A mikoprotein ultrahangos extrakciója
A fenntartható és tápláló élelmiszer-alternatívák iránti igények kielégítésére a mikoprotein forradalmi összetevőként jelent meg, amely gombákból származik, és elsősorban húspótlók előállítására használják; ezeket gyakran „álhúsnak” nevezik. Ez a fehérjeforrás ígéretes megoldást kínál a növényi alapú étrendek iránti növekvő kereslet kielégítésére, gazdag, hússzerű állagot és magas tápértéket biztosítva. A mikoproteinben rejlő lehetőségek kiaknázásához egy fejlett extrakciós technikát, úgynevezett szondás ultrahangos kezelést alkalmaznak. Ez a módszer az ultrahanghullámok erejét használja fel a mikoprotein hatékony felszabadítására a gombasejtekből, figyelemre méltóan rövid feldolgozási idő alatt biztosítva magas fehérjehozamot.
Ultrahangos mikoprotein-extrakció
A mikoprotein extrakciója ehető gombák, például a Fusarium venenatum szabályozott bioreaktorokban történő tenyésztésével kezdődik. A mikoprotein ezeknek a gombáknak a sejtjeibe van zárva, ezért az értékes fehérje felszabadításához erőteljes extrakciós módszerre van szükség. A szondás ultrahangos kezelés ideális technikaként emelkedik ki, mivel képes erőteljes sejtfeltárást előidézni. A folyamat során a nagy teljesítményű ultrahang intenzív kavitációs erőket hoz létre, amelyek megbontják a gombák sejtfalát, és hatékonyan felszabadítják a sejten belüli anyagokat, köztük a fehérjéket, lipideket és egyéb tápanyagokat. Ez nemcsak az extrakció hatékonyságát növeli, hanem a fehérje épségének és funkcionális tulajdonságainak megőrzését is biztosítja.
Az ultrahanghullámok alkalmazása a mikoprotein extrakciójában számos jelentős előnnyel jár. Először is egyenletes homogenizálást tesz lehetővé, ami döntő fontosságú a különböző állagú és ízű élelmiszerek széles választékának kifejlesztéséhez. Legyen szó húsanalógokról, fehérjében gazdag nassolnivalókról vagy tejmentes tejhelyettesítőkről, az ultrahangos kezelés lehetővé teszi a mikoprotein állandó minőségét, így sokoldalú élelmiszeripari összetevővé teszi. Emellett a technikára jellemző rövid feldolgozási idő nagyobb termelékenységet és csökkent energiafogyasztást eredményez, összhangban a korszerű élelmiszer-előállítás fenntarthatósági céljaival. Az ultrahangos mikoprotein-extrakció nemcsak kielégíti a növényi alapú fehérje iránti növekvő fogyasztói keresletet, hanem innovatív és tápláló élelmiszer-megoldások előtt is megnyitja az utat.
UIP2000hdT ultrahangos homogenizátor (2kW) folyamatosan kevert szakaszos reaktorral
A Fusarium Venenatum fehérjefelszabadulásának kinetikája őrléssel kombinált ultrahangos kezelés során
forrás: Prakash et al. 2014
Esettanulmány – A mikoprotein ultrahangos felszabadítása
Prakash et al. (2014) az ultrahangos kezelés hatását vizsgálták a mikoprotein Fusarium Venenatumból történő felszabadulására. A fehérjefelszabadulás maximális sebességeként 0,680 min alatt 580μg extrahált mikoproteint értek el.
Az őrléssel kombinált ultrahangos kezelési módszer hatása a Fusarium venenatum fehérjefelszabadulására
forrás: Prakash et al. 2014
- Magas hozam / teljes extrakció
- Kiváló minőség
- Gyors
- Kíméletes, nem termikus
- Pontosan szabályozható
- Költséghatékony
- Egyszerűen és biztonságosan üzemeltethető
Mikoprotein
A mikoprotein a gombákban jelen lévő egysejt-fehérje. Magas fehérje- és rosttartalma miatt a mikoproteint táplálkozási szempontból értékes aminosavak egészséges és fenntartható forrásának tekintik. A mikoprotein száraz tömegre vetítve jellemzően körülbelül 45% fehérjét és 25% rostot tartalmaz. A mikoprotein esszenciális aminosavakban gazdag, és körülbelül 41% összfehérje-tartalmával a spirulináéhoz hasonló fehérjetartalmat kínál. Ez a mikoproteint érdekes fehérjeforrássá teszi a vegetáriánusok és vegánok számára. A mikoprotein rostban gazdag. Rosttartalma körülbelül egyharmad részben kitinből (N-acetil-glükózamin), kétharmad részben pedig β-glükánokból (1,3-glükán és 1,6-glükán) áll. Magas fehérje- és rosttartalmának köszönhetően a mikoprotein egészséges és fenntartható élelmiszerforrás.
(vö. Finnigan et al. 2019)
Ultrahangos extrakció – Működési elv és előnyök
Az ultrahangos extrakció az akusztikus (ultrahangos) kavitáció jelenségén alapul. Amikor nagy teljesítményű ultrahanghullámokat csatolnak be egy folyadékba vagy zagyba, a váltakozó nagy és kis nyomású ciklusok összenyomják és kitágítják a folyadékot, apró vákuumbuborékokat hozva létre a közegben. Ezek a vákuumbuborékok több nagy és kis nyomású cikluson keresztül növekednek, amíg el nem érik azt a pontot, amikor a gázbuborék már nem képes további energiát elnyelni. Maximális méretét elérve a buborék egy nagy nyomású ciklus során hevesen összeomlik. A buborék összeomlása során helyileg szélsőséges körülmények alakulnak ki, például nagyon magas hőmérséklet és nyomás, valamint ezekhez kapcsolódó nyomás- és hőmérséklet-különbségek, továbbá akár 280m/sec sebességű folyadéksugarak. Ezek az intenzív erők átlyukasztják és megbontják a sejtfalakat, és elősegítik az anyagátadást a sejt belseje és a környező folyadék között. A sejten belüli anyagok, például a fehérjék, lipidek és egyéb bioaktív vegyületek a folyadékba kerülnek, ahonnan könnyen elválaszthatók a további feldolgozási folyamatokhoz.
Az ultrahangos mikoprotein-extrakció előnyei
Az ultrahanggal támogatott extrakció (UAE) rendkívül hatékony technika a sejten belüli anyagok, például fehérjék, lipidek és bioaktív anyagok (pl. vitaminok és polifenolok) felszabadítására és izolálására. Az ultrahangos kezelés olyan folyamatintenzifikálási eljárás, amely növeli az anyagátadást a sejt belseje és a folyadék között. Az ultrahangos extrakció magasabb hozamot, rövidebb feldolgozási időt, jobb kivonatminőséget, csökkent feldolgozási költségeket és alacsonyabb energiafogyasztást eredményez.
Ultrahangos homogenizátorok mikoprotein feldolgozásához
Az ultrahangos sejtfeltárók és extraktorok jól bevált eszközök az élelmiszer-feldolgozó üzemekben. A kavitáció révén nagy nyíróerőket létrehozó ultrahangos készülékeket bioaktív vegyületek növényi anyagokból történő izolálására, valamint két vagy több fázis egyenletes keverékké homogenizálására használják.
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos készülékek széles választékát kínálja a laboratóriumi mérettől az ipari méretig.
A Hielscher ipari ultrahangos készülékei nagyon nagy amplitúdókat képesek biztosítani. Akár 200µm amplitúdóval is könnyen működtethetők folyamatosan, 24/7 üzemmódban. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7 üzemmódban történő működést nagy igénybevétel mellett és nagy követelményeket támasztó környezetekben.
Folyamatszabványosítás a Hielscher Ultrasonics segítségével
Az élelmiszerekben vagy gyógyszerekben felhasznált kivonatokat a helyes gyártási gyakorlat (GMP) szerint és szabványosított feldolgozási előírások alapján kell előállítani. A Hielscher Ultrasonics digitális ultrahangos készülékei intelligens szoftverrel rendelkeznek, amely megkönnyíti az ultrahangos kezelési folyamat pontos beállítását és szabályozását. Az automatikus adatrögzítés az ultrahangos folyamat valamennyi paraméterét, például az ultrahangenergiát (teljes és nettó energia), az amplitúdót, a hőmérsékletet és a nyomást (ha hőmérséklet- és nyomásérzékelők vannak felszerelve) dátum- és időbélyeggel együtt a beépített SD-kártyára írja. Ez lehetővé teszi minden ultrahanggal feldolgozott tétel utólagos ellenőrzését. Egyidejűleg biztosított a reprodukálhatóság és a folyamatosan magas termékminőség.
Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:
| Tételtérfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | csoportba kapcsolt UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
Nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok laboratóriumi léptéktől kísérleti üzemi és ipari léptékig.
Hasznos tudnivalók
Mi a mikoprotein?
A mikoprotein úgynevezett egysejt-fehérje, ami azt jelenti, hogy egysejtű szervezetből származik. A mikoprotein esetében az egysejtű szervezet egy gomba. Ezért a mikoproteint gombafehérjének is nevezik. A „myco” szótag a görög „mykes” szóból származik, amelynek jelentése gomba.
A mikoprotein előállításához általában a Fusarium venenatum gombát használják. Ez a Fusarium nemzetségbe tartozó mikroszkopikus gomba, amely magas fehérjetartalommal rendelkezik.
A mikoprotein kereskedelmi célú előállításához gombaspórákat tenyésztenek és fermentálnak glükózt és egyéb tápanyagokat tartalmazó tápközegben. A további feldolgozási lépések közé tartozik a csökkentett RNS-tartalmú gombabiomassza gőzölése, hűtése és fagyasztása. Végül magas fehérje- és rosttartalmú masszát kapnak, amely különféle élelmiszerekké, például húspótlókká vagy élelmiszer-adalékanyagokká alakítható. A mikoproteint főként úgynevezett „álhús” előállítására használják, amely húspótlókat vagy húsanalógokat jelent.
Hogyan állítják elő a mikoproteint?
A mikoproteint egy meghatározott gomba, jellemzően a Fusarium venenatum fermentálásával állítják elő nagy bioreaktorokban, ahol a gomba növekszik és szaporodik. Ezután begyűjtik a gombabiomasszát, és a mikoproteint olyan módszerekkel extrahálják, mint a szondás ultrahangos kezelés, hogy megbontsák a sejtfalakat és felszabadítsák a fehérjét, amelyet ezt követően különféle élelmiszerekké dolgoznak fel.
Milyen előnyei vannak a mikoproteinnek?
A mikoprotein számos előnyt kínál, többek között magas fehérjetartalmú, alacsony zsír- és koleszterintartalmú élelmiszerforrás, így a hús egészséges alternatívája. Élelmi rostban gazdag, segíti a testsúly szabályozását, és támogatja az izomnövekedést. Emellett a mikoprotein előállításának kisebb a környezeti hatása, mint a hagyományos hústermelésnek: kevesebb földterületet és vizet igényel, és kevesebb üvegházhatású gáz kibocsátásával jár. Sokoldalú összetevőt is biztosít különféle húspótlók létrehozásához, kielégítve a növényi alapú étrendek iránti növekvő keresletet.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.