Ultrazvučna ekstrakcija mikoproteina
Ispunjavajući zahtjeve za održivim i hranjivim alternativama hrani, mikoprotein se pojavio kao revolucionarni sastojak, dobiven iz gljiva i prvenstveno korišten u stvaranju zamjena za meso, često nazivanih “lažno meso.” Ovaj izvor proteina nudi obećavajuće rješenje za rastuću potražnju za biljnom prehranom, pružajući bogatu teksturu poput mesa i visoku nutritivnu vrijednost. Kako bi se otkrio potencijal mikoproteina, koristi se napredna tehnika ekstrakcije poznata kao probetype sonication. Ova metoda koristi snagu ultrazvučnih valova za učinkovito oslobađanje mikoproteina iz gljivičnih stanica, osiguravajući visoke prinose proteina u iznimno kratkom vremenu obrade.
Ultrazvučna ekstrakcija mikoproteina
Ekstrakcija mikoproteina započinje uzgojem jestivih gljiva, poput Fusarium venenatum, u kontroliranim bioreaktorima. Unutar ovih gljivičnih stanica mikoprotein je inkapsuliran, što zahtijeva robusnu metodu ekstrakcije za oslobađanje vrijednog proteina. Sonikacija tipa sonde ističe se kao idealna tehnika zbog svoje sposobnosti da izazove snažno oštećenje stanica. Tijekom ovog procesa, snažan ultrazvuk stvara intenzivne sile kavitacije koje razgrađuju stanične stijenke gljivica, učinkovito oslobađajući unutarstanični sadržaj uključujući proteine, lipide i druge hranjive tvari. Ovo ne samo da povećava učinkovitost ekstrakcije, već također osigurava očuvanje integriteta i funkcionalnih svojstava proteina.
Primjena ultrazvučnih valova u ekstrakciji mikoproteina nudi nekoliko značajnih prednosti. Prvo, postiže jednoliku homogenizaciju, što je ključno za razvoj široke palete prehrambenih proizvoda različitih tekstura i okusa. Bilo da se radi o mesnim analozima, grickalicama bogatim proteinima ili zamjenama za mlijeko bez mliječnih proizvoda, ultrazvučna obrada omogućuje dosljednu kvalitetu mikoproteina, što ga čini svestranim sastojkom u prehrambenoj industriji. Dodatno, brzo vrijeme obrade povezano s ovom tehnikom dovodi do veće produktivnosti i smanjene potrošnje energije, usklađujući se s ciljevima održivosti moderne proizvodnje hrane. Ultrazvučna ekstrakcija mikoproteina ne samo da zadovoljava sve veću potražnju potrošača za proteinima biljnog podrijetla, već također utire put za inovativna i hranjiva rješenja za hranu.
Ultrazvučni homogenizator UIP2000hdT (2kW) sa šaržnim reaktorom sa kontinuiranim miješanjem
Kinetika oslobađanja proteina iz Fusarium Venenatum sonikacijom uz mljevenje
izvor: Prakash et al. 2014
Studija slučaja – Ultrazvučno otpuštanje mikoproteina
Prakash i sur. (2014) istraživali su učinke ultrazvuka na oslobađanje mikoproteina iz Fusarium Venenatum. Postigli su maksimalnu brzinu otpuštanja proteina od 580 μg ekstrahiranog mikoproteina unutar 0,680 min.
Učinak sonikacije s metodom mljevenja na otpuštanje proteina Fusarium venenatum
izvor: Prakash et al. 2014
- Visoki prinos / potpuna ekstrakcija
- visoka kvaliteta
- Rapid
- Blaga, ne termalna
- precizno kontrolirati
- Isplativo
- Jednostavan i siguran za rukovanje
mikoprotein
Mikoprotein je jednostanični protein prisutan u gljivama. Nudeći veliku količinu proteina i vlakana, mikoprotein se smatra zdravim i održivim izvorom nutritivno vrijednih aminokiselina. Mikoprotein obično sadrži oko 45% proteina i 25% vlakana u odnosu na suhu težinu. Mikoprotein je bogat esencijalnim aminokiselinama i sa sastavom od cca. 41% ukupnih proteina nudi sličan sadržaj proteina kao spirulina. Ovo čini mikoprotein zanimljivim izvorom proteina za vegetarijance i vegane. Mikoprotein je bogat vlaknima. Njegov sadržaj vlakana iznosi cca. jedna trećina hitin (N-acetilglukozamin) i dvije trećine β-glukani (1,3-glukan i 1,6-glukan). Nudeći visok sadržaj proteina i vlakana, mikoprotein je zdrav i održiv izvor hrane.
(usp. Finnigan et al. 2019.)
ultrazvučna ekstrakcija – Princip rada i prednosti
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na fenomenu akustične (ultrazvučne) kavitacije. Kada se snažni ultrazvučni valovi spoje u tekućinu ili kašu, izmjenični ciklusi visokog i niskog tlaka komprimiraju i šire tekućinu stvarajući sitne vakuumske mjehuriće u mediju. Ti vakuumski mjehurići rastu tijekom nekoliko ciklusa visokog/niskog tlaka dok ne dosegnu točku kada mjehur plina više ne može apsorbirati energiju. U točki maksimalnog rasta, mjehurić snažno implodira tijekom ciklusa visokog tlaka. Tijekom implozije mjehurića pojavljuju se lokalno ekstremni uvjeti kao što su vrlo visoke temperature, pritisci i odgovarajuće razlike tlaka i temperature, kao i mlazevi tekućine do 280 m/s. Ove intenzivne sile perforiraju i lome stanične stijenke i potiču prijenos mase između unutrašnjosti stanice i okolne tekućine. Unutarstanični materijal poput proteina, lipida i drugih bioaktivnih spojeva prenosi se u tekućinu odakle se može lako odvojiti za nizvodne procese.
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije mikoproteina
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) je vrlo učinkovita tehnika za oslobađanje i izolaciju unutarstaničnog materijala kao što su proteini, lipidi i bioaktivne tvari (npr. vitamini i polifenoli). Sonifikacija je intenziviranje procesa koje povećava prijenos mase između unutrašnjosti stanice i tekućine. Ultrazvučna ekstrakcija rezultira višim prinosima, smanjenim vremenom obrade, vrhunskom kvalitetom ekstrakta te smanjenim troškovima obrade i manjom potrošnjom energije.
Ultrazvučni homogenizatori za obradu mikoproteina
Ultrazvučni ometači stanica i ekstraktori dobro su uspostavljeni alati u pogonima za preradu hrane. Pružajući kavitacijske sile visokog smicanja, ultrasonicators se koriste za izolaciju bioaktivnih spojeva iz biljnog materijala i za homogenizaciju dvije ili više faza u jednoliku smjesu.
Hielscher Ultrasonics nudi širok portfelj ultrazvučnih uređaja visokih performansi od laboratorijske do industrijske veličine.
Hielscher industrijski sonikatori mogu dati vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
Standardizacija procesa s Hielscher Ultrasonics
Ekstrakti koji se koriste u hrani ili lijekovima trebaju biti proizvedeni u skladu s dobrom proizvođačkom praksom (GMP) i prema standardiziranim specifikacijama obrade. Hielscher Ultrasonics digitalni sonikatori dolaze s inteligentnim softverom, koji olakšava precizno postavljanje i kontrolu procesa sonikacije. Automatsko snimanje podataka zapisuje sve parametre ultrazvučnog procesa kao što su energija ultrazvuka (ukupna i neto energija), amplituda, temperatura, tlak (kada su senzori temperature i tlaka montirani) s oznakom datuma i vremena na ugrađenu SD karticu. To vam omogućuje da revidirate svaku ultrazvučno obrađenu seriju. Istodobno je osigurana ponovljivost i kontinuirano visoka kvaliteta proizvoda.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorija do pilot i industrijski mjerilo.
Činjenice koje vrijedi znati
Što je mikoprotein?
Mikoprotein je takozvani jednostanični protein, što znači da potječe iz jedne stanice organizma. Za mikoprotein, jednostanični organizam je gljiva. Stoga je mikoprotein poznat i kao protein gljiva. Slog “myco” potječe od grčke riječi "mykes", što znači gljiva.
Za proizvodnju mikoproteina, Fusarium venenatum je često korištena gljiva. To je mikrogljivica iz roda Fusarium i nudi visok sadržaj proteina.
Kako bi se komercijalno proizveo mikoprotein, spore gljiva se uzgajaju i fermentiraju u bujonu glukoze i drugih hranjivih tvari. Naknadni koraci obrade uključuju kuhanje na pari, hlađenje i zamrzavanje biomase gljivica smanjene RNA. Na kraju se dobiva masa bogata proteinima i vlaknima, koja se može transformirati u razne prehrambene proizvode kao što su zamjene za meso ili dodaci hrani. Mikoprotein se uglavnom koristi za proizvodnju takozvanog "lažnog mesa", koji su zamjene za meso ili analozi mesa.
Kako se proizvodi mikoprotein?
Mikoprotein se proizvodi fermentacijom specifične gljivice, obično Fusarium venenatum, u velikim bioreaktorima gdje gljivica raste i razmnožava se. Biomasa gljivica se zatim skuplja, a mikoprotein se ekstrahira korištenjem metoda kao što je ultrazvučna obrada tipa probe za razbijanje staničnih stijenki i oslobađanje proteina, koji se zatim prerađuje u razne prehrambene proizvode.
Koje su prednosti mikoproteina?
Mikoprotein nudi nekoliko prednosti, uključujući to što je izvor hrane s visokim udjelom proteina, malo masti i kolesterola, što ga čini zdravom alternativom mesu. Bogat je dijetalnim vlaknima, pomaže u regulaciji težine i podržava rast mišića. Osim toga, proizvodnja mikoproteina ima manji utjecaj na okoliš u usporedbi s tradicionalnom proizvodnjom mesa, zahtijeva manje zemlje, vode i emitira manje stakleničkih plinova. Također pruža svestran sastojak za stvaranje raznih zamjena za meso, zadovoljavajući sve veću potražnju za biljnom prehranom.
Literatura / Reference
- 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.