Ekstraksi Mikoprotein secara Ultrasonik

Untuk memenuhi kebutuhan akan alternatif pangan yang berkelanjutan dan bergizi, mikoprotein telah muncul sebagai bahan revolusioner yang berasal dari jamur dan terutama digunakan dalam pembuatan pengganti daging, yang sering disebut sebagai “daging tiruan.” Sumber protein ini menawarkan solusi yang menjanjikan bagi meningkatnya permintaan akan pola makan berbasis nabati, dengan memberikan tekstur yang kaya menyerupai daging serta nilai gizi yang tinggi. Untuk memanfaatkan potensi mikoprotein, digunakan teknik ekstraksi canggih yang dikenal sebagai sonikasi tipe probe. Metode ini memanfaatkan kekuatan gelombang ultrasonik untuk melepaskan mikoprotein dari sel jamur secara efisien, sehingga menghasilkan rendemen protein yang tinggi dalam waktu pemrosesan yang sangat singkat.

Ekstraksi Mikoprotein secara Ultrasonik

Ekstraksi mikoprotein dimulai dengan pembudidayaan jamur yang dapat dimakan, seperti Fusarium venenatum, dalam bioreaktor terkendali. Mikoprotein terbungkus di dalam sel jamur ini, sehingga diperlukan metode ekstraksi yang andal untuk membebaskan protein bernilai tersebut. Sonikasi tipe probe menjadi teknik yang ideal karena kemampuannya menginduksi disrupsi sel yang kuat. Selama proses ini, ultrasonik berdaya tinggi menghasilkan gaya kavitasi intens yang menghancurkan dinding sel jamur, sehingga secara efektif melepaskan kandungan intraseluler, termasuk protein, lipid, dan zat gizi lainnya. Hal ini tidak hanya meningkatkan efisiensi ekstraksi, tetapi juga memastikan terjaganya integritas dan sifat fungsional protein.

Penerapan gelombang ultrasonik dalam ekstraksi mikoprotein menawarkan sejumlah keunggulan signifikan. Pertama, teknik ini menghasilkan homogenisasi yang seragam, yang sangat penting untuk mengembangkan beragam produk pangan dengan tekstur dan cita rasa yang berbeda. Baik untuk analog daging, camilan kaya protein, maupun pengganti susu bebas produk susu hewani, ultrasonikasi memungkinkan kualitas mikoprotein yang konsisten, sehingga menjadikannya bahan serbaguna dalam industri pangan. Selain itu, waktu pemrosesan yang singkat dengan teknik ini menghasilkan produktivitas yang lebih tinggi dan konsumsi energi yang lebih rendah, selaras dengan tujuan keberlanjutan produksi pangan modern. Ekstraksi mikoprotein secara ultrasonik tidak hanya memenuhi permintaan konsumen yang terus meningkat akan protein nabati, tetapi juga membuka jalan bagi solusi pangan yang inovatif dan bergizi.

Kinetika pelepasan protein dari Fusarium Venenatum melalui sonikasi dengan penggilingan
sumber: Prakash et al. 2014

Studi Kasus – Pelepasan Mikoprotein secara Ultrasonik

Prakash et al. (2014) meneliti pengaruh ultrasonikasi terhadap pelepasan mikoprotein dari Fusarium Venenatum. Mereka mencapai laju pelepasan protein maksimum sebesar 580μg mikoprotein yang diekstraksi dalam waktu 0,680 min.

Pengaruh sonikasi dengan metode penggilingan terhadap pelepasan protein dari Fusarium venenatum
sumber: Prakash et al. 2014

Mikoprotein

Mikoprotein adalah protein sel tunggal yang terdapat pada jamur. Dengan kandungan protein dan serat yang tinggi, mikoprotein dianggap sebagai sumber asam amino bernilai gizi yang sehat dan berkelanjutan. Mikoprotein biasanya mengandung sekitar 45% protein dan 25% serat berdasarkan berat kering. Mikoprotein kaya akan asam amino esensial dan, dengan komposisi sekitar 41% protein total, memiliki kandungan protein yang serupa dengan spirulina. Hal ini menjadikan mikoprotein sumber protein yang menarik bagi vegetarian dan vegan. Mikoprotein kaya akan serat. Kandungan seratnya terdiri atas sekitar sepertiga kitin (N-asetilglukosamin) dan dua pertiga β-glukan (1,3-glukan dan 1,6-glukan). Dengan kandungan protein dan serat yang tinggi, mikoprotein merupakan sumber pangan yang sehat dan berkelanjutan.
(bandingkan Finnigan et al. 2019)

Ekstraksi Ultrasonik – Prinsip Kerja dan Manfaat

Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada fenomena kavitasi akustik (ultrasonik). Ketika gelombang ultrasonik yang kuat dikopelkan ke dalam cairan atau bubur, siklus tekanan tinggi dan tekanan rendah yang bergantian memampatkan dan mengembangkan cairan, sehingga menciptakan gelembung vakum sangat kecil di dalam medium. Gelembung vakum tersebut membesar selama beberapa siklus tekanan tinggi/tekanan rendah hingga mencapai titik ketika gelembung gas tidak dapat lagi menyerap energi. Pada titik pertumbuhan maksimum, gelembung runtuh ke dalam dengan sangat kuat selama siklus tekanan tinggi. Selama keruntuhan gelembung, terjadi kondisi ekstrem secara lokal, seperti suhu dan tekanan yang sangat tinggi beserta perbedaan tekanan dan suhu yang menyertainya, serta semburan cairan dengan kecepatan hingga 280m/sec. Gaya intens ini melubangi dan memecah dinding sel serta meningkatkan perpindahan massa antara bagian dalam sel dan cairan di sekitarnya. Bahan intraseluler seperti protein, lipid, dan senyawa bioaktif lainnya dipindahkan ke dalam cairan, sehingga dapat dengan mudah dipisahkan untuk proses hilir.

Manfaat Ekstraksi Mikoprotein secara Ultrasonik

Ekstraksi berbantuan ultrasonik (UAE) merupakan teknik yang sangat efisien untuk melepaskan dan mengisolasi bahan intraseluler seperti protein, lipid, dan zat bioaktif (misalnya vitamin dan polifenol). Sonikasi merupakan bentuk intensifikasi proses yang meningkatkan perpindahan massa antara bagian dalam sel dan cairan. Ekstraksi ultrasonik menghasilkan rendemen yang lebih tinggi, waktu pemrosesan yang lebih singkat, kualitas ekstrak yang lebih unggul, serta biaya pemrosesan dan konsumsi energi yang lebih rendah.

Homogenizer Ultrasonik untuk Pemrosesan Mikoprotein

Alat disrupsi sel dan ekstraktor ultrasonik merupakan peralatan yang telah digunakan secara luas di fasilitas pengolahan pangan. Dengan menghasilkan gaya geser tinggi melalui kavitasi, sonikator digunakan untuk mengisolasi senyawa bioaktif dari bahan tumbuhan dan menghomogenkan dua fase atau lebih menjadi campuran yang seragam.
Hielscher Ultrasonics menawarkan beragam sonikator berkinerja tinggi, mulai dari ukuran laboratorium hingga industri.
Sonikator industri Hielscher dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200µm dapat dengan mudah diterapkan secara kontinu dalam pengoperasian 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, tersedia sonotrode ultrasonik yang dibuat sesuai kebutuhan. Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 dengan beban kerja berat dan dalam lingkungan yang menuntut.

Standardisasi Proses dengan Hielscher Ultrasonics

Ekstrak yang digunakan dalam pangan atau produk farmasi harus diproduksi sesuai dengan Praktik Manufaktur yang Baik (GMP) dan mengikuti spesifikasi pemrosesan yang terstandardisasi. Sonikator digital Hielscher Ultrasonics dilengkapi perangkat lunak cerdas yang memudahkan pengaturan dan pengendalian proses sonikasi secara presisi. Pencatatan data otomatis merekam semua parameter proses ultrasonik, seperti energi ultrasonik (energi total dan neto), amplitudo, suhu, dan tekanan (ketika sensor suhu dan tekanan terpasang), beserta cap tanggal dan waktu pada kartu SD bawaan. Hal ini memungkinkan Anda meninjau setiap lot yang diproses secara ultrasonik. Pada saat yang sama, keterulangan hasil dan kualitas produk yang selalu tinggi dapat dipastikan.

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