Ultraskaņas ekstrakcija leģhemoglobīna ražošanai

Tīrāks, ātrāks un plašāk mērogojams veids, kā atbloķēt “gaļas” molekulu, kas ir augu izcelsmes pārtikas produktu pamatā: Leghemoglobīns – hemu saturošs proteīns, kas nosaka gaļas aromātu, krāsu un garšu. – ir kļuvusi par vienu no vērtīgākajām biomolekulām augu izcelsmes pārtikas rūpniecībā. Leghemoglobīna ekstrakcija, ko tradicionāli ražo, izmantojot fermentāciju vai sarežģītu pakārtotu apstrādi, joprojām ir dārga un sarežģīti mērogojama. Uz ultraskaņu balstīta apstrāde pilnībā maina šo vienādojumu.
Ultraskaņas apstrāde ļauj efektīvi atbrīvot, disperģēt un stabilizēt sojas hemoglobīna proteīnus, piedāvājot skaidru ceļu uz rūpnieciska mēroga leghemoglobīna ekstrakciju.

Kāpēc leģhemoglobīns ir svarīgs

Sojas pupiņu sakņu mezglos ir dabiski daudz leģhemoglobīna, un tam ir būtiska bioloģiska loma skābekļa regulēšanā. Pārtikā tā hema grupa katalizē garšu veidojošas reakcijas gatavošanas laikā, līdzīgi kā dzīvnieku gaļā. Pētnieki ir apstiprinājuši, ka sojas leghemoglobīns saglabā hema saistīšanos, peroksidāzes aktivitāti un sagremojamību, padarot to par dzīvotspējīgu un drošu pārtikas sastāvdaļu.
Izaicinājums nekad nav bijis funkcionalitāte – tā ir bijusi efektīva ieguve un mērogojama apstrāde.
Ultraskaņas ekstrakcija pastiprina leghemoglobīna ieguvi, saglabā leghemoglobīna hema funkcionalitāti, un to var lineāri palielināt no laboratorijas līdz rūpnieciskai ražošanai, padarot to par ļoti efektīvu un stabilu metodi leghemoglobīna ražošanai augu izcelsmes pārtikas produktiem.

Legmoglobīna ekstrakcija no sojas pupiņām vai E. coli bioreaktoriem

Leghemoglobīnu var iegūt divos būtiski atšķirīgos veidos, bet rūpnieciskajā ražošanā mūsdienās izmanto mikrobioloģisko sintēzi, nevis tiešu ekstrakciju no sojas pupām. Lai gan leghemoglobīns dabiski sastopams lielā koncentrācijā sojas pupiņu sakņu mezglos, tieša ekstrakcija no augiem nav praktiski iespējama, jo ir zema atgūstamā raža, mainīga lauksaimnieciskā izmantošana un sarežģīta attīrīšana pēc tam. Tāpēc leghemoglobīnu galvenokārt ražo biosintēzes ceļā, izmantojot inženierijas ceļā iegūtus mikroorganismus, visbiežāk Escherichia coli vai raugu, kuros kontrolētos bioreaktora apstākļos ievieš un izsaka sojas leghemoglobīna gēnu. Nesenie pētījumi liecina, ka uz E. coli bāzes balstītas sistēmas, tostarp šūnu un bezšūnu bioreaktori, var ražot funkcionālu sojas leghemoglobīnu ar pareizu aminoskābju secību, hema saistīšanu un fermentatīvo aktivitāti, padarot mikrobiālo sintēzi par vēlamo rūpniecisko ceļu.
Ultraskaņas ekstraktori ir piemēroti leghemoglobīna ekstrakcijai no abiem avotiem. – sojas pupiņu sakņu mezgliņiem un E.coli bioreaktoriem.

Kā ultraskaņa uzlabo leģhemoglobīna ekstrakciju

Ultraskaņas apstrāde notiek, radot augstas intensitātes akustisko kavitāciju šķidrā vidē. Kad mikroskopiskie burbulīši sabrūk, tie rada lokālus bīdes spēkus, kas:

• Izjauc augu un mikrobu šūnu struktūras
• Atbrīvojas intracelulārās olbaltumvielas, piemēram, leghemoglobīns.
• Olbaltumvielu agregātu samazināšana un dispersijas uzlabošana
• Paātrināt masas pārnesi bez asām ķimikālijām

Kontrolētās laboratorijas sistēmās jau ir pierādīts, ka sonikācija var sadalīt hemoglobīna agregātus un samazināt daļiņu izmēru par vairākām kārtām, vienlaikus saglabājot proteīna funkcionalitāti.

Tas ir īpaši svarīgi leģhemoglobīnam, kur agregācija un nevienmērīga dispersija var ierobežot iznākumu un pakārtotās apstrādes efektivitāti.

No laboratorijas uz rūpnīcu: Lineārā mērogojamība ar rūpnieciskajiem sonikatoriem

Viena no ultraskaņas lielākajām priekšrocībām ir lineārā mērogojamība. Atšķirībā no mehāniskās homogenizācijas vai lodīšu frēzēšanas, ultraskaņas ievadītās enerģijas apjoms ir tieši atkarīgs no apstrādes apjoma. Tas nozīmē, ka stendā optimizētus parametrus, piemēram, amplitūdu, enerģijas blīvumu un uzturēšanās laiku, var droši pārnest uz izmēģinājuma un ražošanas mērogu.

Hielscher Ultrasonics rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas ir īpaši izstrādātas šim nolūkam. To lieljaudas, nepārtrauktas plūsmas sonikatori ļauj:

• Inline ekstrakcija no sojas pupiņu suspensijas
• Reproducējama olbaltumvielu izdalīšanās kilogramu un tonnu mērogā
• Precīza enerģijas padeves kontrole (W/L)
• 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, 7 dienas nedēļā, 7 dienas nedēļā, 7 dienas nedēļā, rūpnieciska darbība ar pārtikas produktiem

Šīs sistēmas ļauj ražotājiem netraucēti pāriet no R&D līdz komerciālai ražošanai, nepārveidojot procesu.

Tīrāka apstrāde, labāka olbaltumvielu kvalitāte

Vēl viena būtiska ultraskaņas ekstrakcijas priekšrocība ir procesa tīrība. Pētījumi liecina, ka ultraskaņa var mazināt agresīvu šķīdinātāju vai pārmērīgas termiskās apstrādes izmantošanu, jo abos gadījumos pastāv risks bojāt hema grupu vai denaturēt olbaltumvielas.

Pareizi kontrolējot temperatūru, sonikācija saglabā:

• Hēmas integritāte
• Skābekļa saistīšanas īpašības
• Sagremojamība simulētos kuņģa darbības apstākļos

Tas atbilst nozares pieprasījumam pēc ilgtspējīgām pārstrādes tehnoloģijām ar tīru marķējumu.

Ko tas nozīmē augu izcelsmes pārtikai

Tā kā pieprasījums pēc augu izcelsmes gaļas turpina pieaugt, ražotāji meklē veidus, kā samazināt izmaksas, vienlaikus uzlabojot produktu konsistenci. Ultraskaņas ekstrakcija piedāvā pārliecinošu risinājumu:

• Augstāka raža no sojas pupiņu izejvielām
• Īsāks apstrādes laiks
• Paredzama mēroga palielināšana
• Mazāka darbības sarežģītība

Kombinācijā ar Hielscher Ultrasonics ultraskaņas reaktoriem, kas paredzēti rūpnieciskai ražošanai, šī tehnoloģija nodrošina tiešu ceļu uz komerciāli dzīvotspējīgu leghemoglobīna ražošanu.

Zinātniskie pierādījumi tagad apstiprina to, par ko procesu inženieri jau sen ir aizdomājušies: ultraskaņa nav tikai laboratorijas rīks. – tas ir industriāls darbarīks. Ultraskaņas apstrāde no sojas pupiņām nodrošina efektivitāti, mērogojamību un produkta kvalitāti vienā platformā.

Tā kā augu izcelsmes pārtikas nozare turpina paplašināties, ultraskaņas ekstrakcija var kļūt par pamattehnoloģiju, kas beidzot padarīs leghemoglobīna ražošanu ātrāku, tīrāku un ekonomiski ilgtspējīgāku.

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā

Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.