Ekstrakcija proteina iz vodene leće

Vodena leća (Lemna minor) brzorastuća je vodena biljka bogata proteinima i drugim hranjivim spojevima. Ultrazvučna ekstrakcija upotrebljava se kao vrlo učinkovita i pouzdana tehnologija obrade za oslobađanje proteina, lipida i fitonutrijenata iz vodene leće. Sonikacija omogućuje jednostavnu i brzu obradu vodene leće za proizvode prehrambene kvalitete.

Vodena leća za prehrambene svrhe

Vodena leća (rod Lemna), vodena biljka cvjetnjača, najmanja je poznata cvjetnjača. Poznata i pod nazivima Wolffia, vodena leća ili vodene lećice, vodena leća raste u slatkovodnim staništima i može se pronaći diljem svijeta. U rodovima vodene leće poznate su različite vrste, poput Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella i Wolffia. Budući da biljka Lemna brzo raste i može svakodnevno udvostručiti svoju veličinu, vodena leća privukla je zanimanje znanstvenika i prehrambenih inženjera koji se bave prehranom, prehrambenom sigurnošću i funkcionalnom hranom. U dijelovima jugoistočne Azije vodena leća odavno je poznata po visokoj gustoći hranjivih tvari, a zbog visokog udjela proteina (više od 45% suhe mase) poznata je pod nadimkom „biljna mesna okruglica”. Vodena leća ima potpun proteinski profil (poput kokošjih jaja) te sadržava svih devet esencijalnih i šest uvjetno esencijalnih aminokiselina.

Lipidi i proteini iz vodene leće

Vodena leća sadržava 20–35% proteina, 4–7% masti i 4–10% škroba u odnosu na suhu masu. Zanimljivo je da je raspodjela aminokiselina u vodenoj leći bliska preporukama SZO-a, uz primjerice 4,8% lizina, 2,7% metionina i cisteina te 7,7% fenilalanina i tirozina. Udio višestruko nezasićenih masnih kiselina iznosio je između 48 i 71%, a visok udio n3 masnih kiselina rezultirao je povoljnim omjerom n6/n3 od 0,5 ili manje.” (Appenroth et al. 2017)

SEM snimke uzoraka vodene leće: gornji red prikazuje netaknute stanice kontrolnih uzoraka vodene leće
Donji red prikazuje uzorke vodene leće ekstrahirane sonikatorom UP400ST. Na stanicama je jasno vidljivo mehaničko razaranje uzrokovano sonikacijom.
Istraživanje i snimke: ©2023 Inguanez et. al.

Ultrazvučna ekstrakcija vodene leće

Ultrazvučna ekstrakcija upotrebljava se za ekstrakciju spojeva iz vodene leće, osobito proteina i lipida kao prehrambenih proizvoda. Proteinsko brašno biljke Lemna i lipidi biljke Lemna učinkovito se oslobađaju i izdvajaju iz vodene biljke vodene leće.

Kako se sonikacija primjenjuje za ekstrakciju vodene leće?

Nakon berbe biljke Lemna uklanja se višak vode (npr. centrifugiranjem). Za ultrazvučnu ekstrakciju poželjna je suspenzija bogata biomasom (tj. s visokim udjelom biljke Lemna) jer ona povećava učinkovitost ultrazvučnog procesa. Suspenzija vodene leće može se sastojati od vodene leće i vode ili drugog odabranog otapala. Ta se suspenzija zatim dovodi u ultrazvučni reaktor, gdje akustična kavitacija razara stanični matriks i oslobađa unutarstanične spojeve u ekstrakcijski medij na bazi vode ili otapala.

Odaberite otapalo za ekstrakciju

Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je s (gotovo) svim vrstama otapala. U istraživanjima su se spojevi iz vodene leće ekstrahirali otapalima poput polarnog otapala etanola te različitim nepolarnim smjesama otapala, uključujući metanol–etanol, kloroform–etanol, heksan–etanol, dietil-eter–etanol i petroleter–etanol u različitim volumnim omjerima.
Odgovarajuće otapalo u kombinaciji s ultrazvučnom obradom pojačava oslobađanje fitonutrijenata iz biomase vodene leće. Ultrazvučna obrada homogenizira i razara strukture biljnih stanica, što dovodi do razaranja i dezintegracije stanica. Ultrazvučna ekstrakcija široko se primjenjuje za proizvodnju ekstrakata biljaka, gljiva i algi.

Mehanizam ultrazvučne ekstrakcije

Ultrazvuk visoke snage uveden u tekućine ili suspenzije stvara energetski intenzivne učinke poput akustične kavitacije, smicanja i vibracija. Ti učinci ultrazvuka visoke snage uspješno se primjenjuju za dezintegraciju i razaranje staničnih struktura. Osim toga, sonikacija raskida molekularne veze lipida, proteina i ugljikohidrata, pa se ciljani makronutrijenti i fitokemikalije oslobađaju iz unutrašnjosti stanica biljne sirovine, npr. vodene leće. Time ultrazvučna obrada znatno pojačava i skraćuje ekstrakciju.

Ultrazvučni ekstraktori za proteine i lipide vodene leće

Visokoučinkoviti sustavi za ultrazvučnu ekstrakciju tvrtke Hielscher Ultrasonics upotrebljavaju se diljem svijeta u istraživanju i razvoju te u maloj, srednjoj i potpuno komercijalnoj proizvodnji. Visokoučinkoviti ultrazvučni ekstraktori pojačavaju proces ekstrakcije te povećavaju prinos i ukupnu učinkovitost proizvodnje visokokvalitetnih ekstrakata. Hielscher Ultrasonics nudi opremu za ekstrakciju za bilo koji volumen / kapacitet procesa. S više od 25 godina iskustva u ekstrakciji biljnog materijala, Hielscher Ultrasonics vaš je pouzdan partner za visokoučinkovitu ultrazvučnu ekstrakciju!