초음파를 이용한 곤충 단백질 생산 개선

곤충은 지속 가능하고 사육하기 쉬운 고품질 영양 단백질과 지질의 공급원입니다. 곤충에서 단백질과 지질을 분리하기 위해 매우 효율적이고 신뢰할 수 있는 기술인 초음파 추출을 사용합니다. 초음파 처리는 높은 추출률, 높은 단백질 및 지질 수율, 최상급 곤충 원료의 신속한 가공에 효과적임이 입증되었습니다.

고출력 초음파로 곤충 단백질을 추출하는 이유는 무엇일까요?

곤충 단백질 추출물은 단백질 함량이 더 높고 키틴과 지방 등 기타 불필요한 물질의 함량이 더 낮기 때문에 일반적으로 곤충 분말보다 품질이 더 높은 것으로 여겨집니다.
곤충 분말은 일반적으로 곤충 전체를 갈아서 만들며, 키틴, 외골격 및 기타 비영양 성분 등 소화되지 않는 물질을 상당량 함유할 수 있습니다. 반면 곤충 단백질 추출물은 일반적으로 곤충에서 단백질을 추출하여 만들므로, 더 순수하고 농축된 단백질 제품을 얻을 수 있습니다. 초음파 추출은 고품질 곤충 단백질을 생산하는 데 매우 효과적인 기술임이 입증되었습니다.
곤충 단백질 추출물은 단백질 농도가 더 높아 곤충 분말보다 그램당 더 많은 단백질을 제공할 수 있으므로 더욱 효율적인 단백질 공급원입니다. 또한 비영양 성분을 제거하면 곤충 단백질 추출물의 소화가 더 쉬워질 수 있으며, 이를 섭취하는 동물과 사람의 소화기 문제 발생 위험을 줄일 수 있습니다.
아울러 곤충 단백질 추출물은 곤충 분말보다 맛과 냄새가 더 순할 수 있어 소비자에게 더 매력적일 수 있습니다. 또한 다양한 식품 및 사료 제품의 원료로 사용할 수 있어 활용 범위도 더 넓습니다.
 

곤충 단백질의 초음파 추출

초음파 추출은 일반적인 곤충 분말 가공 공정에 쉽게 도입할 수 있으며 최종 제품의 품질을 높일 수 있습니다. 초음파로 추출한 곤충 단백질은 곤충 분말보다 품질이 우수하며, 더 높은 영양가, 개선된 풍미 및 더 나은 기능적 특성을 제공합니다.

프로브형 초음파 처리기를 이용한 곤충 단백질 추출의 일반적인 절차

초음파 프로브를 사용하여 동애등에류 유충에서 식품용 단백질을 추출하는 일반적인 절차:
재료 및 장비:

• 동애등에류 유충 또는 갈색거저리 유충(Tenebrio molitor), 쌍별귀뚜라미 성충(Gryllus bimaculatus), 누에 번데기(Bombyx mori) 등 기타 곤충종 – 사전에 사육하여 수확한 것
• 프로브형 초음파 처리기
• 블렌더 또는 푸드 프로세서
• 9.46 mM 아스코르브산이 함유된 증류수 또는 선택한 다른 용매
• 원심분리기
• 유리 또는 플라스틱 용기
• 여과지 또는 망 필터

