Estrazione delle proteine dalla lenticchia d’acqua
La lenticchia d’acqua (Lemna minor) è una pianta acquatica a crescita rapida, ricca di proteine e di altri composti nutrizionali. L’estrazione a ultrasuoni viene utilizzata come tecnologia di trattamento altamente efficiente e affidabile per liberare proteine, lipidi e fitonutrienti dalla lenticchia d’acqua. La sonicazione consente un trattamento semplice e rapido della lenticchia d’acqua per ottenere prodotti di qualità alimentare.
La lenticchia d’acqua per scopi nutrizionali
La lenticchia d’acqua (genere Lemna), una pianta acquatica con fiori, è la più piccola pianta da fiore conosciuta. Nota anche come Wolffia, lenticchia d’acqua o lente d’acqua, cresce in ambienti di acqua dolce ed è presente in tutto il mondo. Tra i generi delle lenticchie d’acqua sono noti Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella e Wolffia, con varie specie. Poiché la pianta Lemna cresce rapidamente ed è in grado di raddoppiare le proprie dimensioni ogni giorno, la lenticchia d’acqua ha suscitato l’interesse di scienziati e ingegneri alimentari che operano nei settori della nutrizione, della sicurezza alimentare e degli alimenti funzionali. In alcune parti del Sud-est asiatico, la lenticchia d’acqua è nota da molto tempo per la sua densità nutrizionale ed è soprannominata “polpetta vegetale” per il suo elevato contenuto proteico (oltre il 45% della massa secca). La lenticchia d’acqua offre un profilo proteico completo (come le uova di gallina), contenente tutti i nove amminoacidi essenziali e i sei amminoacidi condizionatamente essenziali.
Estrattore a ultrasuoni UIP4000hdT per l’estrazione continua di proteine, lipidi e fitonutrienti da materie prime vegetali come la lenticchia d’acqua.
Lipidi e proteine dalla lenticchia d’acqua
La lenticchia d’acqua contiene il 20–35% di proteine, il 4–7% di grassi e il 4–10% di amido sul peso secco. È interessante osservare che la distribuzione degli amminoacidi nella lenticchia d’acqua è vicina alle raccomandazioni dell’OMS, con, ad esempio, il 4,8% di lisina, il 2,7% di metionina e cisteina e il 7,7% di fenilalanina e tirosina. Il contenuto di acidi grassi polinsaturi era compreso tra il 48 e il 71% e l’elevato contenuto di acidi grassi n3 determinava un rapporto n6/n3 favorevole, pari a 0,5 o inferiore.” (Appenroth et al. 2017)
Immagini SEM di campioni di lenticchia d’acqua: la fila superiore mostra le cellule intatte dei campioni di controllo di lenticchia d’acqua
La fila inferiore mostra campioni di lenticchia d’acqua sottoposti a estrazione con il sonicatore UP400ST. Le cellule mostrano un’evidente disgregazione meccanica dovuta alla sonicazione.
Studio e immagini: ©2023 Inguanez et. al.
Estrazione a ultrasuoni della lenticchia d’acqua
L’estrazione a ultrasuoni viene utilizzata per estrarre i composti della lenticchia d’acqua, in particolare proteine e lipidi destinati a prodotti alimentari. La farina proteica di Lemna e i lipidi di Lemna vengono liberati e isolati in modo efficiente dalla pianta acquatica lenticchia d’acqua.
Come si applica la sonicazione all’estrazione della lenticchia d’acqua?
Dopo la raccolta della Lemna, l’acqua in eccesso viene rimossa (ad esempio mediante centrifugazione). Per l’estrazione a ultrasuoni è preferibile una sospensione ricca di biomassa (ossia con un’elevata concentrazione di Lemna), poiché rende più efficiente il processo a ultrasuoni. La sospensione di lenticchia d’acqua può essere costituita da lenticchia d’acqua e acqua oppure da un altro solvente a scelta. Questa sospensione viene quindi alimentata in un reattore a ultrasuoni, dove la cavitazione acustica disgrega la matrice cellulare e libera i composti intracellulari nel mezzo di estrazione a base di acqua o solvente.
- Elevata efficienza
- Rese elevate
- Condizioni blande e non termiche
- Trattamento rapido
- Qualità superiore dell’estratto
- Sicurezza
- Facilità d’uso
Estrattori a ultrasuoni UIP2000hdT
Scegliete il solvente di estrazione
L’estrazione a ultrasuoni è compatibile con (quasi) ogni tipo di solvente. In ambito di ricerca, i composti della lenticchia d’acqua sono stati estratti utilizzando solventi come il solvente polare etanolo, nonché varie miscele di solventi non polari, tra cui metanolo-etanolo, cloroformio-etanolo, esano-etanolo, etere dietilico-etanolo ed etere di petrolio-etanolo, con diversi rapporti volumetrici.
Il solvente appropriato, in combinazione con il trattamento a ultrasuoni, intensifica il rilascio di fitonutrienti dalla biomassa di lenticchia d’acqua. Il trattamento a ultrasuoni omogeneizza e disgrega le strutture cellulari vegetali, provocando la disgregazione e la disintegrazione cellulare. L’estrazione a ultrasuoni è ampiamente utilizzata per la produzione di estratti vegetali, fungini e algali.
Il meccanismo dell’estrazione a ultrasuoni
Gli ultrasuoni di potenza accoppiati a liquidi o sospensioni producono effetti ad alta intensità energetica, come cavitazione acustica, taglio e vibrazione. Questi effetti degli ultrasuoni di potenza vengono applicati con successo per disintegrare e distruggere le strutture cellulari. Inoltre, la sonicazione rompe i legami molecolari di lipidi, proteine e carboidrati, così che i macronutrienti e i composti fitochimici di interesse vengano liberati dall’interno delle cellule della materia prima vegetale, ad esempio la lenticchia d’acqua. In questo modo, il trattamento a ultrasuoni intensifica l’estrazione e ne riduce considerevolmente la durata.
Estrattori a ultrasuoni per proteine e lipidi della lenticchia d’acqua
I sistemi di estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni di Hielscher Ultrasonics vengono utilizzati in tutto il mondo per la ricerca e lo sviluppo e per la produzione su piccola e media scala, fino alla produzione su scala commerciale completa. Gli estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni intensificano il processo di estrazione e aumentano la resa e l’efficienza complessiva della produzione di estratti di alta qualità. Hielscher Ultrasonics offre apparecchiature di estrazione per qualsiasi volume / capacità di processo. Con oltre 25 anni di esperienza nell’estrazione da materie prime vegetali, Hielscher Ultrasonics è il vostro partner di fiducia per l’estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni!
La sonicazione favorisce l’estrazione di proteine e lipidi dalla lenticchia d’acqua
Sonicatori all’avanguardia e ad alte prestazioni per l’estrazione della lenticchia d’acqua
Le funzionalità intelligenti dei sonicatori Hielscher sono progettate per garantire un funzionamento affidabile, risultati riproducibili e facilità d’uso. Le impostazioni operative sono facilmente accessibili e regolabili tramite un menu intuitivo, accessibile dal display digitale tattile a colori e tramite controllo remoto via browser. Tutte le condizioni di trattamento, quali energia netta, energia totale, ampiezza, tempo, pressione e temperatura, vengono quindi registrate automaticamente su una scheda SD integrata. Ciò consente di riesaminare e confrontare i precedenti cicli di sonicazione e di ottimizzare il processo di estrazione della lenticchia d’acqua per ottenere la massima efficienza.
I sistemi Hielscher Ultrasonics vengono utilizzati in tutto il mondo per la produzione di estratti vegetali di alta qualità. I sonicatori industriali Hielscher possono operare agevolmente ad ampiezze elevate in funzionamento continuo (24/7/365). Con sonotrodi standard (sonde / corni a ultrasuoni) è possibile generare agevolmente e in modo continuo ampiezze fino a 200µm. Per ampiezze ancora maggiori sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Grazie alla loro robustezza e alla ridotta manutenzione, i nostri sistemi di estrazione a ultrasuoni vengono comunemente installati per applicazioni gravose e in ambienti impegnativi.
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La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:
| Volume del lotto | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|
| da 1 a 500mL | da 10 a 200mL/min | UP100H |
| da 10 a 2000mL | da 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| da 0,1 a 20L | da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| da 10 a 100L | da 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | da 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | superiore | gruppo di UIP16000 |
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Letteratura / Riferimenti
- Mirón-Mérida, Vicente; Soria-Hernández, Cintya; Richards-Chávez, Alejandro; Ochoa-García, Juan; Rodríguez-López, Jorge; Chuck-Hernandez, Cristina (2024): The Effect of Ultrasound on the Extraction and Functionality of Proteins from Duckweed (Lemna minor). Molecules 29, 2024.
- Inguanez, L.; Zhu, X.; de Oliveira Mallia, J.; Tiwari, B.K.; Valdramidis, V.P. (2023): Extractions of Protein-Rich Alaria esculenta and Lemna minor by the Use of High-Power (Assisted) Ultrasound. Sustainability 2023, 15, 8024.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Klaus-J. Appenroth, K. Sowjanya Sree, Volker Böhm, Simon Hammann, Walter Vetter, Matthias Leiterer, Gerhard Jahreis (2017): Nutritional value of duckweeds (Lemnaceae) as human food. Food Chemistry, Volume 217, 2017. 266-273.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni, dalla scala di laboratorio alla scala industriale.