Ekstraksi Protein Duckweed

Duckweed (Lemna minor) adalah tanaman air yang tumbuh cepat yang kaya akan protein dan senyawa nutrisi lainnya. Ekstraksi ultrasonik digunakan sebagai teknologi pemrosesan yang sangat efisien dan andal untuk melepaskan protein, lipid, dan fito-nutrisi dari duckweed. Sonikasi memungkinkan pengobatan duckweed yang sederhana dan cepat untuk produk food grade.

Duckweed untuk Tujuan Nutrisi

Duckweed (genus Lemna), tanaman air berbunga, adalah tanaman berbunga terkecil yang diketahui. Juga dikenal sebagai Wolffia, lentil air, atau lensa air, duckweed tumbuh di lingkungan air tawar dan dapat ditemukan di seluruh dunia. Dalam genera duckweed, berbagai spesies seperti Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella dan Wolffia diketahui. Karena tanaman Lemna memiliki kapasitas pertumbuhan yang cepat yang mampu berlipat ganda ukurannya setiap hari, duckweed telah menarik minat para ilmuwan dan insinyur makanan yang bekerja di bidang nutrisi, ketahanan pangan, dan makanan fungsional. Di beberapa bagian Asia Tenggara, duckweed dikenal sejak lama karena kepadatan nutrisinya dan dikenal dengan julukan tersebut “Bakso sayuran” karena kandungan proteinnya yang tinggi (lebih dari 45% massa kering). Duckweed menawarkan profil protein lengkap (seperti telur ayam), yang mengandung sembilan asam amino esensial dan enam asam amino bersyarat.

Lipid dan Protein dari Duckweed

Duckweed mengandung 20-35% protein, 4-7% lemak, dan 4-10% pati per berat kering. Menariknya, distribusi asam amino dalam duckweed mendekati rekomendasi WHO, misalnya, 4,8% lisin, 2,7% metionin dan sistein, dan 7,7% fenilalanin dan tirosin. Kandungan asam lemak tak jenuh ganda adalah antara 48 dan 71% dan kandungan asam lemak n3 yang tinggi menghasilkan rasio n6/n3 yang menguntungkan sebesar 0,5 atau kurang." (Appenroth dkk. 2017)

Gambar SEM sampel duckweed: Baris atas menunjukkan sel-sel utuh dari sampel kontrol duckweed
Baris bawah menunjukkan sampel duckweed yang diekstraksi menggunakan UP400ST sonikator. Sel-sel menunjukkan kerusakan mekanis yang jelas karena sonikasi.
Studi dan gambar: ©2023 Inguanez et. Al.

Ekstraksi Ultrasonik Duckweed

Ekstraksi ultrasonik digunakan untuk mengekstrak senyawa duckweed, terutama protein dan lipid sebagai produk makanan. Tepung protein Lemna dan lipid Lemna dilepaskan dan diisolasi secara efisien dari tanaman duckweed air.

Bagaimana Sonikasi Diterapkan untuk Ekstraksi Duckweed?

Setelah memanen Lemna, kelebihan air dihilangkan (misalnya, dengan sentrifugasi). Untuk ekstraksi ultrasonik, bubur yang kaya biomassa (yaitu, padat Lemna) lebih disukai karena membuat proses ultrasonik lebih efisien. Bubur duckweed dapat terdiri dari duckweed dan air atau pelarut pilihan lainnya. Bubur ini adalah mereka yang dimasukkan ke dalam reaktor ultrasonik, di mana kavitasi akustik memecah matriks sel dan melepaskan senyawa intraseluler ke dalam media ekstraksi berbasis air atau pelarut.

Pilih Pelarut Ekstraksi Anda

Ekstraksi ultrasonik kompatibel dengan (hampir) semua jenis pelarut. Dalam pengaturan penelitian, senyawa duckweed telah diekstraksi menggunakan pelarut seperti etanol pelarut polar serta berbagai campuran pelarut non-polar termasuk metanol-etanol, kloroform-etanol, heksana-etanol, dietil eter-etanol, minyak bumi eter-etanol pada rasio volume yang berbeda.
Pelarut yang tepat dalam kombinasi dengan ultrasonikasi mengintensifkan pelepasan fito-nutrisi biomassa duckweed. Ultrasonikasi menghomogenkan dan mengganggu struktur sel tumbuhan yang mengakibatkan gangguan dan disintegrasi sel. Ekstraksi ultrasonik digunakan secara luas untuk produksi ekstrak tumbuhan, jamur, dan ganggang.

Mekanisme Ekstraksi Ultrasonik

Ultrasound daya yang digabungkan ke dalam cairan atau bubur menghasilkan efek energi yang intens seperti kavitasi akustik, geser, dan getaran. Efek ultrasound daya ini berhasil diterapkan untuk menghancurkan dan menghancurkan struktur seluler. Selain itu, sonikasi memutus ikatan molekul lipid, protein dan karbohidrat sehingga makronutrien dan fito-kimia yang ditargetkan dilepaskan dari bagian dalam sel bahan baku botani, misalnya duckweed. Dengan demikian, ultrasonikasi mengintensifkan dan mempersingkat ekstraksi secara signifikan.

Ekstraktor Ultrasonik untuk Protein dan Lipid Duckweed

Sistem ekstraksi ultrasonik berkinerja tinggi dari Hielscher Ultrasonics digunakan di seluruh dunia pada R&D, tingkat produksi kecil, menengah, dan sepenuhnya komersial. Ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi mengintensifkan proses ekstraksi dan meningkatkan hasil dan efisiensi keseluruhan produksi ekstrak berkualitas tinggi. Hielscher Ultrasonics menawarkan peralatan ekstraksi untuk kapasitas volume / proses apa pun. Memiliki pengalaman dalam ekstraksi botani selama lebih dari 25 tahun, Hielscher Ultrasonics adalah mitra tepercaya Anda untuk ekstraksi ultrasonik berkinerja tinggi!