Estrazione a ultrasuoni di micoproteine

Per soddisfare la richiesta di alternative alimentari sostenibili e nutrienti, le micoproteine sono emerse come un ingrediente rivoluzionario, derivato dai funghi e utilizzato principalmente nella creazione di sostituti della carne, spesso indicati come “carne finta.” Questa fonte proteica offre una soluzione promettente alla crescente domanda di diete a base vegetale, fornendo una consistenza ricca e simile alla carne e un elevato valore nutrizionale. Per sbloccare il potenziale delle micoproteine, viene utilizzata una tecnica di estrazione avanzata nota come sonicazione probetype. Questo metodo sfrutta la potenza delle onde ultrasoniche per rilasciare in modo efficiente le micoproteine dalle cellule fungine, garantendo un'elevata resa proteica in un tempo di lavorazione notevolmente ridotto.

Estrazione di micoproteine a ultrasuoni

L'estrazione delle micoproteine inizia con la coltivazione di funghi commestibili, come il Fusarium venenatum, in bioreattori controllati. All'interno di queste cellule fungine, la micoproteina è incapsulata, richiedendo un metodo di estrazione robusto per liberare la preziosa proteina. La sonicazione a sonda si distingue come una tecnica ideale per la sua capacità di indurre una potente disgregazione cellulare. Durante questo processo, gli ultrasuoni di potenza creano intense forze di cavitazione che rompono le pareti cellulari dei funghi, rilasciando efficacemente contenuti intracellulari tra cui proteine, lipidi e altri nutrienti. Ciò non solo migliora l'efficienza dell'estrazione, ma garantisce anche la conservazione dell'integrità e delle proprietà funzionali della proteina.

L'applicazione delle onde ultrasoniche nell'estrazione delle micoproteine offre diversi vantaggi significativi. In primo luogo, consente di ottenere un'omogeneizzazione uniforme, fondamentale per lo sviluppo di un'ampia gamma di prodotti alimentari con consistenze e sapori diversi. Che si tratti di analoghi della carne, snack ricchi di proteine o sostituti del latte senza latticini, gli ultrasuoni consentono di ottenere una qualità costante delle micoproteine, rendendole un ingrediente versatile nell'industria alimentare. Inoltre, i tempi rapidi di lavorazione associati a questa tecnica si traducono in una maggiore produttività e in un consumo energetico ridotto, in linea con gli obiettivi di sostenibilità della moderna produzione alimentare. L'estrazione di micoproteine a ultrasuoni non solo soddisfa la crescente domanda di proteine vegetali da parte dei consumatori, ma apre anche la strada a soluzioni alimentari innovative e nutrienti.

Cinetica del rilascio di proteine da Fusarium Venenatum mediante sonicazione con macinazionefonte: Prakash et al. 2014

Studio di caso – Rilascio di micoproteine a ultrasuoni

Prakash et al. (2014) hanno studiato gli effetti degli ultrasuoni sul rilascio di micoproteine dal Fusarium Venenatum. Hanno ottenuto un tasso di rilascio massimo di 580μg di micoproteina estratta in 0,680 minuti.

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

Micoproteina

La micoproteina è una proteina unicellulare presente nei funghi. Offrendo un'elevata quantità di proteine e fibre, le micoproteine sono considerate una fonte sana e sostenibile di aminoacidi preziosi dal punto di vista nutrizionale. Le micoproteine contengono in genere circa il 45% di proteine e il 25% di fibre in peso secco. Le micoproteine sono ricche di aminoacidi essenziali e, con una composizione di circa il 41% di proteine totali, offrono un contenuto proteico simile a quello della spirulina. Ciò rende le micoproteine una fonte proteica interessante per vegetariani e vegani. Le micoproteine sono ricche 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). Con un elevato contenuto di proteine e fibre, le micoproteine sono una fonte alimentare sana e sostenibile.
(cfr. Finnigan et al. 2019)

estrazione ad ultrasuoni – Principio di funzionamento e vantaggi

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

Vantaggi dell'estrazione di micoproteine con gli ultrasuoni

Estrazione assistita da 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 a ultrasuoni consente di ottenere rese più elevate, tempi di lavorazione ridotti, una qualità superiore dell'estratto e una riduzione dei costi di lavorazione e del consumo energetico.

Omogeneizzatori a ultrasuoni per il trattamento delle micoproteine

I disgregatori ed estrattori cellulari a ultrasuoni sono strumenti ben consolidati negli impianti di lavorazione degli alimenti. Fornendo forze cavitazionali ad alto coefficiente di taglio, gli ultrasonici 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'ampia gamma di ultrasuoni ad alte prestazioni, dalle dimensioni di laboratorio a quelle industriali.
I sonicatori industriali Hielscher possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200 μm possono essere facilmente eseguite in modo continuo in funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Per ampiezze ancora più elevate, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni gravose e in ambienti difficili.

Standardizzazione dei processi con gli ultrasuoni Hielscher

Gli estratti, utilizzati in campo alimentare o farmaceutico, devono essere prodotti in conformità alle buone pratiche di fabbricazione (GMP) e secondo specifiche di lavorazione standardizzate. I sonicatori digitali Hielscher Ultrasonics sono dotati di un software intelligente che facilita l'impostazione e il controllo preciso del processo di sonicazione. La registrazione automatica dei dati scrive tutti i parametri del processo a ultrasuoni come l'energia degli ultrasuoni (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 integrata. Ciò consente di rivedere ogni lotto trattato a ultrasuoni. Allo stesso tempo, vengono garantite la riproducibilità e l'alta qualità del prodotto.

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