곤충 단백질 추출을 위한 단계별 지침

1. 곤충 유충 준비:
   • 사육 시설에서 동애등에류 유충을 수확합니다.
   • 유충을 증류수로 철저히 세척하여 잔해나 불순물을 제거합니다.
   • 유충을 -20°C 이하에서 동결하여 효소를 불활성화하고 단백질 품질을 보존합니다.
2. 유충 파쇄:
   • 동결된 유충을 해동한 후 블렌더 또는 푸드 프로세서에 넣습니다.
   • 원하는 단백질 농도(예: 10% w/v)를 얻을 수 있도록 적절한 양의 증류수 또는 완충 용액을 첨가합니다.
   • 균질한 슬러리가 얻어질 때까지 유충을 블렌더로 갈거나 푸드 프로세서로 처리합니다.
   • 슬러리를 유리 또는 플라스틱 용기로 옮깁니다.
3. 탈지(선택 사항):
   • 곤충 분말의 탈지는 단백질 수율과 품질을 높이는 데 도움이 되는 선택적 단계입니다. 헥산 처리를 통해 곤충 분말의 지방 함량을 줄입니다. 전반적으로, 사람이 섭취하는 대부분의 곤충 단백질 추출물은 단백질 품질을 높이기 위해 탈지가 권장됩니다. 기존의 헥산 탈지 공정은 시간이 많이 걸립니다. 초음파 처리는 곤충 분말의 탈지를 크게 가속할 수 있습니다!
4. 초음파 처리:
   • UIP2000hdT와 같은 초음파 처리기의 프로브를 유충 슬러리에 담급니다.
   • 부피와 슬러리에 맞춰 초음파 처리기의 매개변수(예: 100% 진폭 및 초음파 처리 시간)를 설정합니다.
   • 단백질의 변성을 방지하기 위해 일정한 온도를 유지하면서 유충 슬러리에 초음파를 가합니다.
   • 초음파 처리 공정은 세포를 파쇄하고 유충에서 단백질을 방출하는 데 도움이 됩니다.
   • 초음파 처리 중 온도를 모니터링합니다. Hielscher 초음파 처리기에는 온도 센서와 온도 제어 기능이 탑재되어 있습니다.
5. 원심분리:
   • 초음파 처리 후, 처리된 유충 슬러리를 원심분리 튜브로 옮깁니다.
   • 적절한 속도와 시간으로 튜브를 원심분리하여 단백질이 함유된 상등액을 고형 잔해 및 파쇄되지 않은 세포로부터 분리합니다.
   • 추출된 단백질이 함유된 상등액을 회수하여 깨끗한 용기로 옮깁니다.
   • 필요한 경우, 남아 있는 고형 입자를 제거하기 위해 선택적으로 원심분리 단계를 반복합니다. 또는 단백질 분리 기법으로 여과를 사용할 수 있습니다.
6. 단백질 분석 및 보관:
   • 단백질 분석을 수행하여 추출된 단백질의 품질과 조성을 평가합니다.
7. 보관:
   • 추출된 단백질을 적절한 용기에 담아 서늘하고 건조하며 어두운 곳에 보관합니다.

 
식량원으로서의 곤충: 귀뚜라미, 벌레, 파리, 유충과 같은 곤충은 단백질이 풍부합니다. 고품질 단백질에 대한 증가하는 수요를 충족하기 위해 곤충은 건강하고 지속 가능하며 환경친화적인 단백질원으로 가치를 인정받고 있으며, 인간의 식품, 반려동물 사료 및 가축 사료에 사용됩니다. 곤충은 외온성 동물이며(즉, 냉혈동물로서 체온을 높이기 위한 열을 생성하는 데 에너지를 낭비하지 않습니다), 많은 공간을 필요로 하지 않고, 폐기물을 성장 기질로 사용하여 사육할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 곤충 단백질과 지질은 유망한 식량원이 되며, 증가하는 세계 인구를 먹여 살리고 고품질 영양소, 특히 단백질에 대한 수요를 충족하기 위해 해소해야 하는 “단백질 격차”를 메우는 데 도움이 될 수 있습니다.
곤충 사육: 곤충은 곤충 농장에서 사육되며, 용기나 반응기에서 자랍니다. 빠르게 성장하는 생물이라는 장점 덕분에 비교적 적은 관리가 필요하고, 유기성 폐기물을 먹이로 줄 수 있으며, 수확에 적합한 크기나 성숙 단계까지 빠르게 사육할 수 있습니다. 특히 파리 유충, 밀웜, 귀뚜라미는 사육하기 쉽습니다. 효율성 측면에서 동애등에 유충은 유기성 폐기물을 고품질 단백질로 전환하는 뛰어난 능력으로 인정받고 있습니다. 이러한 이유로 동애등에는 곤충 사육 농가 사이에서 “폐기물 전환의 여왕”으로도 알려져 있습니다.
 
곤충 분말의 가공 단계: 곤충이 목표 크기나 발육 단계에 도달하면 수확합니다. 이는 곤충을 식품 원료로 가공할 준비가 되었다는 뜻입니다. 가공 전에 곤충을 물로 씻고 체로 거른 다음, 먹이를 전혀 주지 않고 4℃에서 약 하루 동안 살아 있는 상태로 보관합니다.
그 후 곤충을 익힌 다음, 매우 뜨거운 공기로 건조하거나 용기 안에서 가열하여 건조합니다. 세균을 죽이기 위해서도 열처리가 필요합니다. 마지막으로 곤충을 분쇄하여 건조 곤충 분말(곤충 가루라고도 함)로 만듭니다. 곤충 분말은 식품 원료 또는 동물 사료의 첨가제로 사용할 수 있습니다. 그러나 곤충 분말을 정제하고 품질을 높이기 위해 가장 가치 있는 성분인 단백질과 지질을 추출합니다. 특히 순수 곤충 단백질은 영양가가 높은 원료로 평가받으며, 단백질 바와 단백질 분말에 사용되고 제과·제빵 제품, 칩, 크래커 등 여러 식품의 첨가제로 사용됩니다.
 
프로브형 초음파 추출기를 사용하여 고품질 곤충 단백질을 생산하세요!
 
곤충에서 고품질 단백질의 초음파 추출:
초음파 추출은 파리, 벌레, 곤충, 귀뚜라미, 유충을 비롯한 다양한 형태의 곤충으로부터 단백질 분말, 가수분해물 및 분리 단백질을 생산하는 데 사용됩니다. 초음파 처리는 곤충 분말에서 고품질 단백질을 추출하여 우수한 영양 조성을 갖춘 기능성 식품 원료를 생산합니다.

곤충에서 단백질을 초음파로 추출할 때의 장점

초음파 처리는 식물 원료(예: 대두, 쌀, 유채, 해바라기, 호박씨 등), 유제품(예: 농축 유청 단백질(WPC), 유청 단백질, 우유 단백질 여과 잔류물, 카제인칼슘), 조류(예: 해조류), 수산물(예: 어류 부산물 및 수산물 폐기물), 곤충(예: 벌레, 유충, 파리, 구더기, 딱정벌레, 귀뚜라미, 바퀴벌레 등) 등 다양한 원료에서 단백질을 추출하고 처리하는 데 널리 사용됩니다.
매우 효율적이고 친환경적인 추출 기술인 곤충 단백질의 초음파 추출은 곤충 단백질 분말, 가수분해물 및 분리 단백질 생산에 활용되고 있습니다. 높은 공정 신뢰성, 반복성 및 선형 규모 확장성 덕분에 초음파 처리는 곤충에서 단백질을 추출하고, 단백질 구조를 변형하며, 단백질의 물리화학적 특성을 개선하는 데 사용됩니다.
예를 들어, Mintha 등(2020)은 동애등에 유충(H. illucens)에 초음파 추출을 적용했습니다. 이들은 초음파 처리가 단백질 구조를 개선하고 단백질의 기능적 특성을 변화시켜 H. illucens 단백질 / 가수분해물 생산에 유익했다고 보고했습니다. 특히 초음파 처리로 제타 전위, 분산성 및 티올 값이 증가했습니다. 또한 초음파 처리 후 단백질의 탁도와 입자 크기가 감소했습니다. 초음파 처리는 초음파 처리를 하지 않은 대조군에 비해 분리 단백질의 명도(L*)를 x ¯ 7.46%만큼 유의하게 증가시켰습니다.

곤충 단백질 가공을 위한 고성능 초음파 처리기

초음파 추출 및 균질화는 고품질 곤충 단백질 생산을 용이하게 하고 가속하는 신뢰할 수 있는 가공 기술입니다. Hielscher Ultrasonics의 제품군은 소형 실험실용 초음파 처리기부터 산업용 추출 시스템까지 전 범위를 포괄합니다. 따라서 Hielscher는 고객이 계획한 공정 처리 용량에 가장 적합한 초음파 처리기를 제공할 수 있습니다. 오랜 경험을 갖춘 당사 직원들이 타당성 시험과 공정 최적화부터 최종 생산 규모의 초음파 시스템 설치까지 지원합니다.
당사의 초음파 추출기는 설치 면적이 작고 다양한 설치 방식을 지원하므로 공간이 좁은 곤충 단백질 가공 시설에도 설치할 수 있습니다. 초음파 처리기는 전 세계의 식품 및 영양 보충제 생산 시설뿐 아니라 반려동물 및 가축 사료 생산 시설에도 설치되어 있습니다. 또한 초음파 고전단 혼합기는 곤충 단백질을 사람용 식품뿐 아니라 반려동물용 사료와 농장 동물용 가축 사료에 배합하는 데 이상적입니다.

Hielscher Ultrasonics – 정교한 추출 장비

Hielscher Ultrasonics의 제품군은 소규모부터 대규모까지 고성능 초음파 추출기의 전 범위를 포괄합니다. 추가 액세서리를 이용하면 고객의 곤충 단백질 공정에 가장 적합한 초음파 장치 구성을 손쉽게 조립할 수 있습니다. 최적의 초음파 장치 구성은 계획한 처리 용량, 부피, 원료, 배치 또는 인라인 공정 여부 및 일정에 따라 달라집니다.

초음파 곤충 추출 – 배치 및 인라인 처리

Hielscher 초음파 처리기는 배치 및 연속 유동식 처리에 사용할 수 있습니다. 초음파 배치 처리는 공정 시험, 최적화 및 소규모에서 중규모 생산에 이상적입니다. 곤충 단백질을 대량으로 생산할 때는 인라인 처리가 더 유리할 수 있습니다. 배치 처리에는 매우 간단한 장치 구성만 필요하지만, 시간과 노동력이 더 많이 소요됩니다. 연속 인라인 혼합 공정에는 펌프, 호스 또는 배관, 탱크로 이루어진 정교한 장치 구성이 필요하지만, 효율이 더 높고 속도가 더 빠르며 노동력이 훨씬 적게 소요됩니다. Hielscher Ultrasonics는 고객의 추출량과 공정 목표에 가장 적합한 추출 장치 구성을 제공합니다.

모든 생산 용량에 맞는 초음파 추출기

Hielscher Ultrasonics의 제품군은 소형 실험실용 초음파 장치부터 벤치탑 및 파일럿 시스템, 시간당 트럭 여러 대 분량을 처리할 수 있는 완전한 산업용 초음파 처리기에 이르기까지 초음파 처리기의 전 범위를 포괄합니다. 이러한 전체 제품군을 통해 고객의 원료, 공정 처리 용량 및 생산 목표에 가장 적합한 초음파 추출기를 제공할 수 있습니다.
초음파 벤치탑 시스템은 타당성 시험과 공정 최적화에 이상적입니다. 확립된 공정 매개변수에 기반한 선형 규모 확장을 통해 소량 배치부터 완전한 상업 생산에 이르기까지 처리 용량을 매우 쉽게 늘릴 수 있습니다. 규모 확장은 더 강력한 초음파 추출 장치를 설치하거나 여러 초음파 장치를 병렬로 연결하여 클러스터를 구성하는 방식으로 수행할 수 있습니다. Hielscher는 UIP16000을 통해 세계에서 가장 강력한 초음파 추출기를 제공합니다.

최적의 결과를 위한 정밀한 진폭 제어

모든 Hielscher 초음파 장치는 정밀하게 제어할 수 있어 생산 현장에서 신뢰할 수 있는 핵심 장비로 활용됩니다. 진폭은 곤충에서 영양소를 초음파로 추출할 때 효율과 효과에 영향을 미치는 중요한 공정 매개변수 중 하나입니다.
유충과 파리 같은 곤충 원료에는 더 온화한 초음파 처리와 더 낮은 진폭 설정이 필요한 반면, 귀뚜라미와 외골격 껍질이 두꺼운 곤충에서 목표 영양소를 방출하려면 더 높은 진폭의 초음파 처리가 필요합니다. 모든 Hielscher Ultrasonics 처리기는 진폭을 정밀하게 설정할 수 있습니다. 소노트로드와 부스터 혼은 진폭을 더욱 넓은 범위에서 조절할 수 있게 하는 부속품입니다. Hielscher 산업용 초음파 처리기는 매우 높은 진폭을 구현하고 까다로운 응용 분야에 필요한 초음파 강도를 제공할 수 있습니다. 최대 200µm의 진폭으로도 24/7 연속 운전을 손쉽게 수행할 수 있습니다.
정밀한 진폭 설정과 스마트 소프트웨어를 통한 초음파 공정 매개변수의 지속적인 모니터링으로 종자를 가장 효과적인 초음파 조건에서 처리할 수 있습니다. 최상의 추출 결과를 위한 최적의 초음파 처리!
Hielscher 초음파 장비는 견고하여 고강도 작업과 까다로운 환경에서도 24/7 운전이 가능합니다. 따라서 Hielscher 초음파 장비는 고객의 추출 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수 있는 작업 장비입니다.

간편하고 위험 부담이 없는 공정 시험

초음파 공정은 완전히 선형적으로 규모를 확장할 수 있습니다. 이는 실험실용 또는 벤치탑 초음파 장치로 얻은 모든 결과를 정확히 동일한 공정 매개변수를 사용하여 규모를 확장해도 정확히 동일한 결과로 구현할 수 있음을 의미합니다. 따라서 초음파 처리는 위험 부담이 없는 타당성 시험, 공정 최적화 및 이후 상업 생산 도입에 이상적입니다. 초음파 처리로 곤충 단백질 생산량을 어떻게 늘릴 수 있는지 알아보려면 문의해 주십시오!

최고 품질 – 독일에서 설계 및 제조

가족이 소유하고 운영하는 기업인 Hielscher는 초음파 처리기에 최고 품질 기준을 최우선으로 적용합니다. 모든 초음파 장치는 독일 베를린 인근 텔토에 있는 본사에서 설계 및 제조되며 철저한 시험을 거칩니다. Hielscher 초음파 장비의 견고성과 신뢰성은 생산 현장에서 핵심 장비로서의 역할을 뒷받침합니다. 전부하 상태와 까다로운 환경에서의 24/7 운전은 Hielscher 고성능 혼합기의 기본 특성입니다.

아래 표는 당사 초음파 장치의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다: