Produzione migliorata di proteine di insetti con gli ultrasuoni

Gli insetti sono una fonte sostenibile e facile da allevare di proteine e lipidi di alta qualità per l’alimentazione. Per separare le proteine e i lipidi dagli insetti, si utilizza l’estrazione a ultrasuoni come tecnologia altamente efficiente e affidabile. La sonicazione ha dimostrato di garantire elevati tassi di estrazione, alte rese di proteine e lipidi e una rapida lavorazione di ingredienti di insetti di qualità superiore.

Perché estrarre le proteine degli insetti con gli ultrasuoni di potenza?

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 chitina e grassi.
La farina di insetti viene generalmente prodotta macinando gli insetti interi fino a ottenere una polvere, che può contenere una quantità significativa di materiali non digeribili, come chitina, esoscheletri e altri componenti privi di valore nutritivo. L’estratto proteico di insetti, invece, viene generalmente prodotto 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 altamente efficace per ottenere proteine di insetti di alta qualità.
La maggiore concentrazione proteica dell’estratto proteico di insetti consente di fornire più proteine per grammo rispetto alla farina di insetti, rendendolo una fonte proteica più efficiente. Inoltre, la rimozione dei componenti privi di valore nutritivo può rendere l’estratto proteico di insetti più facilmente digeribile e può ridurre il rischio di problemi digestivi negli animali e nelle persone che lo consumano.
Inoltre, l’estratto proteico di insetti può avere un sapore e un odore più delicati rispetto alla farina di insetti, risultando più appetibile per i consumatori. Presenta anche una maggiore versatilità d’impiego, poiché può essere utilizzato come ingrediente in un’ampia gamma di prodotti alimentari e mangimi.
 

Estrazione a ultrasuoni delle proteine di insetti

L’estrazione a ultrasuoni può essere facilmente integrata nella normale lavorazione della farina di insetti e consente di migliorare il prodotto finale. Le proteine di insetti estratte mediante ultrasuoni sono di qualità superiore rispetto alla farina di insetti e offrono valori nutrizionali più elevati, un sapore migliore e migliori proprietà funzionali.

Protocollo generale per l’estrazione delle proteine di insetti mediante un sonicatore a sonda

Protocollo generale per l’estrazione di proteine di grado alimentare dalle larve di mosca soldato mediante una sonda a ultrasuoni:
Materiali e attrezzature:

• Larve di mosca soldato o altre specie di insetti, come larve di tarma della farina (Tenebrio molitor), grilli adulti (Gryllus bimaculatus) e pupe di baco da seta (Bombyx mori) – precedentemente allevati e raccolti
• Sonicatore a sonda
• Frullatore o robot da cucina
• Acqua distillata contenente 9,46 mM di acido ascorbico o un 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 di insetti

1. Preparazione delle larve di insetti:
   • Raccogliere le larve di mosca soldato dal sistema di allevamento.
   • Lavare accuratamente le larve con acqua distillata per rimuovere eventuali residui o impurità.
   • Congelare le larve a -20°C o a una temperatura inferiore per inattivare gli enzimi e preservare la qualità delle proteine.
2. Disgregazione delle larve:
   • Scongelare le larve congelate e trasferirle in un frullatore o robot da cucina.
   • Aggiungere un volume adeguato di acqua distillata o soluzione tampone per ottenere la concentrazione proteica desiderata (ad es., 10% w/v).
   • Frullare o lavorare le larve fino a ottenere una sospensione omogenea.
   • Trasferire la sospensione in un contenitore di vetro o plastica.
3. Sgrassaggio (facoltativo):
   • Lo sgrassaggio della farina di insetti è una fase facoltativa che contribuisce ad aumentare la resa e la qualità delle proteine. Il contenuto di grassi della farina di insetti viene ridotto mediante trattamento con esano. In generale, per la maggior parte degli estratti proteici di insetti destinati al consumo umano, si raccomanda lo sgrassaggio per migliorare la qualità delle proteine. Il processo convenzionale di sgrassaggio con esano richiede molto tempo. La sonicazione può accelerare notevolmente lo sgrassaggio della farina di insetti!
4. Sonicazione:
   • Immergere la sonda del sonicatore, ad es., UIP2000hdT, nella sospensione di larve.
   • Impostare i parametri del sonicatore, ad es., un’ampiezza del 100% e il tempo di sonicazione, in funzione del volume e della sospensione.
   • Applicare onde ultrasoniche alla sospensione di larve mantenendo una temperatura costante per evitare la denaturazione delle proteine.
   • Il processo di sonicazione contribuisce alla disgregazione cellulare e al rilascio delle proteine dalle larve.
   • Monitorare la temperatura durante la sonicazione. I sonicatori Hielscher sono dotati di un sensore di temperatura e di un sistema di controllo della temperatura.
5. Centrifugazione:
   • Dopo la sonicazione, trasferire la sospensione di larve sonicata in provette da centrifuga.
   • Centrifugare le provette a una velocità e per una durata adeguate per separare il surnatante contenente le proteine dai residui solidi e dalle cellule integre.
   • Raccogliere il surnatante, che contiene le proteine estratte, e trasferirlo in un contenitore pulito.
   • Se necessario, ripetere facoltativamente la fase di centrifugazione per rimuovere eventuali particelle solide residue. In alternativa, è possibile utilizzare la filtrazione come tecnica di separazione delle proteine.
6. Analisi e conservazione delle proteine:
   • Eseguire un’analisi delle proteine per valutare la qualità e la composizione delle proteine estratte.
7. Conservazione:
   • Conservare le proteine estratte in contenitori adeguati, in un luogo fresco, asciutto e buio.

 
Gli insetti come fonte alimentare: 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 valorizzati come fonte proteica sana, sostenibile e rispettosa dell’ambiente, utilizzata per alimenti destinati all’uomo, alimenti per animali da compagnia e mangimi per il bestiame. Gli insetti sono ectotermi (il che significa che sono a sangue freddo e non sprecano energia per produrre calore e aumentare la propria temperatura corporea), non richiedono molto spazio e possono essere alimentati utilizzando scarti come substrato di crescita. Questo rende le proteine e i lipidi di insetti una fonte alimentare promettente, che può contribuire a colmare il “divario proteico” che occorre superare per nutrire una popolazione mondiale in crescita e soddisfarne la domanda di nutrienti di alta qualità, soprattutto proteine.
Allevamento di insetti: Gli insetti vengono allevati in appositi allevamenti, dove crescono in contenitori o reattori. Grazie alla loro rapida crescita, richiedono relativamente poche cure, possono essere alimentati con scarti organici e raggiungono rapidamente le dimensioni o la maturità necessarie per la raccolta. In particolare, le larve di mosca, le tarme della farina e i grilli sono facili da allevare. In termini di efficienza, le larve della mosca soldato nera sono riconosciute per la loro eccellente capacità di trasformare gli scarti organici in proteine di alta qualità. Per questo motivo, tra gli allevatori di insetti, la mosca soldato nera è conosciuta anche come la “regina della trasformazione degli scarti”.
 
Fasi di lavorazione della farina di insetti: Quando gli insetti hanno raggiunto le dimensioni o lo stadio desiderati, 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 alcun alimento.
Successivamente, gli insetti vengono cotti e poi essiccati con aria molto calda o riscaldandoli in un contenitore. Il trattamento termico è necessario anche per eliminare i batteri. Infine, gli insetti vengono macinati fino a ottenere una farina secca di insetti (nota anche come farina di insetti). La farina di insetti può essere utilizzata come ingrediente alimentare o additivo nei mangimi per animali. Tuttavia, per raffinare e valorizzare la farina di insetti, vengono estratti gli ingredienti più preziosi, cioè proteine e lipidi. In particolare, le proteine pure di insetti sono apprezzate come ingrediente dall’elevato valore nutritivo, utilizzato nelle barrette proteiche, nelle polveri proteiche e come additivo in numerosi prodotti alimentari, come prodotti da forno, patatine, cracker ecc.
 
Utilizzate estrattori a ultrasuoni a sonda 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 numerose forme di insetti, tra cui mosche, vermi, cimici, grilli e larve. Estraendo proteine di alta qualità dalla farina di insetti, la sonicazione produce ingredienti alimentari funzionali con un profilo nutrizionale superiore.

Vantaggi dell’estrazione a ultrasuoni delle proteine dagli insetti

La sonicazione è ampiamente utilizzata per estrarre e trattare proteine da varie fonti, come quelle vegetali (ad es., soia, riso, colza, girasole, semi di zucca ecc.), lattiero-casearie (ad es., concentrato di proteine del siero di latte (WPC), proteine del siero di latte, retentati di proteine del latte, caseinato di calcio), alghe (ad es., alghe marine), prodotti ittici (ad es., sottoprodotti del pesce e scarti di prodotti ittici) e insetti (ad es., vermi, larve, mosche, larve di mosca, coleotteri, grilli, scarafaggi ecc.).
In quanto tecnologia di estrazione altamente efficiente ed ecologica, l’estrazione a ultrasuoni delle proteine di insetti ha trovato impiego nella produzione di polveri proteiche, idrolizzati e isolati di insetti. Grazie all’elevata affidabilità e ripetibilità del processo e all’aumento lineare della scala produttiva, la sonicazione viene utilizzata per estrarre proteine dagli insetti, modificare le strutture proteiche e migliorare le proprietà fisico-chimiche delle proteine.
Ad esempio, Mintha et al. (2020) hanno applicato l’estrazione a ultrasuoni alle larve di mosca soldato nera (H. illucens). Riferiscono che la sonicazione ha migliorato la struttura proteica, modificato la funzionalità delle proteine e, di conseguenza, apportato benefici alla produzione di proteine / idrolizzati di H. illucens. In particolare, la sonicazione ha aumentato il potenziale zeta, la disperdibilità e i valori dei gruppi tiolici. Inoltre, la torbidità e le dimensioni delle particelle proteiche sono diminuite dopo la sonicazione. La sonicazione ha aumentato significativamente la luminosità (L*) degli isolati proteici di x ¯ 7,46% rispetto al controllo non sonicato.

Sonicatori ad alte prestazioni per la lavorazione delle proteine di insetti

L’estrazione e l’omogeneizzazione a ultrasuoni sono una tecnologia di lavorazione affidabile, che facilita e accelera la produzione di proteine di insetti di alta qualità. La gamma di Hielscher Ultrasonics comprende tutte le soluzioni, dai sonicatori compatti da laboratorio ai sistemi di estrazione industriali. Noi di Hielscher possiamo quindi offrirvi il sonicatore più adatto alla capacità di trattamento prevista per il vostro processo. Il nostro personale, con molti anni di esperienza, vi assisterà dalle prove di fattibilità e dall’ottimizzazione del processo fino all’installazione del vostro sistema a ultrasuoni per la produzione finale.
L’ingombro ridotto dei nostri estrattori a ultrasuoni e la versatilità delle loro opzioni di installazione consentono di integrarli anche in impianti per la lavorazione delle proteine di insetti con poco spazio disponibile. I processori a ultrasuoni sono installati in tutto il mondo in impianti per la produzione di alimenti e integratori alimentari, nonché per la produzione di alimenti per animali da compagnia e mangimi per il bestiame. Inoltre, i miscelatori a ultrasuoni ad alto taglio sono ideali per incorporare le proteine di insetti nelle formulazioni di prodotti alimentari destinati all’uomo, di alimenti per animali da compagnia e di mangimi per animali da allevamento.

Hielscher Ultrasonics – Apparecchiature di estrazione sofisticate

La gamma di prodotti Hielscher Ultrasonics comprende l’intera gamma di estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni, dalla piccola alla grande scala. Gli accessori aggiuntivi consentono di assemblare facilmente la configurazione del dispositivo a ultrasuoni più adatta al vostro processo per le proteine di insetti. La configurazione a ultrasuoni ottimale dipende dalla capacità prevista, dal volume, dalla materia prima, dal processo batch o in linea e dai tempi disponibili.

Estrazione a ultrasuoni dagli insetti – Lavorazione batch e in linea

I sonicatori Hielscher possono essere utilizzati per la lavorazione batch e a flusso continuo. La lavorazione batch a ultrasuoni è ideale per le prove di processo, l’ottimizzazione e la produzione su piccola e media scala. Per produrre grandi volumi di proteine di insetti, la lavorazione in linea può risultare più vantaggiosa. Sebbene la lavorazione batch richieda soltanto una configurazione molto semplice, comporta un maggiore impiego di tempo e manodopera. Un processo di miscelazione continua in linea richiede una configurazione sofisticata – costituita da una pompa, tubi flessibili o rigidi e serbatoi –, ma è più efficiente, più rapido e richiede significativamente meno manodopera. Hielscher Ultrasonics dispone della configurazione di estrazione più adatta al vostro volume di estrazione e ai vostri obiettivi di processo.

Estrattori a ultrasuoni per ogni capacità produttiva

La gamma di prodotti Hielscher Ultrasonics copre l’intero spettro dei processori a ultrasuoni, dai sonicatori compatti da laboratorio ai sistemi da banco e pilota, fino ai processori a ultrasuoni completamente industriali in grado di trattare carichi di camion ogni ora. La gamma completa di prodotti ci consente di offrirvi l’estrattore a ultrasuoni più adatto alla vostra materia prima, alla capacità di trattamento del vostro processo e ai vostri obiettivi di produzione.
I sistemi a ultrasuoni da banco sono ideali per le prove di fattibilità e l’ottimizzazione del processo. L’aumento lineare della scala produttiva, basato su parametri di processo consolidati, rende molto semplice aumentare le capacità di trattamento, passando da piccoli lotti alla produzione interamente commerciale. L’aumento della scala può essere effettuato installando un’unità di estrazione a ultrasuoni più potente oppure raggruppando più sonicatori in parallelo. Con UIP16000, Hielscher offre l’estrattore a ultrasuoni più potente al mondo.

Ampiezze controllabili con precisione per risultati ottimali

Tutti i sonicatori Hielscher sono controllabili con precisione e rappresentano quindi strumenti affidabili per la 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 delicata e impostazioni di ampiezza inferiori, mentre i grilli e gli insetti con un esoscheletro spesso richiedono una sonicazione ad ampiezze maggiori per rilasciare i nutrienti desiderati. Tutti i processori Hielscher Ultrasonics consentono di impostare con precisione l’ampiezza. I sonotrodi e gli amplificatori di ampiezza sono accessori che consentono di modificare l’ampiezza in un intervallo ancora più ampio. I processori a ultrasuoni industriali Hielscher possono erogare ampiezze molto elevate e fornire l’intensità ultrasonica necessaria per applicazioni impegnative. È possibile operare facilmente e in modo continuo con ampiezze fino a 200µm, 24/7.
Le impostazioni precise dell’ampiezza e il monitoraggio permanente dei parametri del processo a ultrasuoni tramite software intelligente vi consentono di trattare i vostri semi nelle condizioni ultrasoniche più efficaci. Sonicazione ottimale per i migliori risultati di estrazione!
La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente il funzionamento 24/7 in condizioni gravose e in ambienti impegnativi. Questo rende le apparecchiature a ultrasuoni Hielscher uno strumento di lavoro affidabile che soddisfa le vostre esigenze di estrazione.

Prove di processo semplici e prive di rischi

I processi a ultrasuoni possono essere trasferiti a una scala maggiore in modo completamente lineare. Ciò significa che ogni risultato ottenuto con un sonicatore da laboratorio o da banco può essere riprodotto su scala maggiore ottenendo esattamente lo stesso risultato e utilizzando esattamente gli stessi parametri di processo. Questo rende la sonicazione ideale per prove di fattibilità prive di rischi, per l’ottimizzazione del processo e per la successiva implementazione nella produzione commerciale. Contattateci per scoprire come la sonicazione può aumentare la vostra produzione di proteine di insetti!

Massima qualità – Progettati e prodotti in Germania

In quanto azienda di proprietà e a gestione familiare, Hielscher attribuisce la massima priorità agli standard qualitativi dei propri processori a ultrasuoni. Tutti i sonicatori vengono progettati, prodotti e accuratamente collaudati presso la nostra sede centrale a Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza e l’affidabilità delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher ne fanno strumenti instancabili per la vostra produzione. Il funzionamento 24/7 a pieno carico e in ambienti impegnativi è una caratteristica naturale dei miscelatori ad alte prestazioni Hielscher.

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: