माइकोप्रोटीन का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
टिकाऊ और पौष्टिक खाद्य विकल्पों की मांग पूरी करते हुए, माइकोप्रोटीन एक क्रांतिकारी घटक के रूप में उभरा है। यह कवकों से प्राप्त होता है और मुख्य रूप से मांस के विकल्प बनाने में उपयोग किया जाता है, जिन्हें अक्सर “नकली मांस” कहा जाता है। प्रोटीन का यह स्रोत पौधों पर आधारित आहार की बढ़ती मांग को पूरा करने का एक आशाजनक समाधान प्रस्तुत करता है और भरपूर, मांस जैसी बनावट तथा उच्च पोषण मूल्य प्रदान करता है। माइकोप्रोटीन की क्षमता का पूरा लाभ उठाने के लिए प्रोब-प्रकार सोनिकेशन नामक उन्नत निष्कर्षण तकनीक का उपयोग किया जाता है। यह विधि अल्ट्रासोनिक तरंगों की शक्ति से कवकीय कोशिकाओं से माइकोप्रोटीन को कुशलतापूर्वक मुक्त करती है, जिससे उल्लेखनीय रूप से कम प्रसंस्करण समय में प्रोटीन की उच्च उपज सुनिश्चित होती है।
अल्ट्रासोनिक माइकोप्रोटीन निष्कर्षण
माइकोप्रोटीन का निष्कर्षण नियंत्रित बायोरिएक्टरों में Fusarium venenatum जैसे खाद्य कवकों के संवर्धन से शुरू होता है। इन कवकीय कोशिकाओं के भीतर माइकोप्रोटीन बंद रहता है, इसलिए इस मूल्यवान प्रोटीन को मुक्त करने के लिए एक सशक्त निष्कर्षण विधि की आवश्यकता होती है। प्रबल कोशिका विघटन उत्पन्न करने की क्षमता के कारण प्रोब-प्रकार सोनिकेशन एक आदर्श तकनीक के रूप में उभरता है। इस प्रक्रिया के दौरान, उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड तीव्र कैविटेशन बल उत्पन्न करता है, जो कवकों की कोशिका भित्तियों को तोड़ते हैं और प्रोटीन, लिपिड तथा अन्य पोषक तत्वों सहित अंतःकोशिकीय पदार्थों को प्रभावी ढंग से मुक्त करते हैं। इससे न केवल निष्कर्षण की दक्षता बढ़ती है, बल्कि प्रोटीन की अखंडता और कार्यात्मक गुणों का संरक्षण भी सुनिश्चित होता है।
माइकोप्रोटीन निष्कर्षण में अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग कई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है। सबसे पहले, इससे एकसमान समांगीकरण प्राप्त होता है, जो विविध बनावटों और स्वादों वाले अनेक खाद्य उत्पाद विकसित करने के लिए अत्यंत आवश्यक है। चाहे मांस-सदृश उत्पाद हों, प्रोटीन से भरपूर स्नैक्स हों या डेयरी-मुक्त दूध के विकल्प, अल्ट्रासोनिकेशन माइकोप्रोटीन की एकसमान गुणवत्ता संभव बनाता है, जिससे यह खाद्य उद्योग में एक बहुउपयोगी घटक बन जाता है। इसके अतिरिक्त, इस तकनीक से जुड़ा कम प्रसंस्करण समय अधिक उत्पादकता और कम ऊर्जा खपत में परिणत होता है, जो आधुनिक खाद्य उत्पादन के स्थिरता संबंधी लक्ष्यों के अनुरूप है। अल्ट्रासोनिक माइकोप्रोटीन निष्कर्षण न केवल पौधों पर आधारित प्रोटीन की बढ़ती उपभोक्ता मांग पूरी करता है, बल्कि नवोन्मेषी और पौष्टिक खाद्य समाधानों का मार्ग भी प्रशस्त करता है।
अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र UIP2000hdT (2kW) निरंतर हिलाए जाने वाले बैच रिएक्टर के साथ
पीसने के साथ सोनिकेशन द्वारा Fusarium Venenatum से प्रोटीन मुक्त होने की गतिकी
स्रोत: Prakash et al. 2014
केस अध्ययन – अल्ट्रासोनिक माइकोप्रोटीन मुक्ति
Prakash et al. (2014) ने Fusarium Venenatum से माइकोप्रोटीन मुक्त होने पर अल्ट्रासोनिकेशन के प्रभावों की जांच की। उन्होंने 0.680 min के भीतर 580μg निष्कर्षित माइकोप्रोटीन की अधिकतम प्रोटीन मुक्ति दर प्राप्त की।
Fusarium venenatum से प्रोटीन मुक्त होने पर पीसने के साथ सोनिकेशन विधि का प्रभाव
स्रोत: Prakash et al. 2014
- उच्च उपज / पूर्ण निष्कर्षण
- उच्च गुणवत्ता
- त्वरित
- सौम्य, गैर-तापीय
- सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है
- लागत-कुशल
- संचालन में सरल और सुरक्षित
माइकोप्रोटीन
माइकोप्रोटीन कवकों में पाया जाने वाला एकल-कोशिका प्रोटीन है। प्रोटीन और आहारीय रेशे की उच्च मात्रा प्रदान करने के कारण, माइकोप्रोटीन को पोषण की दृष्टि से मूल्यवान अमीनो अम्लों का एक स्वास्थ्यकर और टिकाऊ स्रोत माना जाता है। माइकोप्रोटीन में सामान्यतः शुष्क भार के आधार पर लगभग 45% प्रोटीन और 25% आहारीय रेशा होता है। माइकोप्रोटीन आवश्यक अमीनो अम्लों से भरपूर होता है और लगभग 41% कुल प्रोटीन की संरचना के साथ इसकी प्रोटीन मात्रा स्पिरुलिना के समान होती है। इससे माइकोप्रोटीन शाकाहारियों और वीगन लोगों के लिए प्रोटीन का एक आकर्षक स्रोत बन जाता है। माइकोप्रोटीन आहारीय रेशे से भरपूर होता है। इसके आहारीय रेशे में लगभग एक-तिहाई काइटिन (N-acetylglucosamine) और दो-तिहाई β-ग्लूकान (1,3-glucan और 1,6-glucan) होते हैं। उच्च प्रोटीन और आहारीय रेशा प्रदान करने वाला माइकोप्रोटीन एक स्वास्थ्यकर और टिकाऊ खाद्य स्रोत है।
(तुलना करें: Finnigan et al. 2019)
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण – कार्य सिद्धांत और लाभ
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण ध्वनिक (अल्ट्रासोनिक) कैविटेशन की परिघटना पर आधारित है। जब शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड तरंगों की ऊर्जा किसी तरल या स्लरी में संचारित की जाती है, तो बारी-बारी से आने वाले उच्च-दाब और निम्न-दाब चक्र तरल को संपीड़ित और विस्तारित करते हैं, जिससे माध्यम में सूक्ष्म निर्वात बुलबुले बनते हैं। ये निर्वात बुलबुले कई उच्च-दाब/निम्न-दाब चक्रों के दौरान बढ़ते रहते हैं, जब तक कि वे उस अवस्था तक नहीं पहुंच जाते जहां गैस का बुलबुला और ऊर्जा अवशोषित नहीं कर सकता। अधिकतम आकार पर पहुंचने के बाद, उच्च-दाब चक्र के दौरान बुलबुला प्रबल रूप से अंतःस्फोटित होता है। बुलबुले के अंतःस्फोट के दौरान, स्थानीय स्तर पर अत्यधिक उच्च तापमान, दाब और तदनुरूप दाब तथा तापमान के अंतर जैसी चरम परिस्थितियां उत्पन्न होती हैं, साथ ही 280m/sec तक की गति वाले तरल जेट बनते हैं। ये तीव्र बल कोशिका भित्तियों में छिद्र बनाते हैं और उन्हें तोड़ते हैं तथा कोशिका के आंतरिक भाग और आसपास के तरल के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण को बढ़ावा देते हैं। प्रोटीन, लिपिड और अन्य जैवसक्रिय यौगिक जैसे अंतःकोशिकीय पदार्थ तरल में स्थानांतरित हो जाते हैं, जहां से उन्हें आगे की प्रक्रियाओं के लिए आसानी से अलग किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक माइकोप्रोटीन निष्कर्षण के फायदे
अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण (UAE) प्रोटीन, लिपिड और जैवसक्रिय पदार्थों (जैसे विटामिन और पॉलीफेनॉल) जैसे अंतःकोशिकीय पदार्थों को मुक्त करने और पृथक करने की एक अत्यंत कुशल तकनीक है। सोनिकेशन प्रक्रिया को तीव्र बनाता है, जिससे कोशिका के आंतरिक भाग और तरल के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण बढ़ता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण से अधिक उपज, कम प्रसंस्करण समय, उत्कृष्ट निष्कर्ष गुणवत्ता, कम प्रसंस्करण लागत और कम ऊर्जा खपत प्राप्त होती है।
माइकोप्रोटीन प्रसंस्करण के लिए अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र
अल्ट्रासोनिक कोशिका विघटक और निष्कर्षक खाद्य प्रसंस्करण सुविधाओं में सुस्थापित उपकरण हैं। कैविटेशन से उत्पन्न उच्च अपरूपण बल प्रदान करने वाले अल्ट्रासोनिकेटरों का उपयोग पादप सामग्री से जैवसक्रिय यौगिकों को पृथक करने और दो या अधिक प्रावस्थाओं का समांगीकरण करके एकसमान मिश्रण बनाने के लिए किया जाता है।
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला से औद्योगिक आकार तक के उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटरों की विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है।
Hielscher के औद्योगिक सोनिकेटर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर आसानी से लगातार 24/7 संचालन किया जा सकता है। इससे भी अधिक आयामों के लिए विशेष आवश्यकताओं के अनुसार निर्मित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती उच्च कार्यभार और कठिन परिवेश में 24/7 संचालन संभव बनाती है।
Hielscher Ultrasonics के साथ प्रक्रिया मानकीकरण
खाद्य पदार्थों या औषधियों में उपयोग किए जाने वाले निष्कर्षों का उत्पादन उत्तम विनिर्माण पद्धतियों (GMP) के अनुरूप और मानकीकृत प्रसंस्करण विनिर्देशों के तहत किया जाना चाहिए। Hielscher Ultrasonics के डिजिटल सोनिकेटर बुद्धिमान सॉफ्टवेयर के साथ आते हैं, जो सोनिकेशन प्रक्रिया को सटीक रूप से सेट और नियंत्रित करना आसान बनाता है। स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग सभी अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों, जैसे अल्ट्रासाउंड ऊर्जा (कुल और शुद्ध ऊर्जा), आयाम, तापमान और दाब (जब तापमान और दाब सेंसर लगे हों), को दिनांक और समय की मुहर के साथ अंतर्निर्मित SD-कार्ड पर दर्ज करती है। इससे आप अल्ट्रासोनिक रूप से प्रसंस्कृत प्रत्येक लॉट की समीक्षा कर सकते हैं। साथ ही, पुनरुत्पादकता और निरंतर उच्च उत्पाद गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | इससे अधिक | एक क्लस्टर में लगे UIP16000 |
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जानने योग्य तथ्य
माइकोप्रोटीन क्या है?
माइकोप्रोटीन एक तथाकथित एकल-कोशिका प्रोटीन है, जिसका अर्थ है कि यह एक एककोशिकीय जीव से प्राप्त होता है। माइकोप्रोटीन के मामले में यह एककोशिकीय जीव एक कवक होता है। इसलिए माइकोप्रोटीन को कवकीय प्रोटीन भी कहा जाता है। शब्दांश “myco” यूनानी शब्द “mykes” से निकला है, जिसका अर्थ कवक है।
माइकोप्रोटीन के उत्पादन के लिए सामान्यतः Fusarium venenatum कवक का उपयोग किया जाता है। यह Fusarium वंश का एक सूक्ष्मकवक है और उच्च प्रोटीन मात्रा प्रदान करता है।
व्यावसायिक स्तर पर माइकोप्रोटीन का उत्पादन करने के लिए कवकीय बीजाणुओं का ग्लूकोज और अन्य पोषक तत्वों वाले शोरबे में संवर्धन और किण्वन किया जाता है। इसके बाद के प्रसंस्करण चरणों में RNA की मात्रा घटाए गए कवकीय जैवद्रव्यमान को भाप देना, ठंडा करना और जमाना शामिल है। अंततः उच्च प्रोटीन और उच्च आहारीय रेशे वाला द्रव्यमान प्राप्त होता है, जिसे मांस के विकल्पों या खाद्य योजकों जैसे विभिन्न खाद्य उत्पादों में बदला जा सकता है। माइकोप्रोटीन का उपयोग मुख्य रूप से तथाकथित “नकली मांस” बनाने के लिए किया जाता है, जो मांस के विकल्प या मांस-सदृश उत्पाद होते हैं।
माइकोप्रोटीन का उत्पादन कैसे किया जाता है?
माइकोप्रोटीन का उत्पादन बड़े बायोरिएक्टरों में एक विशिष्ट कवक, सामान्यतः Fusarium venenatum, के किण्वन से किया जाता है, जहां कवक बढ़ता है और अपनी संख्या बढ़ाता है। इसके बाद कवकीय जैवद्रव्यमान एकत्र किया जाता है और कोशिका भित्तियों को तोड़कर प्रोटीन मुक्त करने के लिए प्रोब-प्रकार सोनिकेशन जैसी विधियों से माइकोप्रोटीन निकाला जाता है। फिर इसे प्रसंस्कृत करके विभिन्न खाद्य उत्पाद बनाए जाते हैं।
माइकोप्रोटीन के क्या लाभ हैं?
माइकोप्रोटीन कई लाभ प्रदान करता है। यह उच्च प्रोटीन, कम वसा और कम कोलेस्ट्रॉल वाला खाद्य स्रोत है, जिससे यह मांस का एक स्वास्थ्यकर विकल्प बनता है। यह आहारीय रेशे से भरपूर है, वजन प्रबंधन में मदद करता है और मांसपेशियों की वृद्धि में सहायक है। इसके अतिरिक्त, पारंपरिक मांस उत्पादन की तुलना में माइकोप्रोटीन उत्पादन का पर्यावरणीय प्रभाव कम होता है, क्योंकि इसमें कम भूमि और पानी की आवश्यकता होती है तथा कम ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन होता है। यह विभिन्न प्रकार के मांस विकल्प बनाने के लिए एक बहुउपयोगी घटक भी प्रदान करता है, जिससे पौधों पर आधारित आहार की बढ़ती मांग पूरी होती है।
साहित्य / संदर्भ
- 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.