Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Estrazione ultrasonica di micoproteina

Le micoproteine sono proteine derivate da funghi prodotte per il consumo umano, utilizzate principalmente per preparare sostituti della carne o "carne finta". L'estrazione e l'omogeneizzazione ad ultrasuoni è un metodo altamente efficiente per liberare le micoproteine dal fungo ottenendo rendimenti proteici molto elevati in un breve tempo di lavorazione.

Mycoprotein

La micoproteina è una singola proteina cellulare presente nei funghi. Offrendo un'elevata quantità di proteine e fibre, la micoproteina è considerata una fonte sana e sostenibile di amminoacidi nutrizionalmente preziosi. La micoproteina contiene tipicamente circa il 45% di proteine e il 25% di fibre in peso secco. La micoproteina è ricca di aminoacidi essenziali e con una composizione di circa il 41% di proteine totali offre un contenuto proteico simile alla spirulina. Questo rende la micoproteina una fonte proteica interessante per vegetariani e vegani. La micoproteina è ricca di fibre. Il suo contenuto di fibre comprende circa un terzo di chitina (N-acetilglucosamina) e due terzi di β-glucani (1,3-glucano e 1,6-glucano). Offrendo un elevato contenuto di proteine e fibre, la micoproteina è una fonte alimentare sana e sostenibile.
(cfr. Finnigan et al. 2019)

Estrazione ultrasonica di micoproteine

Per produrre micoproteine, le specie di funghi commestibili sono coltivate e coltivate in bioreattori. Ciò significa che la proteina è intrappolata nelle specie di funghi, ad esempio il Fusarium venenatum. Per liberare la micoproteina è necessaria una potente tecnica di estrazione e distruzione cellulare che lisi il fungo. Durante la lisi, le pareti cellulari del microrganismo vengono perturbate e spezzate in modo da liberare il materiale intracellulare come proteine, lipidi e altri nutrienti. L'ultrasonicizzazione è una tecnica consolidata utilizzata nella produzione alimentare e nella biotecnologia per interrompere le cellule e i tessuti e per estrarre composti preziosi. Inoltre, l'omogeneizzazione uniforme ottenuta con l'ultrasonizzazione rende facile trasformare le micoproteine in prodotti alimentari innovativi con varie consistenze, sapori e usi, tra cui analoghi della carne, snack ricchi di proteine, sostituti del latte senza latte e dessert.

Ultrasound assisted extraction is used to isolate mycoprotein from fungus species

Cinetica del rilascio di proteine da Fusarium Venenatum per sonicazione con macinazione
fonte: Prakash et al. 2014

Caso di studio – Rilascio ultrasonico di micoproteine

Prakash et al. (2014) hanno studiato gli effetti dell'ecografia sul rilascio di micoproteine da Fusarium Venenatum. Hanno raggiunto un tasso massimo di rilascio di proteine K di 0,680 min con 580μg di micoproteine estratte.

Ultrasonically assisted extraction is used to isolate mycoprotein from fungus species

Effetto della sonicazione con metodo di macinazione sul rilascio di proteine di Fusarium venenatum
fonte: Prakash et al. 2014

Processore ad ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) con reattore batch agitato

Omogeneizzatore ad ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) con reattore batch continuamente mescolato

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Vantaggi dell'estrazione ad ultrasuoni delle micoproteine

  • Alto rendimento / estrazione completa
  • Alta qualità
  • Rapido
  • Leggero, non termico
  • Precisamente controllabile
  • economica
  • semplice e sicuro da utilizzare

estrazione ad ultrasuoni – Principio di lavoro e benefici

L'estrazione ad ultrasuoni si basa sul fenomeno della cavitazione acustica (ultrasuoni). Quando potenti onde ultrasoniche sono accoppiate in un liquido o liquame, alternando cicli ad alta e bassa pressione si comprimono ed espandono il liquido creando minuscole bolle di vuoto nel mezzo. Queste bolle di vuoto crescono durante diversi cicli ad alta pressione/bassa pressione fino a raggiungere un punto in cui la bolla di gas non può assorbire ulteriore energia. Nel punto di massima crescita, la bolla implode violentemente durante un ciclo ad alta pressione. Durante l'implosione della bolla, localmente si verificano condizioni estreme come temperatura molto alta, pressioni e corrispondenti differenziali di pressione e temperatura e getti di liquido fino a 280m/sec. Queste intense forze perforano e rompono le pareti della cella e favoriscono il trasferimento di massa tra l'interno della cella e il liquido circostante. Il materiale intracellulare, come proteine, lipidi e altri composti bioattivi, viene trasferito al liquido da dove può essere facilmente separato per i processi a valle.

Vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni

Estrazione assistita ad ultrasuoni (UAE) è una tecnica altamente efficiente per rilasciare e isolare materiale intracellulare come proteine, lipidi e sostanze bioattive (ad esempio, vitamine e polifenoli). La sonificazione è un'intensificazione del processo, che aumenta il trasferimento di massa tra l'interno della cellula e il liquido. L'estrazione ad ultrasuoni si traduce in rendimenti più elevati, tempi di lavorazione ridotti, qualità superiore dell'estratto, e costi di lavorazione ridotti e minor consumo energetico.

Omogeneizzatori ad ultrasuoni per la lavorazione delle micoproteine

I disgregatori a ultrasuoni e gli estrattori di cellule a ultrasuoni sono strumenti ben consolidati negli impianti di trasformazione alimentare. Fornendo forze cavitazionali ad alto taglio, gli ultrasuoni sono utilizzati per isolare i composti bioattivi dal materiale vegetale e per omogeneizzare due o più fasi in una miscela uniforme.
Hielscher Ultrasonics offre un ampio portafoglio di ultrasuoni ad alte prestazioni, dal laboratorio alle dimensioni industriali.
Ultrasuoni Hielscher’ i processori ad ultrasuoni industriali possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente gestite ininterrottamente in funzionamento 24/7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi ad ultrasuoni personalizzati. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi e impegnativi.

Standardizzazione dei processi con Hielscher Ultrasonics

Gli estratti, che sono utilizzati in prodotti alimentari o farmaceutici, devono essere prodotti in conformità alle buone pratiche di fabbricazione (GMP) e secondo specifiche di lavorazione standardizzate. I sistemi di estrazione digitale di Hielscher Ultrasonics sono dotati di un software intelligente, che rende facile impostare e controllare con precisione il processo di sonicazione. La registrazione automatica dei dati scrive tutti i parametri di processo ad ultrasuoni come l'energia ultrasonica (energia totale e netta), l'ampiezza, la temperatura, la pressione (quando sono montati i sensori di temperatura e pressione) con data e ora sulla scheda SD incorporata. Ciò consente di rivedere ogni lotto elaborato ad ultrasuoni. Allo stesso tempo, sono garantite la riproducibilità e la qualità del prodotto costantemente elevata.

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

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per la dispersione, l'emulsione e l'estrazione delle cellule.

Omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alta potenza di laboratorio a pilota e Industriale scala.

Letteratura / Referenze



Particolarità / Cose da sapere

Cos'è la micoproteina?

La micoproteina è una cosiddetta proteina monocellulare, il che significa che deriva da un organismo monocellulare. Per la micoproteina, l'organismo monocellulare è un fungo. Pertanto, la micoproteina è anche conosciuta come proteina fungina. La sillaba "myco” deriva dalla parola greca "mykes", che significa fungo.
Per la produzione di micoproteine, il Fusarium venenatum è il fungo comunemente usato. Si tratta di un microfungus del genere Fusarium e offre un elevato contenuto di proteine.
Per produrre micoproteine commercialmente, le spore dei funghi vengono coltivate e fermentate in un brodo di glucosio e altri nutrienti. Le fasi di lavorazione successive prevedono la cottura a vapore, il raffreddamento e il congelamento della biomassa fungina a ridotto contenuto di RNA. Infine, si ottiene una massa ad alto contenuto proteico e ad alto contenuto di fibre, che può essere trasformata in vari prodotti alimentari come sostituti della carne o additivi alimentari. La micoproteina è utilizzata principalmente per produrre la cosiddetta "carne finta", che sono sostituti della carne o analoghi della carne.