Poboljšana proizvodnja proteina insekata s ultrazvukom

Insekti su održivi izvori visokokvalitetnih prehrambenih proteina i lipida koji se lako uzgajaju. Kako bi se izdvojili proteini i lipidi iz insekata, koristi se ultrazvučna ekstrakcija kao vrlo učinkovita i pouzdana tehnologija. Ultrasonication je dokazano za visoke stope ekstrakcije, visoke prinose proteina i lipida, i brzu obradu prvokvalitetnih sastojaka insekata.

Zašto ekstrahirati proteine insekata moćnim ultrazvukom?

Ekstrakt proteina kukaca obično se smatra kvalitetnijim od brašna kukaca jer sadrži veći postotak proteina i manji postotak drugih neželjenih materijala kao što su kitin i masti.
Brašno od insekata obično se proizvodi mljevenjem cijelih insekata u prah, koji može sadržavati značajnu količinu neprobavljivih materijala kao što su hitin, egzoskeleti i druge nenutritivne komponente. Nasuprot tome, ekstrakt proteina insekata obično se proizvodi ekstrakcijom proteina iz insekata, što rezultira čišćim i koncentriranijim proteinskim proizvodom. Dokazano je da je ultrazvučna ekstrakcija vrlo učinkovita tehnika proizvodnje visokokvalitetnih proteina insekata.
Veća koncentracija proteina u ekstraktu proteina insekata znači da može osigurati više proteina po gramu od brašna insekata, što ga čini učinkovitijim izvorom proteina. Osim toga, uklanjanje nehranjivih komponenti može učiniti ekstrakt bjelančevina kukaca lakše probavljivim i može smanjiti rizik od probavnih problema kod životinja i ljudi koji ga konzumiraju.
Nadalje, ekstrakt proteina kukaca može imati blaži okus i miris u usporedbi s brašnom kukaca, što ga čini privlačnijim potrošačima. Također ima svestraniju primjenu jer se može koristiti kao sastojak u širokom rasponu prehrambenih proizvoda i proizvoda za životinje.
 

Ultrazvučna ekstrakcija proteina insekata

Ultrazvučna ekstrakcija može se jednostavno implementirati u redovitu obradu brašna od insekata i omogućuje nadogradnju do konačnog proizvoda. Ultrazvučno ekstrahirani protein insekata je vrhunske kvalitete od brašna insekata, nudeći veće nutritivne vrijednosti, poboljšani okus i bolju funkcionalnost.

Opći protokol za ekstrakciju proteina insekata pomoću ultrazvučnog uređaja tipa sonde

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

• Ličinke vojničke muhe ili druge vrste insekata kao što su ličinke crva brašnara (Tenebrio molitor), odrasli cvrčci (Gryllus bimaculatus) i kukuljice svilene bube (Bombyx mori) – prethodno uzgojene i ubrane
• ultrasonicator tipa sonde
• Blender ili procesor hrane
• Destilirana voda koja sadrži 9,46 mM askorbinske kiseline ili drugo otapalo po izboru
• centrifuga
• Staklene ili plastične posude
• Filter papir ili mrežasti filteri

Korak-po-korak upute za ekstrakciju proteina insekata

1. Priprema ličinki insekata:
   • Pokupite ličinke vojničke muhe iz sustava za uzgoj.
   • Ličinke temeljito operite destiliranom vodom kako biste uklonili sve ostatke ili nečistoće.
   • Zamrznite ličinke na -20°C ili niže kako biste deaktivirali enzime i očuvali kvalitetu proteina.
2. Poremećaj ličinki:
   • Odmrznite smrznute ličinke i prebacite ih u blender ili procesor hrane.
   • Dodajte odgovarajući volumen destilirane vode ili puferske otopine kako biste postigli željenu koncentraciju proteina (npr. 10% w/v).
   • Pomiješajte ili obradite ličinke dok se ne dobije homogena kaša.
   • Prebacite kašu u staklenu ili plastičnu posudu.
3. Odmašćivanje (po izboru):
   • Odmašćivanje brašna od insekata izborni je korak koji pomaže povećati prinos i kvalitetu proteina. Sadržaj masti u brašnu od insekata smanjuje se tretmanom heksanom. Općenito, za većinu ekstrakata proteina kukaca za ljudsku prehranu preporučuje se odmašćivanje kako bi se poboljšala kvaliteta proteina. Konvencionalni proces odmašćivanja heksanom dugotrajan je. Ultrazvučna obrada može značajno ubrzati odmašćivanje brašna od insekata!
4. Ultrazvučna obrada:
   • Uronite sondu ultrazvučnog uređaja, npr. UIP2000hdT, u kašu ličinke.
   • Postavite parametre ultrazvučnog uređaja, npr. 100% amplitudu i vrijeme sonikacije u skladu s volumenom i kašom.
   • Primijenite ultrazvučne valove na kašu ličinki uz održavanje konstantne temperature kako biste izbjegli denaturaciju proteina.
   • Proces ultrazvuka pomaže u ometanju stanica i oslobađanju proteina iz ličinki.
   • Pratite temperaturu tijekom sonikacije. Hielscher ultrasonicators opremljeni su senzorom temperature i kontrolom temperature.
5. Centrifugiranje:
   • Nakon ultrazvučne obrade, prenesite ultrazvučno obrađenu suspenziju ličinki u epruvete za centrifugiranje.
   • Centrifugirajte epruvete odgovarajućom brzinom i trajanjem kako biste odvojili supernatant koji sadrži proteine od čvrstih ostataka i nerazbijenih stanica.
   • Prikupite supernatant koji sadrži ekstrahirane proteine i prebacite ga u čistu posudu.
   • Po želji ponovite korak centrifugiranja ako je potrebno kako biste uklonili sve preostale krute čestice. Alternativno, filtracija se može koristiti 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 odgovarajućim posudama na hladnom, suhom i tamnom mjestu.

 
Insekti kao izvor hrane: Insekti poput cvrčaka, crva, muha i ličinki bogati su proteinima. Kako bi zadovoljili rastuću potražnju za visokokvalitetnim proteinima, kukci su cijenjeni kao zdrav, održiv i ekološki prihvatljiv izvor proteina, koji se koristi za ljudsku hranu, hranu za kućne ljubimce i stočnu hranu. Insekti su ektotermni (što znači da su hladnokrvni i ne troše energiju na proizvodnju topline za povećanje tjelesne temperature), ne zahtijevaju puno prostora i mogu se hraniti otpadom kao supstratom za rast. To čini proteine i lipide insekata obećavajućim izvorom hrane, koji može pomoći u popunjavanju “Proteinski jaz”, koji se mora prevladati kako bi se prehranila rastuća svjetska populacija i njezina potražnja za visokokvalitetnim hranjivim tvarima, posebno bjelančevinama.
Uzgoj insekata: Insekti se uzgajaju na farmama insekata, gdje se uzgajaju u kontejnerima ili reaktorima. Uz prednost što su organizmi koji brzo rastu, zahtijevaju relativno nisku njegu, mogu se hraniti organskim otpadom i brzo se uzgajaju do veličine ili zrelosti berbe. Posebno je lako uzgajati ličinke muha, brašnare i cvrčke. Što se tiče učinkovitosti, ličinke muhe crnog vojnika prepoznate su po izvrsnoj transformaciji organskog otpada u visokokvalitetne proteine. Zbog toga je crna vojnička muha poznata i kao “Kraljica transformacije otpada” pod uzgajivačima insekata.
 
Koraci obrade brašna od insekata: Kada insekti dostignu svoju ciljanu veličinu ili stadijum, sakupljaju se. To znači da su spremni za preradu u sastojke hrane. Prije obrade, insekti se operu u vodi, prosiju i pohrane živi na 4 ℃ oko jedan dan bez ikakve hrane.
Nakon toga se kukci kuhaju, a potom suše na vrlo vrućem zraku ili zagrijavanjem u posudi. Toplinska obrada također je potrebna za ubijanje bakterija. Na kraju se insekti melju u suho brašno od insekata (poznato i kao brašno od insekata). Brašno od insekata može se koristiti kao sastojak hrane ili dodatak hrani za životinje. No, kako bi se oplemenio i nadogradio obrok kukaca, ekstrahiraju se najvrjedniji sastojci, odnosno proteini i lipidi. Posebno čisti protein insekata cijenjen je kao visoko nutritivni sastojak, koji se koristi u proteinskim pločicama, proteinskim prahovima i kao dodatak mnogim prehrambenim proizvodima kao što su peciva, čips, krekeri itd.
 
Koristite ekstraktore tipa ultrazvučne sonde za proizvodnju visokokvalitetnog proteina insekata!
 
Ultrazvučna ekstrakcija visokokvalitetnih proteina iz insekata:
Ultrazvučna ekstrakcija koristi se za proizvodnju proteinskih prahova, hidrolizata i izolata proteina iz mnogih oblika insekata, uključujući muhe, crve, bube, cvrčke i ličinke. Ekstrahiranjem visokokvalitetnih proteina iz brašna insekata, ultrazvučna obrada proizvodi funkcionalne sastojke hrane s vrhunskim nutritivnim profilom.

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije proteina iz insekata

Ultrasonication se naširoko primjenjuje za ekstrakciju i obradu proteina iz različitih izvora kao što su botanički (npr. iz soje, riže, uljane repice, suncokreta, sjemenki bundeve itd.), mliječni proizvodi (npr. koncentrat proteina sirutke (WPC), protein sirutke, retentati proteina mlijeka , kalcijev kazeinat), alge (npr. morske trave), plodovi mora (npr. riblji nusproizvodi i otpaci morskih plodova) i insekti (npr. crvi, ličinke, muhe, crvi, kornjaši, cvrčci, žohari itd.).
Kao vrlo učinkovita i zelena tehnologija ekstrakcije, ultrazvučna ekstrakcija proteina insekata našla je svoje mjesto u proizvodnji proteinskih prahova insekata, hidrolizata i izolata. Zbog visoke pouzdanosti procesa, ponovljivosti i linearnog skaliranja, ultrazvuk se koristi za izdvajanje proteina iz insekata, za modificiranje strukture proteina i poboljšanje fizikalno-kemijskih svojstava proteina.
Na primjer, Mintha et al. (2020) primijenili su ultrazvučnu ekstrakciju na ličinke crne vojničke muhe (H. illucens). Oni izvješćuju da je ultrazvuk poboljšao strukturu proteina, promijenio funkcionalnost proteina i stoga bio koristan za proizvodnju proteina/hidrolizata H. illucens. Osobito, zeta potencijal, disperzibilnost i tiol vrijednosti su povećane ultrazvukom. Nadalje, zamućenost i veličina čestica proteina smanjili su se nakon sonikacije. Ultrazvučna obrada značajno je povećala lakoću (L*) proteinskih izolata za x ¯ 7,46% u usporedbi s nesonificiranom kontrolom.

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za obradu proteina insekata

Ultrazvučna ekstrakcija i homogenizacija je pouzdana tehnologija obrade, koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih proteina insekata. Portfelj Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih sustava za ekstrakciju. Stoga vam mi u Hielscheru možemo ponuditi najprikladniji ultrazvučni uređaj za vaš predviđeni kapacitet procesa. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testova izvedivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sustava na razini konačne proizvodnje.
Mali otisak naših ultrazvučnih ekstraktora, kao i njihova svestranost u mogućnostima ugradnje čine ih prikladnima čak iu malim prostorima za obradu proteina insekata. Ultrazvučni procesori instalirani su diljem svijeta u pogonima za proizvodnju hrane i dodataka prehrani, kao i za proizvodnju hrane za kućne ljubimce i stoku. Nadalje, ultrazvučne miješalice visokog smicanja idealne su za formuliranje proteina insekata u prehrambene proizvode za ljude, kao iu hranu za kućne ljubimce za prateće životinje i stočnu hranu za domaće životinje.

Hielscher Ultrasonics – Sofisticirana oprema za ekstrakciju

Portfelj proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi od malih do velikih. Dodatni dodaci omogućuju jednostavno sastavljanje najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces proteina insekata. Optimalna ultrazvučna postavka ovisi o predviđenom kapacitetu, volumenu, sirovini, šaržnom ili inline procesu i vremenskoj liniji.

Ultrazvučno vađenje insekata – Skupna i inline obrada

Hielscher ultrasonicators može se koristiti za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Ultrazvučna serijska obrada idealna je za testiranje procesa, optimizaciju i razinu proizvodnje male do srednje veličine. Za proizvodnju velikih količina proteina insekata, inline obrada bi mogla biti korisnija. Dok grupiranje zahtijeva samo vrlo jednostavno postavljanje, zahtijeva više vremena i rada. Kontinuirani inline proces miješanja zahtijeva sofisticirano postavljanje – koji se sastoji od pumpe, crijeva ili cijevi i spremnika -, ali je učinkovitiji, brži i zahtijeva znatno manje rada. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju postavku ekstrakcije za vaš volumen ekstrakcije i ciljeve procesa.

Ultrazvučni ekstraktori za svaki kapacitet proizvoda

Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilotskih sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade tereta kamiona po satu. Cijeli asortiman proizvoda omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vaše sirovine, procesni kapacitet i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stolni sustavi idealni su za testove izvedivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje temeljeno na utvrđenim procesnim parametrima omogućuje vrlo jednostavno povećanje kapaciteta obrade od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje veličine može se izvršiti ugradnjom snažnije ultrazvučne jedinice za ekstrakciju ili grupiranjem nekoliko ultrazvučnih uređaja paralelno. S UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni ekstraktor na svijetu.

Precizno kontrolirane amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrasonicators su precizno kontrolirani i stoga pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na učinkovitost i djelotvornost ultrazvučne ekstrakcije hranjivih tvari iz insekata.
Materijal insekata kao što su ličinke i muhe zahtijevaju blažu sonikaciju i niže postavke amplitude, dok cvrčci i kukci s debelim egzoskeletnim oklopom zahtijevaju sonikaciju pri višim amplitudama za oslobađanje ciljanih hranjivih tvari. Svi Hielscher Ultrasonics procesori omogućuju precizno postavljanje amplitude. Sonotrode i booster rogovi su dodaci koji omogućuju izmjenu amplitude u još širem rasponu. Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potrebni ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7.
Precizne postavke amplitude i stalno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost tretiranja vašeg sjemena s najučinkovitijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna sonikacija za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost Hielscher ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima. To Hielscher ultrazvučnu opremu čini pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakcijom.

Jednostavno testiranje procesa bez rizika

Ultrazvučni procesi mogu biti potpuno linearno skalirani. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli korištenjem laboratorijskog ili stolnog ultrazvučnog aparata može skalirati na potpuno isti izlaz koristeći potpuno iste procesne parametre. To čini ultrazvuk idealnim za testiranje izvedivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas da saznate kako sonikacija može povećati proizvodnju proteina insekata!

Najviša kvaliteta – Dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj

Kao tvrtka u obiteljskom vlasništvu, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvalitete za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučni uređaji dizajnirani su, proizvedeni i temeljito testirani u našem sjedištu u Teltowu u blizini Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscher ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscherovih miješalica visokih performansi.

Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: