Peningkatan Produksi Protein Serangga dengan Ultrasonik

Serangga merupakan sumber protein dan lipid bergizi berkualitas tinggi yang berkelanjutan dan mudah dibudidayakan. Untuk memisahkan protein dan lipid dari serangga, ekstraksi ultrasonik digunakan sebagai teknologi yang sangat efisien dan andal. Ultrasonikasi telah terbukti menghasilkan tingkat ekstraksi yang tinggi, rendemen protein dan lipid yang tinggi, serta pemrosesan cepat bahan serangga berkualitas prima.

Mengapa Mengekstraksi Protein Serangga dengan Ultrasonik Berdaya Tinggi?

Ekstrak protein serangga umumnya dianggap memiliki kualitas lebih tinggi daripada tepung serangga karena mengandung persentase protein yang lebih tinggi dan persentase bahan lain yang tidak diinginkan, seperti kitin dan lemak, yang lebih rendah.
Tepung serangga biasanya dibuat dengan menggiling serangga utuh menjadi bubuk, yang dapat mengandung sejumlah besar bahan yang tidak dapat dicerna seperti kitin, eksoskeleton, dan komponen lain yang tidak bergizi. Sebaliknya, ekstrak protein serangga biasanya dibuat dengan mengekstraksi protein dari serangga, sehingga menghasilkan produk protein yang lebih murni dan lebih pekat. Ekstraksi ultrasonik telah terbukti menjadi teknik produksi yang sangat efektif untuk protein serangga berkualitas tinggi.
Konsentrasi protein yang lebih tinggi dalam ekstrak protein serangga berarti ekstrak ini dapat menyediakan lebih banyak protein per gram daripada tepung serangga, sehingga menjadi sumber protein yang lebih efisien. Selain itu, penghilangan komponen yang tidak bergizi dapat membuat ekstrak protein serangga lebih mudah dicerna dan dapat mengurangi risiko gangguan pencernaan pada hewan dan manusia yang mengonsumsinya.
Lebih lanjut, ekstrak protein serangga dapat memiliki rasa dan bau yang lebih ringan dibandingkan tepung serangga, sehingga lebih menarik bagi konsumen. Ekstrak ini juga memiliki penggunaan yang lebih beragam karena dapat digunakan sebagai bahan dalam berbagai produk pangan dan pakan.
 

Ekstraksi Ultrasonik Protein Serangga

Ekstraksi ultrasonik dapat dengan mudah diterapkan dalam pengolahan tepung serangga biasa dan memungkinkan peningkatan mutu produk akhir. Protein serangga yang diekstraksi secara ultrasonik memiliki kualitas lebih unggul daripada tepung serangga, dengan nilai gizi yang lebih tinggi, cita rasa yang lebih baik, dan fungsionalitas yang lebih baik.

Protokol Umum Ekstraksi Protein Serangga Menggunakan Ultrasonikator Tipe Probe

protokol umum untuk mengekstraksi protein layak pangan dari larva lalat tentara menggunakan probe ultrasonik:
Bahan dan Peralatan:

• Larva lalat tentara atau spesies serangga lain seperti larva ulat hongkong (Tenebrio molitor), jangkrik dewasa (Gryllus bimaculatus), dan pupa ulat sutra (Bombyx mori) – yang sebelumnya telah dibudidayakan dan dipanen
• Ultrasonikator tipe probe
• Blender atau pengolah makanan
• Air suling yang mengandung asam askorbat 9,46 mM atau pelarut lain yang dipilih
• Sentrifus
• Wadah kaca atau plastik
• Kertas saring atau saringan jaring

Petunjuk Langkah demi Langkah untuk Ekstraksi Protein Serangga

1. Persiapan Larva Serangga:
   • Panen larva lalat tentara dari sistem pemeliharaan.
   • Cuci larva secara menyeluruh dengan air suling untuk menghilangkan sisa bahan atau kotoran.
   • Bekukan larva pada suhu -20°C atau lebih rendah untuk menonaktifkan enzim dan mempertahankan kualitas protein.
2. Disrupsi Larva:
   • Cairkan larva beku dan pindahkan ke dalam blender atau pengolah makanan.
   • Tambahkan air suling atau larutan penyangga dengan volume yang sesuai untuk mencapai konsentrasi protein yang diinginkan (misalnya, 10% w/v).
   • Haluskan dengan blender atau proses larva hingga diperoleh bubur yang homogen.
   • Pindahkan bubur ke wadah kaca atau plastik.
3. Penghilangan Lemak (opsional):
   • Penghilangan lemak dari tepung serangga merupakan langkah opsional yang membantu meningkatkan rendemen dan kualitas protein. Kandungan lemak tepung serangga dikurangi melalui perlakuan dengan heksana. Secara umum, untuk sebagian besar ekstrak protein serangga yang ditujukan bagi konsumsi manusia, penghilangan lemak dianjurkan untuk meningkatkan kualitas protein. Proses penghilangan lemak konvensional dengan heksana memakan waktu. Ultrasonikasi dapat mempercepat penghilangan lemak dari tepung serangga secara signifikan!
4. Ultrasonikasi:
   • Celupkan probe ultrasonikator, misalnya UIP2000hdT, ke dalam bubur larva.
   • Atur parameter ultrasonikator, misalnya amplitudo 100% dan waktu sonikasi sesuai dengan volume dan bubur.
   • Terapkan gelombang ultrasonik pada bubur larva sambil mempertahankan suhu konstan untuk menghindari denaturasi protein.
   • Proses ultrasonikasi membantu disrupsi sel dan pelepasan protein dari larva.
   • Pantau suhu selama sonikasi. Ultrasonikator Hielscher dilengkapi dengan sensor suhu dan pengendali suhu.
5. Sentrifugasi:
   • Setelah ultrasonikasi, pindahkan bubur larva yang telah disonikasi ke tabung sentrifus.
   • Sentrifugasi tabung dengan kecepatan dan durasi yang sesuai untuk memisahkan supernatan yang mengandung protein dari sisa padatan dan sel yang belum pecah.
   • Kumpulkan supernatan yang mengandung protein hasil ekstraksi, lalu pindahkan ke wadah bersih.
   • Sebagai langkah opsional, ulangi sentrifugasi jika perlu untuk menghilangkan partikel padat yang masih tersisa. Sebagai alternatif, filtrasi dapat digunakan sebagai teknik pemisahan protein.
6. Analisis dan Penyimpanan Protein:
   • Lakukan analisis protein untuk menilai kualitas dan komposisi protein hasil ekstraksi.
7. Penyimpanan:
   • Simpan protein hasil ekstraksi dalam wadah yang sesuai di tempat sejuk, kering, dan gelap.

 
Serangga sebagai sumber pangan: Serangga seperti jangkrik, cacing, lalat, dan larva kaya akan protein. Untuk memenuhi permintaan protein berkualitas tinggi yang terus meningkat, serangga telah dihargai sebagai sumber protein yang sehat, berkelanjutan, dan ramah lingkungan, yang digunakan untuk pangan manusia, makanan hewan peliharaan, dan pakan ternak. Serangga bersifat ektotermik (artinya berdarah dingin dan tidak membuang energi untuk menghasilkan panas guna meningkatkan suhu tubuhnya), tidak membutuhkan banyak ruang, dan dapat diberi pakan berupa limbah sebagai substrat pertumbuhan. Hal ini menjadikan protein dan lipid serangga sebagai sumber pangan yang menjanjikan, yang dapat membantu menutup “kesenjangan protein” yang harus diatasi untuk memberi makan populasi dunia yang terus bertambah dan memenuhi kebutuhannya akan zat gizi berkualitas tinggi, terutama protein.
Budidaya Serangga: Serangga dikembangbiakkan di peternakan serangga, tempat serangga dibesarkan dalam wadah atau reaktor. Sebagai organisme yang tumbuh cepat, serangga memiliki keunggulan berupa kebutuhan perawatan yang relatif rendah, dapat diberi pakan limbah organik, dan cepat dibudidayakan hingga mencapai ukuran atau kematangan panen. Larva lalat, ulat hongkong, dan jangkrik khususnya mudah dikembangbiakkan. Dari segi efisiensi, larva lalat tentara hitam dikenal karena kemampuannya yang sangat baik dalam mengubah limbah organik menjadi protein berkualitas tinggi. Itulah sebabnya lalat tentara hitam juga dikenal sebagai “ratu pengubah limbah” di kalangan peternak serangga.
 
Tahapan Pengolahan Tepung Serangga: Ketika serangga telah mencapai ukuran atau stadium yang ditargetkan, serangga dipanen. Ini berarti serangga siap diolah menjadi bahan pangan. Sebelum diolah, serangga dicuci dengan air, diayak, dan disimpan hidup pada suhu 4℃ selama sekitar satu hari tanpa pakan.
Setelah itu, serangga dimasak, lalu dikeringkan dengan udara yang sangat panas atau dengan pemanasan dalam wadah. Perlakuan panas juga diperlukan untuk membunuh bakteri. Terakhir, serangga digiling menjadi tepung serangga kering (juga dikenal sebagai bubuk serangga). Tepung serangga dapat digunakan sebagai bahan pangan atau bahan tambahan dalam pakan hewan. Namun, untuk memurnikan dan meningkatkan mutu tepung serangga, bahan yang paling berharga, yaitu protein dan lipid, diekstraksi. Protein serangga murni khususnya dihargai sebagai bahan yang sangat bergizi, yang digunakan dalam batangan protein, bubuk protein, dan sebagai bahan tambahan dalam banyak produk pangan seperti produk panggang, keripik, biskuit renyah, dan sebagainya.
 
Gunakan ekstraktor ultrasonik tipe probe untuk menghasilkan protein serangga berkualitas tinggi!
 
Ekstraksi Ultrasonik Protein Berkualitas Tinggi dari Serangga:
Ekstraksi ultrasonik digunakan untuk menghasilkan bubuk protein, hidrolisat, dan isolat protein dari berbagai bentuk serangga, termasuk lalat, cacing, kepik, jangkrik, dan larva. Dengan mengekstraksi protein berkualitas tinggi dari tepung serangga, ultrasonikasi menghasilkan bahan pangan fungsional dengan profil gizi yang unggul.

Keunggulan Ekstraksi Ultrasonik Protein dari Serangga

Ultrasonikasi banyak diterapkan untuk mengekstraksi dan mengolah protein dari berbagai sumber seperti tumbuhan (misalnya kedelai, beras, biji rapa, bunga matahari, biji labu, dan sebagainya), produk susu (misalnya konsentrat protein whey (WPC), protein whey, retentat protein susu, kalsium kaseinat), alga (misalnya rumput laut), hasil laut (misalnya produk samping ikan dan limbah hasil laut), serta serangga (misalnya cacing, larva, lalat, belatung, kumbang, jangkrik, kecoak, dan sebagainya).
Sebagai teknologi ekstraksi yang sangat efisien dan ramah lingkungan, ekstraksi ultrasonik protein serangga telah digunakan dalam produksi bubuk, hidrolisat, dan isolat protein serangga. Berkat keandalan proses yang tinggi, keterulangan, dan peningkatan skala secara linear, ultrasonikasi digunakan untuk mengekstraksi protein dari serangga, memodifikasi struktur protein, dan meningkatkan sifat fisikokimia protein.
Sebagai contoh, Mintha et al. (2020) menerapkan ekstraksi ultrasonik pada larva lalat tentara hitam (H. illucens). Mereka melaporkan bahwa sonikasi memperbaiki struktur protein, mengubah fungsionalitas protein, dan dengan demikian bermanfaat untuk produksi protein / hidrolisat H. illucens. Secara khusus, potensial zeta, dispersibilitas, dan nilai tiol meningkat akibat ultrasonikasi. Selain itu, kekeruhan dan ukuran partikel protein menurun setelah sonikasi. Ultrasonikasi secara signifikan meningkatkan kecerahan (L*) isolat protein sebesar x ¯ 7,46% dibandingkan dengan kontrol yang tidak disonikasi.

Ultrasonikator Berkinerja Tinggi untuk Pengolahan Protein Serangga

Ekstraksi dan homogenisasi ultrasonik merupakan teknologi pemrosesan yang andal, yang mempermudah dan mempercepat produksi protein serangga berkualitas tinggi. Portofolio Hielscher Ultrasonics mencakup rangkaian lengkap mulai dari ultrasonikator laboratorium yang ringkas hingga sistem ekstraksi industri. Dengan demikian, kami di Hielscher dapat menawarkan ultrasonikator yang paling sesuai dengan kapasitas proses yang Anda rencanakan. Staf kami yang berpengalaman selama bertahun-tahun akan membantu Anda mulai dari uji kelayakan dan optimalisasi proses hingga pemasangan sistem ultrasonik Anda pada skala produksi akhir.
Kebutuhan ruang yang kecil dari ekstraktor ultrasonik kami serta pilihan pemasangannya yang beragam membuatnya cocok bahkan untuk fasilitas pengolahan protein serangga dengan ruang terbatas. Prosesor ultrasonik dipasang di seluruh dunia dalam fasilitas produksi pangan dan suplemen gizi serta untuk produksi makanan hewan peliharaan dan pakan ternak. Selain itu, pencampur ultrasonik dengan gaya geser tinggi ideal untuk memformulasikan protein serangga ke dalam produk pangan manusia, makanan bagi hewan peliharaan, dan pakan bagi hewan ternak.

Hielscher Ultrasonics – Peralatan Ekstraksi Canggih

Portofolio produk Hielscher Ultrasonics mencakup rangkaian lengkap ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi dari skala kecil hingga besar. Aksesori tambahan memungkinkan perakitan konfigurasi perangkat ultrasonik yang paling sesuai untuk proses protein serangga Anda dengan mudah. Konfigurasi ultrasonik yang optimal bergantung pada kapasitas yang direncanakan, volume, bahan baku, proses batch atau inline, dan jadwal pelaksanaan.

Ekstraksi Ultrasonik Serangga – Pemrosesan Batch dan Inline

Ultrasonikator Hielscher dapat digunakan untuk pemrosesan batch dan pemrosesan aliran kontinu. Pemrosesan batch ultrasonik ideal untuk pengujian proses, optimalisasi, dan produksi skala kecil hingga menengah. Untuk produksi protein serangga dalam volume besar, pemrosesan inline mungkin lebih menguntungkan. Meskipun pemrosesan batch hanya memerlukan konfigurasi yang sangat sederhana, proses ini lebih banyak menyita waktu dan tenaga kerja. Proses pencampuran inline kontinu memerlukan konfigurasi canggih – yang terdiri atas pompa, selang atau pipa, dan tangki – tetapi lebih efisien, lebih cepat, dan membutuhkan jauh lebih sedikit tenaga kerja. Hielscher Ultrasonics memiliki konfigurasi ekstraksi yang paling sesuai untuk volume ekstraksi dan tujuan proses Anda.

Ekstraktor Ultrasonik untuk Setiap Kapasitas Produksi

Rangkaian produk Hielscher Ultrasonics mencakup seluruh spektrum prosesor ultrasonik mulai dari ultrasonikator laboratorium yang ringkas, sistem meja dan skala percontohan, hingga prosesor ultrasonik sepenuhnya berskala industri yang mampu memproses bahan sebanyak muatan beberapa truk per jam. Rangkaian produk yang lengkap memungkinkan kami menawarkan ekstraktor ultrasonik yang paling sesuai dengan bahan baku, kapasitas proses, dan target produksi Anda.
Sistem ultrasonik meja ideal untuk uji kelayakan dan optimalisasi proses. Peningkatan skala secara linear berdasarkan parameter proses yang telah ditetapkan membuat peningkatan kapasitas pemrosesan dari lot kecil hingga produksi komersial penuh menjadi sangat mudah. Peningkatan skala dapat dilakukan dengan memasang unit ekstraktor ultrasonik yang lebih bertenaga atau menggabungkan beberapa ultrasonikator secara paralel. Dengan UIP16000, Hielscher menawarkan ekstraktor ultrasonik paling bertenaga di dunia.

Amplitudo yang Dapat Dikendalikan secara Presisi untuk Hasil Optimal

Semua ultrasonikator Hielscher dapat dikendalikan secara presisi sehingga menjadi perangkat andalan yang andal dalam produksi. Amplitudo merupakan salah satu parameter proses penting yang memengaruhi efisiensi dan efektivitas ekstraksi ultrasonik zat gizi dari serangga.
Bahan serangga seperti larva dan lalat memerlukan sonikasi yang lebih ringan dan pengaturan amplitudo yang lebih rendah, sedangkan jangkrik dan serangga dengan cangkang eksoskeleton tebal memerlukan sonikasi pada amplitudo yang lebih tinggi untuk melepaskan zat gizi yang ditargetkan. Semua prosesor Hielscher Ultrasonics memungkinkan pengaturan amplitudo secara presisi. Sonotrode dan horn penguat merupakan aksesori yang memungkinkan amplitudo dimodifikasi dalam rentang yang lebih luas lagi. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi dan memberikan intensitas ultrasonik yang diperlukan untuk aplikasi dengan tuntutan tinggi. Amplitudo hingga 200µm dapat dengan mudah dijalankan secara kontinu dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang presisi dan pemantauan parameter proses ultrasonik secara terus-menerus melalui perangkat lunak cerdas memungkinkan Anda mengolah biji Anda dengan kondisi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk hasil ekstraksi terbaik!
Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan operasi 24/7 dengan beban kerja berat dan di lingkungan yang menantang. Hal ini menjadikan peralatan ultrasonik Hielscher alat kerja yang andal untuk memenuhi kebutuhan ekstraksi Anda.

Pengujian Proses yang Mudah dan Bebas Risiko

Skala proses ultrasonik dapat ditingkatkan sepenuhnya secara linear. Ini berarti setiap hasil yang telah Anda capai menggunakan ultrasonikator laboratorium atau meja dapat ditingkatkan skalanya untuk menghasilkan keluaran yang persis sama dengan menggunakan parameter proses yang persis sama. Hal ini menjadikan ultrasonikasi ideal untuk pengujian kelayakan bebas risiko, optimalisasi proses, dan penerapan selanjutnya dalam manufaktur komersial. Hubungi kami untuk mengetahui bagaimana sonikasi dapat meningkatkan produksi protein serangga Anda!

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai perusahaan yang dimiliki dan dikelola oleh keluarga, Hielscher mengutamakan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasoniknya. Semua ultrasonikator dirancang, diproduksi, dan diuji secara menyeluruh di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Ketangguhan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher menjadikannya perangkat andalan dalam produksi Anda. Operasi 24/7 pada beban penuh dan di lingkungan yang menantang merupakan karakteristik bawaan pencampur berkinerja tinggi Hielscher.

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: