マイコプロテインの超音波抽出

持続可能で栄養価の高い代替食品の需要を満たすため、マイコプロテインは革命的な食材として登場した。 “偽の肉だ。” このタンパク質源は、増大する植物性食生活の需要に有望な解決策を提供し、肉のような豊かな食感と高い栄養価を提供する。マイコプロテインのポテンシャルを引き出すために、プロベタイプソニケーションと呼ばれる高度な抽出技術が採用されている。この方法では、超音波の力を利用して菌類細胞からマイコプロテインを効率的に放出し、極めて短い処理時間で高いタンパク質収率を確保する。

超音波によるマイコプロテイン抽出

マイコプロテイン抽出は、フザリウム菌（Fusarium venenatum）のような食用真菌を制御されたバイオリアクターで培養することから始まる。これらの菌類細胞内には、マイコプロテインが封入されており、貴重なタンパク質を抽出するための強固な抽出法が必要となる。プローブ型超音波処理は、強力な細胞破壊を引き起こす能力により、理想的な技術として際立っている。このプロセスでは、超音波が強力なキャビテーション力を発生させ、菌類の細胞壁を破壊し、タンパク質、脂質、その他の栄養素を含む細胞内内容物を効果的に放出する。これにより、抽出効率が高まるだけでなく、タンパク質の完全性と機能特性が確実に維持される。

マイコプロテイン抽出に超音波を応用すると、いくつかの重要な利点がある。第一に、均一な均質化が達成される。これは、多様な食感や風味を持つ幅広い食品を開発する上で極めて重要である。肉類の類似品、タンパク質が豊富なスナック、乳製品を含まない牛乳の代用品など、超音波処理によってマイコプロテインの安定した品質が可能になり、食品業界において万能な素材となる。さらに、この技術による迅速な処理時間は、生産性の向上とエネルギー消費の削減につながり、現代の食品製造における持続可能性の目標に合致する。超音波によるマイコプロテイン抽出は、植物性タンパク質に対する消費者の需要の高まりに応えるだけでなく、革新的で栄養価の高い食品ソリューションへの道を開く。

超音波処理と粉砕によるFusarium Venenatumからのタンパク質放出のカイネティクス
ソースプラカシュ他2014年

ケーススタディ – 超音波によるマイコプロテインの放出

Prakashら(2014)は、Fusarium Venenatumからのマイコプロテイン放出における超音波処理の効果を調べた。彼らは0.680分以内に抽出したマイコプロテイン580μgの最大タンパク質放出率を達成した。

Fusarium venenatumのタンパク質放出に及ぼす超音波処理と粉砕法の影響
ソースプラカシュ他2014年

マイコプロテイン

マイコプロテインは、菌類に含まれる単細胞タンパク質である。多量のタンパク質と食物繊維を含むマイコプロテインは、健康的で持続可能な栄養価の高いアミノ酸源と考えられています。マイコプロテインには通常、乾燥重量で約45％のタンパク質と25％の食物繊維が含まれています。マイコプロテインには必須アミノ酸が豊富に含まれており、総タンパク質の約41%はスピルリナと同様のタンパク質含有量です。このため、マイコプロテインはベジタリアンやビーガンにとって興味深いタンパク源となる。マイコプロテインは食物繊維が豊富です。その繊維質は、約3分の1がキチン（N-アセチルグルコサミン）、3分の2がβ-グルカン（1,3-グルカンと1,6-グルカン）で構成されています。高タンパク・高繊維質のマイコプロテインは、健康的で持続可能な食品源である。
(フィニガンら2019参照）。

超音波抽出 – 動作原理と利点

超音波抽出は、音響（超音波）キャビテーション現象に基づいています。強力な超音波が液体またはスラリーに結合されると、高圧と低圧のサイクルが交互に繰り返され、液体が圧縮・膨張し、媒体中に微小な真空の気泡が発生する。これらの真空気泡は、気泡がそれ以上のエネルギーを吸収できなくなる時点に達するまで、数回の高圧・低圧サイクルを経て成長する。最大に成長した時点で、気泡は高圧サイクル中に激しく崩壊する。気泡の崩壊時には、非常に高い温度、圧力、それに対応する圧力と温度の差、最大280m/秒の液体ジェットなど、局所的に極端な条件が発生する。これらの激しい力は細胞壁を穿孔・破壊し、細胞内部と周囲の液体との間の物質移動を促進する。タンパク質、脂質、その他の生物活性化合物のような細胞内物質は液体に移動し、そこから下流工程のために容易に分離することができる。

超音波マイコプロテイン抽出の利点

超音波アシスト抽出 (UAE) は、タンパク質、脂質、生理活性物質（ビタミンやポリフェノールなど）などの細胞内物質を放出・分離するための非常に効率的な技術である。ソニフィケーションは、細胞内部と液体間の物質移動を増加させるプロセス強化である。超音波抽出は、高い収率、処理時間の短縮、優れた抽出物の品質、処理コストの削減とエネルギー消費の低減をもたらします。

マイコプロテイン処理用超音波ホモジナイザー

超音波細胞破砕機および抽出機は、食品加工施設においてよく確立されたツールである。キャビテーショナルな高剪断力を提供する超音波処理機は、植物材料から生物活性化合物を分離したり、2つ以上の相を均一な混合物に均質化するために使用される。
Hielscher Ultrasonics社は、ラボ用から工業用サイズまで、高性能超音波発生装置の幅広いポートフォリオを提供しています。
Hielscherの工業用ソニケーターは、非常に高い振幅を供給することができます。最大200µmまでの振幅を、24時間365日の連続運転で容易に実現できます。さらに高い振幅を得るためには、カスタマイズされた超音波ソノトロードをご利用いただけます。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、高負荷や過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。

ヒルシャー超音波によるプロセスの標準化

食品や医薬品に使用されるエキスは、適正製造基準（GMP）に準拠し、標準化された処理仕様の下で製造されなければなりません。Hielscher Ultrasonicsのデジタルソニケーターには、超音波処理を正確に設定・制御するためのインテリジェントなソフトウェアが付属しています。自動データ記録機能により、超音波エネルギー（全エネルギーと正味エネルギー）、振幅、温度、圧力（温度センサーと圧力センサーを取り付けた場合）などの全ての超音波プロセスパラメーターが、日付とタイムスタンプと共に内蔵のSDカードに書き込まれます。これにより、超音波処理された各ロットを修正することができます。同時に、再現性と継続的に高い製品品質が保証されます。

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：