超音波による昆虫タンパク質生産の改善

昆虫は、高品質の栄養タンパク質と脂質の持続可能で栽培しやすい供給源です。昆虫からタンパク質や脂質を分離するために、超音波抽出が高効率で信頼性の高い技術として使用されています。超音波処理は、高い抽出速度、高いタンパク質および脂質収量、ならびに最高品質の昆虫成分の迅速な処理のために証明されています。

なぜパワー超音波で昆虫タンパク質を抽出するのですか?

ミールワームは、人間と動物の栄養のためのタンパク質と脂質を生産するための供給源として使用されます。ULtrasonic抽出は、昆虫から脂質とタンパク質を放出および分離するために使用されます。昆虫タンパク質抽出物は、タンパク質の割合が高く、キチンや脂肪などの他の不要な物質の割合が低いため、通常、昆虫食よりも高品質であると考えられています。
昆虫食は通常、昆虫全体を粉末に粉砕して作られますが、キチン、外骨格、その他の非栄養成分などの難消化性物質を大量に含む可能性があります。対照的に、昆虫タンパク質抽出物は通常、昆虫からタンパク質を抽出することによって作られるため、より純粋で濃縮されたタンパク質製品が得られます。超音波抽出は、高品質の昆虫タンパク質のための非常に効果的な生産技術であることが証明されています。
昆虫タンパク質抽出物のタンパク質濃度が高いということは、昆虫食よりもグラムあたりのタンパク質が多く提供できることを意味し、より効率的なタンパク質源になります。さらに、非栄養成分を除去することで、昆虫タンパク質抽出物をより消化しやすくし、それを消費する動物や人間の消化器系の問題のリスクを減らすことができます。
さらに、昆虫タンパク質抽出物は、昆虫食に比べて風味や香りがマイルドで、消費者にとってより魅力的なものになる可能性があります。また、幅広い食品や飼料製品の成分として使用できるため、より用途が広い用途があります。
 

このビデオは、ヒールシャーUP200Htプローブソニケーターで超音波処理することにより、兵士のハエの幼虫の崩壊と抽出を示しています。

ソルジャーフライによる水中での幼虫抽出 プローブ型超音波装置 UP200Ht

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攪拌バッチ反応器付超音波プロセッサUIP2000hdT(2kW)

超音波抽出器 UIP2000hdT (2kW)昆虫タンパク質抽出用バッチリアクター付き

昆虫タンパク質の超音波抽出

超音波抽出は、通常の昆虫食加工に容易に導入することができ、最終製品へのアップグレードを可能にする。超音波抽出された昆虫タンパク質は、昆虫食よりも優れた品質であり、より高い栄養価、改善された風味およびより優れた機能性を提供する。

プローブ型超音波装置を使用した昆虫タンパク質抽出のための一般的なプロトコル

超音波プローブを使用してソルジャーフライの幼虫から食品グレードのタンパク質を抽出するための一般的なプロトコル:
材料と機器:

  • ソルジャーフライの幼虫、またはミールワームの幼虫(Tenebrio molitor)、コオロギの成虫(Gryllus bimaculatus)、カイコの蛹(Bombyx mori)などの他の昆虫種 – 以前に培養され、収穫されたもの
  • プローブ型超音波装置
  • ブレンダーまたはフードプロセッサー
  • 9.46 mMのアスコルビン酸または選択した他の溶媒を含む蒸留水
  • 遠心機
  • ガラスまたはプラスチック容器
  • ろ紙またはメッシュフィルター

 

昆虫タンパク質抽出のステップバイステップインストラクション

  1. 昆虫の幼虫の準備:

    • 飼育システムから兵士のハエの幼虫を収穫します。
    • 幼虫を蒸留水でよく洗って、破片や不純物を取り除きます。
    • 幼虫を-20°C以下で凍結して、酵素を不活性化し、タンパク質の品質を維持します。
  2. 幼虫の混乱:

    • 冷凍幼虫を解凍し、ブレンダーまたはフードプロセッサーに移します。
    • 適切な量の蒸留水または緩衝液を添加して、目的のタンパク質濃度(10% w/vなど)にします。
    • 均質なスラリーが得られるまで、幼虫をブレンドまたは処理します。
    • スラリーをガラスまたはプラスチック容器に移します。
  3. 脱脂(オプション):

    • 昆虫食の脱脂は、タンパク質の収量と品質を向上させるのに役立つオプションのステップです。昆虫食の脂肪含有量は、ヘキサン処理によって減少します。全体として、人間が消費するほとんどの昆虫タンパク質抽出物では、タンパク質の品質を高めるために脱脂が推奨されます。従来のヘキサン脱脂プロセスは時間がかかります。超音波処理は昆虫食の脱脂を著しく加速することができます!
  4. 超音波処理:

    • 超音波装置のプローブ、例えばUIP2000hdTを幼虫のスラリーに浸します。
    • 超音波装置のパラメータ、例えば、100%の振幅と超音波処理時間を容量とスラリーに応じて設定します。
    • タンパク質の変性を避けるために、一定の温度を維持しながら幼虫のスラリーに超音波を当てます。
    • 超音波処理プロセスは、細胞を破壊し、幼虫からタンパク質を放出するのに役立ちます。
    • 超音波処理中の温度を監視します。ヒールシャー超音波装置は、温度センサーと温度制御を備えています。
  5. 遠心分離:

    • 超音波処理後、超音波処理した幼虫スラリーを遠心分離チューブに移します。
    • チューブを適切な速度と持続時間で遠心分離し、タンパク質含有上清を固形物や壊れていない細胞から分離します。
    • 抽出したタンパク質を含む上清を採取し、清潔な容器に移します。
    • 必要に応じて、遠心分離ステップを繰り返して、残っている固体粒子を除去します。あるいは、ろ過をタンパク質分離技術として使用することもできます。
  6. タンパク質の分析と保管:

    • タンパク質分析を実施して、抽出されたタンパク質の品質と組成を評価します。
  7. 貯蔵:

    • 抽出したタンパク質は、適切な容器に入れて、冷暗所で保存してください。

 
食料源としての昆虫: コオロギ、ミミズ、ハエ、幼虫などの昆虫はタンパク質が豊富です。高品質のタンパク質に対する需要の高まりを満たすために、昆虫は健康的で持続可能で環境に優しいタンパク質源として評価され、人間の食品、ペットフード、家畜の飼料に使用されます。昆虫は外温性であり(つまり、冷血動物であり、体温を上げるために熱を生成するためにエネルギーを浪費しません)、多くのスペースを必要とせず、老廃物を成長基質として使用して給餌することができます。これにより、昆虫のタンパク質と脂質は有望な食料源となり、増加する世界人口と高品質の栄養素、特にタンパク質の需要を満たすために克服しなければならない「タンパク質ギャップ」を埋めるのに役立ちます。
昆虫の養殖: 昆虫は昆虫農場で飼育され、そこでコンテナまたは反応器で栽培されます。成長の早い生物であるという利点により、それらは比較的低い手入れを必要とし、有機廃棄物を供給でき、サイズまたは熟度を収穫するまで迅速に栽培されます。特にハエの幼虫、ミールワーム、コオロギは繁殖しやすいです。効率に関しては、黒い兵士のハエの幼虫は、有機廃棄物を高品質のタンパク質に優れた変換することで認められています。これが、ブラックソルジャーフライが昆虫農家の下で「廃棄物変換の女王」としても知られている理由です。
 
昆虫食の加工工程: 昆虫が目標のサイズまたはスタジアムに達すると、収穫されます。これは、食品成分に加工する準備ができていることを意味します。加工前に、昆虫を水で洗浄し、ふるいにかけ、餌なしで約1日間4°Cで生きたまま保存します。
その後、昆虫を調理し、非常に熱い空気で、または容器の中で加熱して乾燥させます。バクテリアを殺すために熱処理も必要です。最後に、昆虫は乾燥昆虫食(昆虫粉とも呼ばれます)に粉砕されます。昆虫食は、動物飼料の食品成分または添加物として使用できます。しかし、昆虫食を精製し、アップグレードするために、最も価値のある成分、つまりタンパク質と脂質が抽出されます。特に純粋な昆虫タンパク質は、プロテインバー、プロテインパウダー、焼き菓子、チップス、クラッカーなどの多くの食品への添加物として使用される栄養価の高い成分として評価されています。
 
超音波プローブ型抽出器を使用して、高品質の昆虫タンパク質を生産できます。
 
昆虫からの高品質タンパク質の超音波抽出:
超音波抽出は、ハエ、ワーム、虫、コオロギ、および幼虫を含む多くの昆虫形態からタンパク質粉末、加水分解物、およびタンパク質分離物を製造するために使用される。昆虫食から高品質のタンパク質を抽出することにより、超音波処理は優れた栄養プロファイルを持つ機能性食品成分を生成します。

昆虫からの超音波タンパク質抽出の利点

昆虫タンパク質抽出用超音波抽出器超音波処理は、植物(大豆、米、菜種、ヒマワリ、カボチャの種など)、乳製品(例えば、ホエイタンパク質濃縮物(WPC)、ホエイタンパク質、乳タンパク質保持物、カルシウムカゼイン)、藻類(例えば、海藻)、魚介類(例えば、魚の副産物および魚介類廃棄物)、および昆虫(例えば、ワーム、幼虫、ハエ、ウジ、カブトムシ、コオロギ、 ゴキブリなど)。
非常に効率的でグリーンな抽出技術として、昆虫タンパク質の超音波抽出は、昆虫タンパク質粉末、加水分解物および分離物の製造においてその位置を占めている。高いプロセス信頼性、再現性および線形アップスケーリングのために、超音波処理は昆虫からタンパク質を抽出し、タンパク質構造を変更し、そしてタンパク質の物理化学的性質を改善するために使用される。
例えば、Mintha et al.(2020)は、クロミバエの幼虫(H. illucens)に超音波抽出を適用しました。彼らは、超音波処理がタンパク質構造を改善し、タンパク質の機能性を変化させ、それによってH.illucensタンパク質/加水分解物の生産に有益であると報告しています。特に、ゼータ電位、分散性、およびチオール値は超音波処理によって増加しました。さらに、タンパク質の濁度および粒径は、超音波処理後に減少した。超音波処理は有意に増加した 明度(L *) 非超音波処理対照と比較して、タンパク質分離株のx ̄7.46%。

このビデオでは、パージ可能なキャビネット内でインライン操作するための2キロワットの超音波システムを紹介します。ヒールシャーは、化学工業、製薬、化粧品、石油化学プロセス、溶媒ベースの抽出プロセスなど、ほぼすべての産業に超音波装置を供給しています。このパージ可能なステンレス製キャビネットは、危険場所での操作用に設計されています。この目的のために、密閉されたキャビネットは、可燃性ガスや蒸気がキャビネットに入るのを防ぐために、窒素または新鮮な空気で顧客がパージすることができます。

2x 1000ワット超音波装置、危険区域に設置するためのパージ可能なキャビネットに

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昆虫タンパク質分離のための工業用超音波抽出器

高品質の昆虫タンパク質の生産のための超音波抽出システム

昆虫タンパク質加工のための高性能超音波装置

超音波抽出および均質化は、高品質の昆虫タンパク質の生産を容易にし加速する信頼性の高い加工技術です。ヒールシャー超音波ポートフォリオは、コンパクトなラボ用超音波装置から工業用抽出システムまで、あらゆる範囲をカバーしています。それによって、ヒールシャーでは、想定されるプロセス能力に最も適した超音波装置を提供できます。当社の長年の経験豊かなスタッフが、実現可能性テストやプロセスの最適化から、最終的な生産レベルでの超音波システムの設置まで、お客様を支援します。
当社の超音波抽出器の小さなフットプリントと設置オプションの汎用性により、小さなスペースの昆虫タンパク質処理施設にも適合します。超音波処理装置は、ペットや家畜の飼料の生産だけでなく、食品や栄養補助食品の生産施設にも世界中で設置されています。さらに、超音波高剪断ミキサーは、昆虫タンパク質を人間の食品だけでなく、同伴動物用のペットフードや家畜用の家畜飼料に配合するのに理想的です。

Hielscher Ultrasonics – 高度な抽出装置

ヒールシャー超音波製品ポートフォリオは、小規模から大規模までの高性能超音波抽出器の全範囲をカバーしています。追加のアクセサリにより、昆虫タンパク質プロセスに最適な超音波装置構成を簡単に組み立てることができます。最適な超音波セットアップは、想定される容量、量、原材料、バッチまたはインラインプロセス、およびタイムラインによって異なります。

超音波昆虫抽出 – バッチ処理とインライン処理

ヒールシャー超音波装置は、バッチおよび連続フロースルー処理に使用することができる。超音波バッチ処理は、プロセステスト、最適化、および中小規模の生産レベルに最適です。昆虫タンパク質を大量に生産する場合は、インライン処理の方が有利かもしれません。バッチ処理は非常に簡単なセットアップで済みますが、時間と労力がかかります。連続的なインライン混合プロセスには、高度なセットアップが必要です – ポンプ、ホース、パイプ、タンクで構成されていますが、より効率的で、より高速で、必要な労力が大幅に少なくなります。ヒールシャー超音波は、お客様の抽出量とプロセス目標に最適な抽出セットアップを備えています。

Ultrasonic Extractors for Every Product Capacity

産業規模でのインライン超音波処理用のUIP4000hdTフローセルヒールシャー超音波製品の範囲は、1時間あたりのトラック積み込みを処理する能力を持つ完全工業用超音波プロセッサにベンチトップとパイロットシステム上のコンパクトなラボ超音波装置から超音波プロセッサの完全なスペクトルをカバーしています。フル製品範囲は、私たちはあなたの原料、プロセス容量と生産目標に最適な超音波抽出器を提供することができます。
Ultrasonic benchtop systems are ideal for feasibility tests and process optimization. Linear scale-up based on established process parameters makes it very easy to increase the processing capacities from smaller lots to fully commercial production. Up-scaling can be done by either installing a more powerful ultrasonic extractor unit or clustering several ultrasonicators in parallel. With the UIP16000, Hielscher offers the most powerful ultrasonic extractor worldwide.

最適な結果を得るための正確に制御可能な振幅

すべてのヒールシャー超音波装置は正確に制御可能であり、それによって生産における信頼できる働き馬です。振幅は、昆虫からの栄養素の超音波抽出の効率と有効性に影響を与える重要なプロセスパラメータの1つです。
ヒールシャー超音波装置は、ブラウザ制御を介して遠隔操作することができます。超音波処理パラメータは、プロセス要件に合わせて正確に監視および調整することができます。幼虫やハエなどの昆虫材料は、より穏やかな超音波処理とより低い振幅設定を必要としますが、厚い外骨格殻を持つコオロギや昆虫は、標的栄養素を放出するためにより高い振幅での超音波処理を必要とします。すべてのヒールシャー超音波プロセッサは、振幅の正確な設定を可能にします。ソノトロードとブースターホーンは、さらに広い範囲で振幅を変更できるアクセサリです。ヒールシャー産業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供し、要求の厳しいアプリケーションに必要な超音波強度を提供することができます。最大200μmの振幅は、24/7動作で簡単に連続運転できます。
正確な振幅設定とスマートソフトウェアを介して超音波プロセスパラメータの恒久的な監視は、あなたの種子を最も効果的な超音波条件で治療する可能性を与えます。最適な超音波処理は、最良の抽出結果を得る!
ヒールシャー超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。これにより、ヒールシャー超音波装置は、抽出要件を満たす信頼性の高いワークツールになります。

簡単でリスクのないプロセス試験

超音波プロセスは完全に線形スケーリングできます。これは、実験室またはベンチトップ超音波装置を使用して達成したすべての結果を、まったく同じプロセスパラメータを使用してまったく同じ出力にスケーリングできることを意味します。これにより、超音波処理は、リスクのない実現可能性試験、プロセスの最適化、およびその後の商業製造への実装に理想的です。超音波処理があなたの昆虫タンパク質の生産をどのように増やすことができるかを学ぶために私達に連絡してください!

最高品質 – ドイツで設計・製造

家族経営の企業として、ヒールシャーは超音波プロセッサに最高の品質基準を優先しています。すべての超音波装置は、ドイツのベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、徹底的にテストされています。ヒールシャー超音波装置の堅牢性と信頼性は、それをあなたの生産の主力製品にします。全負荷下および要求の厳しい環境での24/7操作は、ヒールシャー高性能ミキサーの自然な特性です。

下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:

Batch VolumeFlow RateRecommended Devices
1〜500mL10〜200mL/分UP100Hシリーズ
10〜2000mL20〜400mL/分UP200HT, UP400セント
0.1〜20 L0.2〜4リットル/分UIP2000hdT
10〜100L2〜10L/minUIP4000hdt
15〜150L3〜15リットル/分UIP6000hdT
n.a.10〜100L/minUIP16000
n.a.largercluster of UIP16000
昆虫からの工業用タンパク質抽出およびキチン/キトサン処理のための4kW超音波装置

UIP4000hdT超音波抽出システム 昆虫からの高品質タンパク質の分離に。

 



Facts Worth Knowing

昆虫食

人間や動物を養うための栄養化合物として昆虫を使用することは、「昆虫食」と呼ばれます。オックスフォード・オンライン・ディクショナリーでは、「昆虫食」という用語を「昆虫を食べる行為、特に人間が昆虫を食べる行為」と定義しています。昆虫は高品質のタンパク質と脂質が豊富な持続可能な供給源であるため、コオロギ、ハエ、幼虫、ミミズ、ウジ、カブトムシ、ゴキブリなどの昆虫は、人間と動物の栄養のためのタンパク質と脂肪酸の生産のために栽培および加工されています。

栄養タンパク源としての昆虫

昆虫は、多くの必須アミノ酸を含む高品質のタンパク質の供給源として知られています。したがって、多数のコオロギ、バッタ、カブトムシ、蛾、ワーム、ハエ、その他のさまざまな昆虫が飼育され、人間や動物が消費するタンパク質を生産しています。昆虫はタンパク質が豊富であるだけでなく、脂肪酸、ミネラル(鉄、亜鉛、カリウム、セレン、銅など)、ビタミン(主にビタミンB群)の重要な供給源でもあります。たとえば、コオロギやミールワームなどの昆虫には、完全タンパク質、ビタミンB12、リボフラビン、ビタミンAが高濃度に含まれています。
動物由来の製品とは対照的に、昆虫には食物繊維も含まれています。昆虫繊維は、主に外骨格の重要な構成要素であるキチンの形で見られます。
タンパク質生産のために一般的に飼育されている昆虫は、次の種です。

  • ミールワーム(Tenebrio Molitor L.)は、ダークリングカブトムシ(鞘翅目)の一種の幼虫の形です。最適なインキュベーション温度は25°Cです – 27°Cとその胚発生は4〜6日続きます。幼虫の期間は約半年と長く、最適な温度と低湿度が終わります。Tenebrio Molitor 幼虫と成虫のタンパク質含有量は、それぞれ 46.44% と 63.34% です。
  • ハウスコオロギ(Acheta domesticus)は、人間が消費するために使用される最も一般的なコオロギの種類です。コオロギは、最も栄養価の高い食用昆虫の1つとしてよく知られています。コオロギは、ドライロースト、焼き、揚げ物、茹で、または食品成分として使用できます。コオロギを機能性食品、食品配合物、またはレシピに統合するために、コオロギミールまたは小麦粉が使用されます。 コオロギミールは、乾燥した細かく挽いたコオロギの粉末です。コオロギはすぐに成熟し、通常3〜4週間以内に完全に成長します。 個々のメスは、3〜4週間で1,200〜1,500個の卵を産むことができます。コオロギは迅速かつ簡単に成長するため、人間の栄養と動物性食品のために養殖されています。コオロギは通常、痛みを感じず、神経学的死の前に鎮静される急速凍結によって殺されます。
  • 黒い兵士のハエ(Hermetia illucens)は、Stratiomyidae科の一般的で広く普及しているハエです。ブラックソルジャーフライは、その並外れた高タンパク質含有量と、繁殖および成長段階での必要量の低さにより、広く養殖されています。それらは非常に少ない資源しか必要としないため、バイオ廃棄物を効果的に処理することができます。ブラックソルジャーフライの幼虫(BSFL)には、最大43%のタンパク質、35%の脂肪酸が含まれており、カルシウムやその他の微量栄養素が豊富です。幼虫はタンパク質含有量が最も多いため、クロソルジャーフライは幼虫スタジアムに到着して収穫されるまでの約18日間しか繁殖しません。ブラックソルジャーフライの完全なライフサイクルはわずか6週間です。
    兵士のハエの幼虫からのタンパク質の超音波抽出の利点についてもっと読む!
    クロソルジャーフライ(Hermetia illucens)の幼虫も脂質の供給源として成功裏に使用されており、その後、 超音波によるナノ乳化.
ヒールシャー超音波は、分散、乳化および細胞抽出のための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。

から高出力超音波ホモジナイザー ラボパイロット そして インダストリアル 規模。

Literature / References


高性能超音波!ヒールシャーの製品範囲は、コンパクトなラボ用超音波装置からベンチトップユニットからフル産業用超音波システムまでの全スペクトルをカバーしています。

ヒールシャー超音波は、から高性能超音波ホモジナイザーを製造しています ラボ産業サイズ。


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