Poboljšana proizvodnja proteina iz kukaca primjenom ultrazvuka

Kukci su održiv izvor visokokvalitetnih prehrambenih proteina i lipida koji se lako uzgaja. Za odvajanje proteina i lipida iz kukaca primjenjuje se ultrazvučna ekstrakcija kao vrlo učinkovita i pouzdana tehnologija. Ultrazvučna obrada dokazano omogućuje visoke stope ekstrakcije, visoke prinose proteina i lipida te brzu obradu sastojaka vrhunske kvalitete dobivenih iz kukaca.

Zašto ekstrahirati proteine iz kukaca ultrazvukom velike snage?

Proteinski ekstrakt iz kukaca obično se smatra kvalitetnijim od brašna od kukaca jer sadrži veći udio proteina i manji udio drugih neželjenih tvari, poput hitina i masti.
Brašno od kukaca obično se proizvodi mljevenjem cijelih kukaca u prah, koji može sadržavati znatnu količinu neprobavljivih tvari, poput hitina, egzoskeleta i drugih nehranjivih sastavnica. Nasuprot tome, proteinski ekstrakt iz kukaca obično se proizvodi ekstrakcijom proteina iz kukaca, čime se dobiva čišći i koncentriraniji proteinski proizvod. Ultrazvučna ekstrakcija pokazala se vrlo učinkovitom tehnikom proizvodnje visokokvalitetnih proteina iz kukaca.
Viša koncentracija proteina u proteinskom ekstraktu iz kukaca znači da on može osigurati više proteina po gramu nego brašno od kukaca, što ga čini učinkovitijim izvorom proteina. Osim toga, uklanjanje nehranjivih sastavnica može poboljšati probavljivost proteinskog ekstrakta iz kukaca i smanjiti rizik od probavnih tegoba kod životinja i ljudi koji ga konzumiraju.
Nadalje, proteinski ekstrakt iz kukaca može imati blaži okus i miris u usporedbi s brašnom od kukaca, što ga čini privlačnijim potrošačima. Također ima raznovrsniju primjenu jer se može upotrebljavati kao sastojak u širokom rasponu prehrambenih proizvoda i proizvoda za hranidbu životinja.
 

Ultrazvučna ekstrakcija proteina iz kukaca

Ultrazvučna ekstrakcija može se lako uključiti u uobičajeni postupak prerade brašna od kukaca i omogućuje poboljšanje konačnog proizvoda. Ultrazvučno ekstrahirani proteini iz kukaca kvalitetniji su od brašna od kukaca te nude više nutritivne vrijednosti, poboljšan okus i bolja funkcionalna svojstva.

Opći protokol za ekstrakciju proteina iz kukaca ultrazvučnim uređajem sa sondom

opći protokol za ekstrakciju proteina prehrambene kvalitete iz ličinki vojničke muhe primjenom ultrazvučne sonde:
Materijali i oprema:

• Ličinke vojničke muhe ili druge vrste kukaca, poput ličinki brašnara (Tenebrio molitor), odraslih cvrčaka (Gryllus bimaculatus) i kukuljica dudova svilca (Bombyx mori) – prethodno uzgojene i prikupljene
• Ultrazvučni uređaj sa sondom
• Blender ili kuhinjski procesor
• Destilirana voda koja sadrži 9,46 mM askorbinske kiseline ili drugo otapalo po izboru
• Centrifuga
• Staklene ili plastične posude
• Filtarski papir ili mrežasti filtri

Upute za ekstrakciju proteina iz kukaca korak po korak

1. Priprema ličinki kukaca:
   • Prikupite ličinke vojničke muhe iz sustava za uzgoj.
   • Temeljito operite ličinke destiliranom vodom kako biste uklonili sve ostatke ili nečistoće.
   • Zamrznite ličinke na -20°C ili nižoj temperaturi kako biste deaktivirali enzime i očuvali kvalitetu proteina.
2. Razaranje ličinki:
   • Odmrznite zamrznute ličinke i prenesite ih u blender ili kuhinjski procesor.
   • Dodajte odgovarajući volumen destilirane vode ili puferske otopine kako biste postigli željenu koncentraciju proteina (npr. 10% w/v).
   • Usitnjavajte ili obrađujte ličinke dok ne dobijete homogenu kašastu suspenziju.
   • Prenesite kašastu suspenziju u staklenu ili plastičnu posudu.
3. Odmašćivanje (neobavezno):
   • Odmašćivanje brašna od kukaca neobavezan je korak koji pomaže povećati prinos i kvalitetu proteina. Udio masti u brašnu od kukaca smanjuje se obradom heksanom. Općenito, za većinu proteinskih ekstrakata iz kukaca namijenjenih ljudskoj prehrani preporučuje se odmašćivanje radi poboljšanja kvalitete proteina. Konvencionalni postupak odmašćivanja heksanom dugotrajan je. Ultrazvučna obrada može znatno ubrzati odmašćivanje brašna od kukaca!
4. Ultrazvučna obrada:
   • Uronite sondu ultrazvučnog uređaja, npr. UIP2000hdT, u kašastu suspenziju ličinki.
   • Postavite parametre ultrazvučnog uređaja, npr. amplitudu od 100% i vrijeme sonikacije u skladu s volumenom i suspenzijom.
   • Primijenite ultrazvučne valove na suspenziju ličinki uz održavanje stalne temperature kako biste izbjegli denaturaciju proteina.
   • Postupak sonikacije pomaže pri razaranju stanica i oslobađanju proteina iz ličinki.
   • Pratite temperaturu tijekom sonikacije. Ultrazvučni uređaji Hielscher opremljeni su temperaturnim senzorom i sustavom za regulaciju temperature.
5. Centrifugiranje:
   • Nakon sonikacije prenesite soniciranu suspenziju ličinki u epruvete za centrifugiranje.
   • Centrifugirajte epruvete pri odgovarajućoj brzini i u odgovarajućem trajanju kako biste odvojili supernatant koji sadrži proteine od čvrstih ostataka i nerazorenih stanica.
   • Prikupite supernatant koji sadrži ekstrahirane proteine i prenesite ga u čistu posudu.
   • Po želji ponovite korak centrifugiranja ako je potrebno ukloniti preostale čvrste čestice. Alternativno se filtracija može primijeniti kao tehnika odvajanja proteina.
6. Analiza i skladištenje proteina:
   • Provedite analizu proteina kako biste procijenili kvalitetu i sastav ekstrahiranih proteina.
7. Skladištenje:
   • Ekstrahirane proteine čuvajte u prikladnim posudama na hladnom, suhom i tamnom mjestu.

 
Kukci kao izvor hrane: Kukci poput cvrčaka, crva, muha i ličinki bogati su proteinima. Kako bi se zadovoljila rastuća potražnja za visokokvalitetnim proteinima, kukci su postali cijenjeni kao zdrav, održiv i ekološki prihvatljiv izvor proteina koji se upotrebljava u hrani za ljude, hrani za kućne ljubimce i hrani za stoku. Kukci su ektotermni (što znači da su hladnokrvni i ne troše energiju na proizvodnju topline radi povećanja tjelesne temperature), ne zahtijevaju mnogo prostora i mogu se hraniti otpadom kao supstratom za rast. Zbog toga su proteini i lipidi iz kukaca obećavajući izvor hrane koji može pomoći u premošćivanju „proteinskog jaza”, koji treba prevladati kako bi se prehranilo rastuće svjetsko stanovništvo i zadovoljila njegova potražnja za visokokvalitetnim hranjivim tvarima, osobito proteinima.
Uzgoj kukaca: Kukci se uzgajaju na farmama kukaca, gdje rastu u spremnicima ili reaktorima. Prednost im je brz rast, zahtijevaju razmjerno malo brige, mogu se hraniti organskim otpadom i brzo dosežu veličinu ili zrelost potrebnu za prikupljanje. Osobito je jednostavno uzgajati ličinke muha, brašnare i cvrčke. U pogledu učinkovitosti, ličinke crne vojničke muhe poznate su po izvrsnoj pretvorbi organskog otpada u visokokvalitetne proteine. Zbog toga je crna vojnička muha među uzgajivačima kukaca poznata i kao „kraljica pretvorbe otpada”.
 
Koraci prerade brašna od kukaca: Kada kukci dosegnu ciljanu veličinu ili razvojni stadij, prikupljaju se. To znači da su spremni za preradu u prehrambene sastojke. Prije prerade kukci se peru u vodi, prosijavaju i čuvaju živi na 4℃ približno jedan dan bez ikakve hrane.
Nakon toga kukci se kuhaju, a zatim suše vrlo vrućim zrakom ili zagrijavanjem u spremniku. Toplinska obrada potrebna je i za uništavanje bakterija. Na kraju se kukci melju u suho brašno od kukaca (poznato i kao kukčevo brašno). Brašno od kukaca može se upotrebljavati kao prehrambeni sastojak ili dodatak hrani za životinje. No radi oplemenjivanja i poboljšanja brašna od kukaca ekstrahiraju se najvrjedniji sastojci, odnosno proteini i lipidi. Osobito se čisti proteini iz kukaca cijene kao vrlo hranjiv sastojak koji se upotrebljava u proteinskim pločicama, proteinskim prahovima i kao dodatak mnogim prehrambenim proizvodima poput pekarskih proizvoda, čipsa, krekera itd.
 
Upotrebljavajte ultrazvučne ekstraktore sa sondom za proizvodnju visokokvalitetnih proteina iz kukaca!
 
Ultrazvučna ekstrakcija visokokvalitetnih proteina iz kukaca:
Ultrazvučna ekstrakcija upotrebljava se za proizvodnju proteinskih prahova, hidrolizata i proteinskih izolata iz mnogih oblika kukaca, uključujući muhe, crve, stjenice, cvrčke i ličinke. Ekstrakcijom visokokvalitetnih proteina iz brašna od kukaca sonikacija omogućuje proizvodnju funkcionalnih prehrambenih sastojaka s boljim nutritivnim profilom.

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije proteina iz kukaca

Sonikacija se široko primjenjuje za ekstrakciju i obradu proteina iz različitih izvora kao što su biljne sirovine (npr. soja, riža, uljana repica, suncokret, sjemenke bundeve itd.), mliječni proizvodi (npr. koncentrat proteina sirutke (WPC), proteini sirutke, retentati mliječnih proteina, kalcijev kazeinat), alge (npr. morske alge), proizvodi ribarstva (npr. riblji nusproizvodi i otpad od prerade morskih organizama) te kukci (npr. crvi, ličinke, muhe, ličinke muha, kornjaši, cvrčci, žohari itd.).
Kao vrlo učinkovita i ekološki prihvatljiva tehnologija ekstrakcije, ultrazvučna ekstrakcija proteina iz kukaca pronašla je svoje mjesto u proizvodnji proteinskih prahova, hidrolizata i izolata iz kukaca. Zbog visoke pouzdanosti procesa, ponovljivosti i linearnog povećanja razmjera, sonikacija se primjenjuje za ekstrakciju proteina iz kukaca, izmjenu proteinskih struktura i poboljšanje fizikalno-kemijskih svojstava proteina.
Primjerice, Mintha i sur. (2020) primijenili su ultrazvučnu ekstrakciju na ličinke crne vojničke muhe (H. illucens). Navode da je sonikacija poboljšala strukturu proteina, promijenila njihovu funkcionalnost i time povoljno utjecala na proizvodnju proteina / hidrolizata vrste H. illucens. Sonikacijom su se osobito povećali zeta-potencijal, disperzibilnost i tiolne vrijednosti. Nadalje, nakon sonikacije smanjile su se mutnoća i veličina čestica proteina. Sonikacija je značajno povećala svjetlinu (L*) proteinskih izolata za x ¯ 7,46% u usporedbi s kontrolnim uzorkom koji nije bio podvrgnut sonikaciji.

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za obradu proteina iz kukaca

Ultrazvučna ekstrakcija i homogenizacija pouzdana su tehnologija obrade koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih proteina iz kukaca. Ponuda tvrtke Hielscher Ultrasonics obuhvaća cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih sustava za ekstrakciju. Tako vam u tvrtki Hielscher možemo ponuditi najprikladniji ultrazvučni uređaj za predviđeni kapacitet vašeg procesa. Naše osoblje s dugogodišnjim iskustvom pružit će vam podršku od ispitivanja izvedivosti i optimizacije procesa do ugradnje vašeg ultrazvučnog sustava na konačnoj proizvodnoj razini.
Mala površina koju zauzimaju naši ultrazvučni ekstraktori i raznovrsne mogućnosti njihove ugradnje omogućuju da se uklope čak i u pogone za obradu proteina iz kukaca s malo raspoloživog prostora. Ultrazvučni procesori ugrađeni su diljem svijeta u pogonima za proizvodnju hrane i dodataka prehrani te za proizvodnju hrane za kućne ljubimce i stoku. Nadalje, ultrazvučne miješalice s visokim smicanjem idealne su za formuliranje proteina iz kukaca u prehrambene proizvode za ljude te u hranu za kućne ljubimce i hranu za životinje na farmama.

Hielscher Ultrasonics – Napredna oprema za ekstrakciju

Ponuda proizvoda tvrtke Hielscher Ultrasonics obuhvaća cijeli raspon ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi za rad u malim i velikim razmjerima. Dodatni pribor omogućuje jednostavno sastavljanje najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces obrade proteina iz kukaca. Optimalna konfiguracija ultrazvučnog sustava ovisi o predviđenom kapacitetu, volumenu, sirovini, šaržnom ili linijskom procesu i vremenskom planu.

Ultrazvučna ekstrakcija iz kukaca – Šaržna i linijska obrada

Ultrazvučni uređaji Hielscher mogu se upotrebljavati za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Ultrazvučna šaržna obrada idealna je za ispitivanje i optimizaciju procesa te proizvodnju malog do srednjeg opsega. Za proizvodnju velikih količina proteina iz kukaca linijska obrada mogla bi biti povoljnija. Iako šaržna obrada zahtijeva samo vrlo jednostavnu konfiguraciju opreme, iziskuje više vremena i rada. Kontinuirani proces linijskog miješanja zahtijeva složenu konfiguraciju opreme – koja se sastoji od pumpe, crijeva ili cijevi i spremnika – ali je učinkovitiji, brži i zahtijeva znatno manje rada. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju konfiguraciju sustava za ekstrakciju za vaš volumen ekstrakcije i ciljeve procesa.

Ultrazvučni ekstraktori za svaki proizvodni kapacitet

Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics obuhvaća cijeli spektar ultrazvučnih procesora, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilot-sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade čitavih kamionskih tereta na sat. Cjelovit asortiman proizvoda omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vašu sirovinu, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.
Stolni ultrazvučni sustavi idealni su za ispitivanja izvedivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje kapaciteta na temelju utvrđenih procesnih parametara znatno olakšava povećanje kapaciteta obrade od manjih šarži do potpuno komercijalne proizvodnje. Kapacitet se može povećati ugradnjom snažnijeg ultrazvučnog ekstraktora ili paralelnim povezivanjem više ultrazvučnih uređaja. S uređajem UIP16000 Hielscher nudi najsnažniji ultrazvučni ekstraktor na svijetu.

Precizno podesive amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrazvučni uređaji omogućuju precizno upravljanje te su stoga pouzdani radni strojevi u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na učinkovitost i djelotvornost ultrazvučne ekstrakcije hranjivih tvari iz kukaca.
Materijal kukaca poput ličinki i muha zahtijeva blažu sonikaciju i niže postavke amplitude, dok cvrčci i kukci s debelim egzoskeletnim oklopom zahtijevaju sonikaciju pri višim amplitudama kako bi se oslobodile ciljane hranjive tvari. Svi procesori Hielscher Ultrasonics omogućuju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i pojačivači amplitude dodatna su oprema koja omogućuje promjenu amplitude u još širem rasponu. Hielscher industrijski ultrazvučni procesori mogu postići vrlo visoke amplitude i osigurati potreban intenzitet ultrazvuka za zahtjevne primjene. Amplitude do 200µm mogu se lako održavati neprekidno u radu 24/7.
Precizne postavke amplitude i stalno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera omogućuju vam obradu vašeg sjemenja u najučinkovitijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna sonikacija za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost Hielscher ultrazvučne opreme omogućuje rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima. To čini Hielscher ultrazvučnu opremu pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakciju.

Jednostavno ispitivanje procesa bez rizika

Kapacitet ultrazvučnih procesa može se povećavati potpuno linearno. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli laboratorijskim ili stolnim ultrazvučnim uređajem može prenijeti na veći kapacitet uz potpuno isti rezultat primjenom potpuno istih procesnih parametara. To čini sonikaciju idealnom za ispitivanje izvedivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadno uvođenje u komercijalnu proizvodnju. Obratite nam se kako biste saznali kako sonikacija može povećati vašu proizvodnju proteina iz kukaca!

Najviša kvaliteta – projektirano i proizvedeno u Njemačkoj

Kao poduzeće u obiteljskom vlasništvu kojim upravlja obitelj, Hielscher daje prednost najvišim standardima kvalitete svojih ultrazvučnih procesora. Svi ultrazvučni uređaji projektiraju se, proizvode i temeljito ispituju u našem sjedištu u Teltowu blizu Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost Hielscher ultrazvučne opreme čine je izdržljivim radnim strojem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima prirodno je svojstvo Hielscher miješalica visokih performansi.

Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: