Miglioramento della produzione di proteine di insetti con gli ultrasuoni

Gli insetti sono una fonte sostenibile e facile da coltivare di proteine e lipidi di alta qualità nutrizionale. Per separare le proteine e i lipidi dagli insetti, si ricorre all'estrazione a ultrasuoni, una tecnologia altamente efficiente e affidabile. È stato dimostrato che gli ultrasuoni garantiscono alti tassi di estrazione, un'elevata resa in proteine e lipidi e una rapida lavorazione di ingredienti di prima qualità a base di insetti.

Perché estrarre le proteine degli insetti con gli ultrasuoni?

L'estratto proteico di insetti è generalmente considerato di qualità superiore rispetto alla farina di insetti perché contiene una percentuale maggiore di proteine e una percentuale minore di altri materiali indesiderati come la chitina e i grassi.
La farina di insetti si ottiene tipicamente macinando gli insetti interi in una polvere, che può contenere una quantità significativa di materiali indigeribili come chitina, esoscheletri e altri componenti non nutritivi. Al contrario, l'estratto proteico di insetti viene tipicamente realizzato estraendo le proteine dagli insetti, ottenendo così un prodotto proteico più puro e concentrato. L'estrazione a ultrasuoni si è dimostrata una tecnica di produzione molto efficace per ottenere proteine di insetti di alta qualità.
La maggiore concentrazione di proteine nell'estratto proteico di insetti significa che può fornire più proteine per grammo rispetto alla farina di insetti, rendendola una fonte proteica più efficiente. Inoltre, la rimozione dei componenti non nutritivi rende l'estratto proteico di insetti più facilmente digeribile e può ridurre il rischio di problemi digestivi negli animali e negli esseri umani che lo consumano.
Inoltre, l'estratto di proteine di insetti può avere un sapore e un odore più delicato rispetto alla farina di insetti, rendendolo più attraente per i consumatori. Ha anche un'applicazione più versatile, in quanto può essere utilizzato come ingrediente in un'ampia gamma di prodotti alimentari e mangimi.
 

Estrazione a ultrasuoni delle proteine degli insetti

L'estrazione a ultrasuoni può essere facilmente implementata nella normale lavorazione delle farine di insetti e consente di migliorare il prodotto finale. Le proteine di insetti estratte con ultrasuoni sono di qualità superiore rispetto alle farine di insetti e offrono valori nutrizionali più elevati, un sapore migliore e migliori funzionalità.

Protocollo generale per l'estrazione di proteine di insetti con un ultrasuonatore a sonda

protocollo generale per l'estrazione di proteine alimentari da larve di mosca soldato utilizzando una sonda a ultrasuoni:
Materiali e attrezzature:

• Larve di mosca soldato o altre specie di insetti come larve di baco da pasto (Tenebrio molitor), adulti di grillo (Gryllus bimaculatus) e pupe di baco da seta (Bombyx mori) – precedentemente coltivati e raccolti
• Ultrasuonatore a sonda
• Frullatore o robot da cucina
• Acqua distillata contenente acido ascorbico 9,46 mM o altro solvente a scelta
• centrifuga
• Contenitori di vetro o plastica
• Carta da filtro o filtri a rete

Istruzioni passo-passo per l'estrazione delle proteine degli insetti

1. Preparazione delle larve di insetto:
   • Raccogliere le larve di mosca soldato dal sistema di allevamento.
   • Lavare accuratamente le larve con acqua distillata per rimuovere eventuali detriti o impurità.
   • Congelare le larve a -20°C o meno per disattivare gli enzimi e preservare la qualità delle proteine.
2. Interruzione larvale:
   • Scongelare le larve congelate e trasferirle in un frullatore o in un robot da cucina.
   • Aggiungere un volume adeguato di acqua distillata o di soluzione tampone per ottenere la concentrazione proteica desiderata (ad esempio, 10% p/v).
   • Mescolare o lavorare le larve fino a ottenere un impasto omogeneo.
   • Trasferire l'impasto in un contenitore di vetro o di plastica.
3. Sgrassatura (facoltativa):
   • La sgrassatura della farina di insetti è una fase opzionale che contribuisce ad aumentare la resa proteica e la qualità. Il contenuto di grassi della farina di insetti viene ridotto mediante trattamento con esano. In generale, per la maggior parte degli estratti di proteine di insetti destinati al consumo umano, si raccomanda la sgrassatura per migliorare la qualità delle proteine. Il processo convenzionale di sgrassatura con esano richiede molto tempo. Gli ultrasuoni possono accelerare notevolmente la sgrassatura della farina di insetti!
4. Ultrasuoni:
   • Immergere la sonda dell'ultrasuonatore, ad esempio UIP2000hdT, nel liquame larvale.
   • Impostare i parametri dell'ultrasuonatore, ad esempio l'ampiezza del 100% e il tempo di sonicazione in base al volume e al liquame.
   • Applicare gli ultrasuoni all'impasto larvale mantenendo una temperatura costante per evitare la denaturazione delle proteine.
   • Il processo di ultrasuoni aiuta a disgregare le cellule e a liberare le proteine dalle larve.
   • Monitoraggio della temperatura durante la sonicazione. Gli ultrasuonatori Hielscher sono dotati di un sensore di temperatura e di un controllo della temperatura.
5. Centrifugazione:
   • Dopo l'ultrasuonizzazione, trasferire il liquame larvale sonicato in provette da centrifuga.
   • Centrifugare le provette a velocità e durata adeguate per separare il surnatante contenente le proteine dai detriti solidi e dalle cellule non rotte.
   • Raccogliere il surnatante, che contiene le proteine estratte, e trasferirlo in un contenitore pulito.
   • Se necessario, ripetere la fase di centrifugazione per rimuovere le particelle solide rimaste. In alternativa, è possibile utilizzare la filtrazione come tecnica di separazione delle proteine.
6. Analisi e conservazione delle proteine:
   • Eseguire l'analisi delle proteine per valutare la qualità e la composizione delle proteine estratte.
7. Stoccaggio:
   • Conservare le proteine estratte in contenitori adeguati in un luogo fresco, asciutto e buio.

 
Insetti come fonte di cibo: Insetti come grilli, vermi, mosche e larve sono ricchi di proteine. Per soddisfare la crescente domanda di proteine di alta qualità, gli insetti sono stati apprezzati come fonte proteica sana, sostenibile e rispettosa dell'ambiente, utilizzata per l'alimentazione umana, per gli animali domestici e per il bestiame. Gli insetti sono ectotermi (cioè a sangue freddo e non sprecano energia per produrre calore e aumentare la temperatura corporea), non richiedono molto spazio e possono essere alimentati utilizzando i rifiuti come substrato di crescita. Ciò rende le proteine e i lipidi degli insetti una promettente fonte alimentare, che può contribuire a colmare il "gap proteico", che deve essere colmato per nutrire una popolazione mondiale in aumento e la sua domanda di nutrienti di alta qualità, in particolare di proteine.
Allevamento di insetti: Gli insetti sono allevati nelle fattorie degli insetti, dove vengono coltivati in contenitori o reattori. Il vantaggio di essere organismi a crescita rapida è che richiedono cure relativamente ridotte, possono essere alimentati con rifiuti organici e vengono coltivati rapidamente fino a raggiungere le dimensioni del raccolto o la maturazione. Soprattutto le larve di mosca, i vermi da pasto e i grilli sono facili da allevare. Per quanto riguarda l'efficienza, la larva della mosca soldato nera è riconosciuta per la sua eccellente trasformazione dei rifiuti organici in proteine di alta qualità. per questo motivo la mosca soldato nera è anche conosciuta come "regina della trasformazione dei rifiuti" tra gli insettologi.
 
Fasi di lavorazione della farina di insetti: Quando gli insetti hanno raggiunto la dimensione o lo stadio desiderato, vengono raccolti. Ciò significa che sono pronti per essere trasformati in ingredienti alimentari. Prima della lavorazione, gli insetti vengono lavati in acqua, setacciati e conservati vivi a 4℃ per circa un giorno senza alcuna alimentazione.
In seguito, gli insetti vengono cotti e poi essiccati con aria molto calda o riscaldati in un contenitore. Il trattamento termico è necessario anche per uccidere i batteri. Infine, gli insetti vengono macinati per ottenere una farina di insetti secca (nota anche come farina di insetti). La farina di insetti può essere utilizzata come ingrediente alimentare o come additivo nei mangimi. Tuttavia, per raffinare e migliorare la farina di insetti, si estraggono gli ingredienti più preziosi, ossia le proteine e i lipidi. Le proteine di insetto, in particolare, sono apprezzate come ingrediente altamente nutritivo, utilizzato in barrette proteiche, polveri proteiche e come additivo in molti prodotti alimentari come prodotti da forno, patatine, cracker, ecc.
 
Utilizzate estrattori a ultrasuoni per produrre proteine di insetti di alta qualità!
 
Estrazione a ultrasuoni di proteine di alta qualità dagli insetti:
L'estrazione a ultrasuoni viene utilizzata per produrre polveri proteiche, idrolizzati e isolati proteici da molte forme di insetti, tra cui mosche, vermi, cimici, grilli e larve. Estraendo proteine di alta qualità dalle farine di insetti, l'ultrasuoni produce ingredienti alimentari funzionali con un profilo nutrizionale superiore.

Vantaggi dell'estrazione di proteine dagli insetti con gli ultrasuoni

L'ultrasuonoterapia è ampiamente applicata per estrarre e trattare le proteine da varie fonti come quelle botaniche (ad esempio, da soia, riso, colza, girasole, semi di zucca ecc.), lattiero-casearie (ad esempio, proteine concentrate del siero di latte (WPC), proteine del siero di latte, retentati di proteine del latte, caseinato di calcio), alghe (ad esempio, alghe), frutti di mare (ad esempio, sottoprodotti di pesce e rifiuti di pesce) e insetti (ad esempio, vermi, larve, mosche, vermi, scarafaggi, grilli, scarafaggi ecc.).
Come tecnologia di estrazione altamente efficiente ed ecologica, l'estrazione a ultrasuoni di proteine di insetti ha trovato il suo posto nella produzione di polveri, idrolizzati e isolati di proteine di insetti. Grazie all'elevata affidabilità del processo, alla ripetibilità e alla scalabilità lineare, gli ultrasuoni vengono utilizzati per estrarre le proteine dagli insetti, per modificare le strutture proteiche e per migliorare le proprietà fisico-chimiche delle proteine.
Ad esempio, Mintha et al. (2020) hanno applicato l'estrazione a ultrasuoni a larve di mosca soldato nera (H. illucens). Riferiscono che la sonicazione ha migliorato la struttura proteica, alterato la funzionalità delle proteine e quindi favorito la produzione di proteine/idrolisati di H. illucens. In particolare, il potenziale zeta, la disperdibilità e i valori dei tioli sono stati aumentati con gli ultrasuoni. Inoltre, la torbidità e la dimensione delle particelle delle proteine sono diminuite dopo la sonicazione. L'ultrasonicazione ha aumentato significativamente la luminosità (L*) degli isolati proteici di x ¯ 7,46% rispetto al controllo non sonicato.

Ultrasuonatori ad alte prestazioni per la lavorazione delle proteine degli insetti

L'estrazione e l'omogeneizzazione a ultrasuoni è una tecnologia di lavorazione affidabile, che facilita e accelera la produzione di proteine di insetti di alta qualità. Il portafoglio di Hielscher Ultrasonics copre l'intera gamma, dagli ultrasuoni compatti da laboratorio ai sistemi di estrazione industriali. In questo modo, Hielscher è in grado di offrirvi l'ultrasuonatore più adatto alla capacità di processo prevista. Il nostro personale di lunga esperienza vi assisterà dai test di fattibilità e dall'ottimizzazione del processo fino all'installazione del vostro sistema a ultrasuoni a livello di produzione finale.
L'ingombro ridotto dei nostri estrattori a ultrasuoni e la loro versatilità nelle opzioni di installazione li rendono adatti anche a impianti di lavorazione delle proteine di insetti con spazi ridotti. I processori a ultrasuoni sono installati in tutto il mondo in impianti di produzione di alimenti e integratori alimentari, nonché per la produzione di mangimi per animali domestici e da reddito. Inoltre, i miscelatori ad alto taglio a ultrasuoni sono ideali per formulare le proteine degli insetti in prodotti alimentari per l'uomo e in alimenti per animali da compagnia e mangimi per animali da allevamento.

Hielscher Ultrasonics – Apparecchiature di estrazione sofisticate

Il portafoglio prodotti di Hielscher Ultrasonics copre l'intera gamma di estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni, dalla piccola alla grande scala. Gli accessori aggiuntivi consentono di assemblare facilmente la configurazione di dispositivi a ultrasuoni più adatta al vostro processo di produzione di proteine di insetti. La configurazione ottimale degli ultrasuoni dipende dalla capacità prevista, dal volume, dalla materia prima, dal processo in batch o in linea e dalla tempistica.

Estrazione di insetti a ultrasuoni – Elaborazione in batch e in linea

Gli ultrasuonatori Hielscher possono essere utilizzati per il trattamento batch e continuo a flusso continuo. Il trattamento batch a ultrasuoni è ideale per la verifica e l'ottimizzazione del processo e per la produzione di piccole e medie dimensioni. Per la produzione di grandi volumi di proteine di insetti, il trattamento in linea potrebbe essere più vantaggioso. Sebbene il dosaggio richieda solo un'impostazione molto semplice, è più dispendioso in termini di tempo e manodopera. Un processo di miscelazione continua in linea richiede un'impostazione sofisticata – che consiste in una pompa, tubi o tubazioni e serbatoi -, ma è più efficiente, più veloce e richiede molta meno manodopera. Hielscher Ultrasonics ha l'impianto di estrazione più adatto al vostro volume di estrazione e agli obiettivi del processo.

Estrattori a ultrasuoni per ogni capacità di prodotto

La gamma di prodotti Hielscher Ultrasonics copre l'intero spettro dei processori a ultrasuoni, dagli ultrasuoni compatti da laboratorio ai sistemi da banco e pilota, fino ai processori a ultrasuoni completamente industriali con la capacità di lavorare carichi di camion all'ora. L'intera gamma di prodotti ci permette di offrirvi l'estrattore a ultrasuoni più adatto alle vostre materie prime, alla capacità di processo e agli obiettivi di produzione.
I sistemi da banco a ultrasuoni sono ideali per le prove di fattibilità e l'ottimizzazione dei processi. Lo scale-up lineare basato sui parametri di processo stabiliti rende molto facile aumentare le capacità di lavorazione da lotti più piccoli alla produzione commerciale completa. L'up-scaling può essere effettuato installando un'unità di estrazione a ultrasuoni più potente o raggruppando più ultrasuoni in parallelo. Con il modello UIP16000, Hielscher offre l'estrattore a ultrasuoni più potente al mondo.

Ampiezze controllabili con precisione per risultati ottimali

Tutti gli ultrasonici Hielscher sono controllabili con precisione e quindi affidabili nella produzione. L'ampiezza è uno dei parametri di processo cruciali che influenzano l'efficienza e l'efficacia dell'estrazione a ultrasuoni dei nutrienti dagli insetti.
Il materiale di insetti come larve e mosche richiede una sonicazione più blanda e impostazioni di ampiezza più basse, mentre grilli e insetti con un guscio spesso di esoscheletro richiedono una sonicazione ad ampiezze più elevate per rilasciare i nutrienti mirati. Tutti i processori Hielscher Ultrasonics consentono di impostare con precisione l'ampiezza. I sonotrodi e le trombe di rinforzo sono accessori che consentono di modificare l'ampiezza in un intervallo ancora più ampio. I processori industriali a ultrasuoni Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate e di fornire l'intensità ultrasonica richiesta per le applicazioni più complesse. Ampiezze fino a 200 µm possono essere facilmente gestite in modo continuo, 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Le impostazioni precise dell'ampiezza e il monitoraggio permanente dei parametri del processo a ultrasuoni tramite un software intelligente consentono di trattare i semi con le condizioni ultrasoniche più efficaci. Sonicazione ottimale per i migliori risultati di estrazione!
La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni di lavoro gravose e in ambienti difficili. Questo fa delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher uno strumento di lavoro affidabile che soddisfa le vostre esigenze di estrazione.

Test di processo facili e senza rischi

I processi a ultrasuoni possono essere scalati in modo completamente lineare. Ciò significa che ogni risultato ottenuto con un ultrasuonatore da laboratorio o da banco può essere scalato esattamente allo stesso risultato utilizzando gli stessi parametri di processo. Ciò rende l'ultrasonicazione ideale per la verifica di fattibilità senza rischi, l'ottimizzazione dei processi e la successiva implementazione nella produzione commerciale. Contattateci per sapere come la sonicazione può aumentare la vostra produzione di proteine di insetti!

Massima qualità – Progettato e prodotto in Germania

In quanto azienda a conduzione familiare, Hielscher dà priorità ai più alti standard di qualità per i suoi processori a ultrasuoni. Tutti gli ultrasuonatori sono progettati, prodotti e testati a fondo nella nostra sede centrale di Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza e l'affidabilità delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher ne fanno un cavallo di battaglia nella vostra produzione. Il funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, a pieno carico e in ambienti difficili è una caratteristica naturale dei miscelatori ad alte prestazioni Hielscher.

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori: