાસોનિકેશન માયકોપ્રોટીનની સુસંગત ગુણવત્તા જાળવવાનું શક્ય બનાવે છે અને તેને ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં બહુમુખી ઘટક બનાવે છે. વધુમાં, આ તકનીક સાથે સંકળાયેલો ટૂંકો પ્રક્રિયા સમય વધુ ઉત્પાદકતા અને ઓછા ઊર્જાવપરાશમાં પરિણમે છે, જે આધુનિક ખાદ્ય ઉત્પાદનના ટકાઉપણાના લક્ષ્યોને અનુરૂપ છે. અલ્ટ્રાસોનિક માયકોપ્રોટીન નિષ્કર્ષણ વનસ્પતિ આધારિત પ્રોટીન માટેની ગ્રાહકોની વધતી માંગ પૂરી કરે છે અને નવીન તથા પોષક ખાદ્ય ઉકેલો માટે માર્ગ પણ ખોલે છે.

પીસવાની પ્રક્રિયા સાથે સોનિકેશન દ્વારા Fusarium Venenatumમાંથી પ્રોટીન મુક્ત થવાની ગતિકી
સ્રોત: Prakash et al. 2014

કેસ અભ્યાસ – અલ્ટ્રાસોનિક માયકોપ્રોટીન મુક્તિ

Prakash et al. (2014)એ Fusarium Venenatumમાંથી માયકોપ્રોટીન મુક્ત થવા પર અલ્ટ્રાસોનિકેશનની અસરો તપાસી હતી. તેમણે 0.680 minની અંદર નિષ્કર્ષિત માયકોપ્રોટીનનો મહત્તમ પ્રોટીન મુક્તિ દર 580μg હાંસલ કર્યો હતો.

Fusarium venenatumમાંથી પ્રોટીન મુક્ત થવા પર પીસવાની પદ્ધતિ સાથે સોનિકેશનની અસર
સ્રોત: Prakash et al. 2014

માયકોપ્રોટીન

માયકોપ્રોટીન ફૂગમાં રહેલું એકકોષીય પ્રોટીન છે. પ્રોટીન અને રેસાની ઊંચી માત્રા પૂરી પાડતું માયકોપ્રોટીન પોષણની દૃષ્ટિએ મૂલ્યવાન એમિનો એસિડનો આરોગ્યપ્રદ અને ટકાઉ સ્રોત ગણાય છે. માયકોપ્રોટીનમાં સામાન્ય રીતે શુષ્ક વજનના આધારે લગભગ 45% પ્રોટીન અને 25% રેસા હોય છે. માયકોપ્રોટીન આવશ્યક એમિનો એસિડથી સમૃદ્ધ હોય છે અને તેમાં આશરે 41% કુલ પ્રોટીન હોવાથી તે સ્પિરુલિના જેટલી પ્રોટીન સામગ્રી પૂરી પાડે છે. આથી માયકોપ્રોટીન શાકાહારીઓ અને વીગન આહાર લેનારાઓ માટે પ્રોટીનનો એક રસપ્રદ સ્રોત બને છે. માયકોપ્રોટીન રેસાથી સમૃદ્ધ હોય છે. તેના રેસામાં આશરે એક તૃતીયાંશ કાઇટિન (N-acetylglucosamine) અને બે તૃતીયાંશ β-ગ્લુકાન્સ (1,3-glucan અને 1,6-glucan) હોય છે. પ્રોટીન અને રેસાની ઊંચી માત્રા પૂરી પાડતું માયકોપ્રોટીન આરોગ્યપ્રદ અને ટકાઉ ખાદ્ય સ્રોત છે.
(સરખાવો: Finnigan et al. 2019)

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ – કાર્યસિદ્ધાંત અને લાભો

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ ધ્વનિક (અલ્ટ્રાસોનિક) કેવિટેશનની ઘટના પર આધારિત છે. જ્યારે શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોની ઊર્જા પ્રવાહી અથવા સ્લરીમાં સંયોજિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે વારાફરતી આવતા ઉચ્ચ દબાણ અને નીચા દબાણના ચક્રો પ્રવાહીને સંકોચે અને વિસ્તારે છે, જેનાથી માધ્યમમાં સૂક્ષ્મ નિર્વાત પરપોટા બને છે. આ નિર્વાત પરપોટા અનેક ઉચ્ચ દબાણ/નીચા દબાણના ચક્રો દરમિયાન વધતા રહે છે, જ્યાં સુધી તેઓ એવા બિંદુએ ન પહોંચે કે જ્યારે ગેસનો પરપોટો વધુ ઊર્જા શોષી શકતો નથી. મહત્તમ વૃદ્ધિના બિંદુએ, ઉચ્ચ દબાણના ચક્ર દરમિયાન પરપોટો પ્રચંડ રીતે અંદરની તરફ ધસી પડીને ફાટી જાય છે. પરપોટાના આ અંતઃસ્ફોટ દરમિયાન સ્થાનિક સ્તરે અત્યંત ઊંચું તાપમાન, દબાણ તથા તેને અનુરૂપ દબાણ અને તાપમાનના તફાવતો જેવી આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓ સર્જાય છે અને 280m/sec સુધીની ઝડપ ધરાવતી પ્રવાહી ધારાઓ પણ ઉત્પન્ન થાય છે. આ તીવ્ર બળો કોષભિત્તિઓમાં છિદ્રો પાડે છે અને તેમને તોડી નાખે છે તથા કોષની અંદરના ભાગ અને આસપાસના પ્રવાહી વચ્ચે દ્રવ્યના સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહિત કરે છે. પ્રોટીન, લિપિડ અને અન્ય જૈવસક્રિય સંયોજનો જેવા અંતઃકોષીય પદાર્થો પ્રવાહીમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, જ્યાંથી તેમને અનુવર્તી પ્રક્રિયાઓ માટે સરળતાથી અલગ કરી શકાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક માયકોપ્રોટીન નિષ્કર્ષણના લાભો

અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત નિષ્કર્ષણ (UAE) પ્રોટીન, લિપિડ અને જૈવસક્રિય પદાર્થો (દા.ત., વિટામિન્સ અને પોલિફેનોલ્સ) જેવા અંતઃકોષીય પદાર્થોને મુક્ત કરવા અને અલગ કરવા માટેની અત્યંત કાર્યક્ષમ તકનીક છે. સોનિકેશન પ્રક્રિયાને તીવ્ર બનાવવાની એક રીત છે, જે કોષની અંદરના ભાગ અને પ્રવાહી વચ્ચે દ્રવ્યનું સ્થાનાંતરણ વધારે છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણથી વધુ ઊંચી ઉપજ, ઓછો પ્રક્રિયા સમય, ઉત્કૃષ્ટ ગુણવત્તાવાળો અર્ક, ઓછો પ્રક્રિયા ખર્ચ અને ઓછો ઊર્જાવપરાશ પ્રાપ્ત થાય છે.

માયકોપ્રોટીનની પ્રક્રિયા માટે અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ

અલ્ટ્રાસોનિક કોષવિઘટકો અને નિષ્કર્ષકો ખાદ્ય પ્રક્રિયા સુવિધાઓમાં સુસ્થાપિત સાધનો છે. કેવિટેશનથી ઉત્પન્ન થતાં ઉચ્ચ કર્તન બળો પૂરાં પાડતા અલ્ટ્રાસોનિકેટરો વનસ્પતિ સામગ્રીમાંથી જૈવસક્રિય સંયોજનો અલગ કરવા અને બે કે તેથી વધુ પ્રાવસ્થાઓનું સમાનાંગીકરણ કરીને એકસમાન મિશ્રણ બનાવવા માટે વપરાય છે.
Hielscher Ultrasonics પ્રયોગશાળાથી લઈને ઔદ્યોગિક કદ સુધીના ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની વિશાળ શ્રેણી પ્રદાન કરે છે.
Hielscher ઔદ્યોગિક સોનિકેટરો અત્યંત ઊંચા કંપવિસ્તારો આપી શકે છે. 200µm સુધીના કંપવિસ્તારો સાથે 24/7 કામગીરી સરળતાથી સતત ચલાવી શકાય છે. તેનાથી પણ ઊંચા કંપવિસ્તારો માટે જરૂરિયાત મુજબ બનાવેલા અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ ઉપલબ્ધ છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોની મજબૂતી ભારે કાર્યભાર હેઠળ અને પડકારજનક પરિસ્થિતિઓમાં 24/7 કામગીરી શક્ય બનાવે છે.

Hielscher Ultrasonics સાથે પ્રક્રિયાનું માનકીકરણ

ખાદ્ય પદાર્થો અથવા ઔષધોમાં વપરાતા અર્કોનું ઉત્પાદન સારી ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ (GMP) અનુસાર અને માનકીકૃત પ્રક્રિયા વિશિષ્ટતાઓ હેઠળ થવું જોઈએ. Hielscher Ultrasonicsના ડિજિટલ સોનિકેટરો બુદ્ધિશાળી સોફ્ટવેર સાથે આવે છે, જે સોનિકેશન પ્રક્રિયાને ચોકસાઈપૂર્વક સેટ કરવાનું અને નિયંત્રિત કરવાનું સરળ બનાવે છે. સ્વચાલિત ડેટા રેકોર્ડિંગ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઊર્જા (કુલ અને ચોખ્ખી ઊર્જા), કંપવિસ્તાર, તાપમાન, દબાણ (જ્યારે તાપમાન અને દબાણના સેન્સર લગાવેલા હોય) જેવા તમામ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા પરિમાણોને તારીખ અને સમયની નોંધ સાથે આંતરિક SD-કાર્ડ પર લખે છે. આથી તમે અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રક્રિયા કરેલા દરેક લોટની સમીક્ષા કરી શકો છો. તે જ સમયે, પુનરુત્પાદકતા અને સતત ઉચ્ચ ઉત્પાદન ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત થાય છે.

નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: