Mikoproteīna ekstrakcija ar ultraskaņu
Atbildot uz pieprasījumu pēc ilgtspējīgām un uzturvielām bagātām pārtikas alternatīvām, mikoproteīns ir kļuvis par revolucionāru sastāvdaļu, ko iegūst no sēnēm un galvenokārt izmanto gaļas aizstājēju ražošanā; tos bieži dēvē par “mākslīgo gaļu”. Šis olbaltumvielu avots piedāvā daudzsološu risinājumu augošajam pieprasījumam pēc augu valsts uztura, nodrošinot izteiksmīgu, gaļai līdzīgu tekstūru un augstu uzturvērtību. Lai izmantotu mikoproteīna potenciālu, tiek lietota progresīva ekstrakcijas metode – apstrāde ar zondes tipa ultraskaņas ierīci. Šī metode izmanto ultraskaņas viļņu jaudu, lai efektīvi atbrīvotu mikoproteīnu no sēņu šūnām, nodrošinot augstu olbaltumvielu iznākumu ārkārtīgi īsā apstrādes laikā.
Mikoproteīna ekstrakcija ar ultraskaņu
Mikoproteīna ekstrakcija sākas ar ēdamu sēņu, piemēram, Fusarium venenatum, kultivēšanu kontrolētos bioreaktoros. Mikoproteīns ir ietverts šo sēņu šūnās, tāpēc vērtīgo olbaltumvielu atbrīvošanai ir nepieciešama iedarbīga ekstrakcijas metode. Apstrāde ar zondes tipa ultraskaņas ierīci izceļas kā ideāla metode, jo tā spēj izraisīt spēcīgu šūnu sagraušanu. Šajā procesā lieljaudas ultraskaņa rada intensīvus kavitācijas spēkus, kas sagrauj sēņu šūnapvalkus, efektīvi atbrīvojot šūnu saturu, tostarp olbaltumvielas, lipīdus un citas uzturvielas. Tas ne tikai uzlabo ekstrakcijas efektivitāti, bet arī nodrošina olbaltumvielu integritātes un funkcionālo īpašību saglabāšanu.
Ultraskaņas viļņu izmantošana mikoproteīna ekstrakcijā sniedz vairākas būtiskas priekšrocības. Pirmkārt, tā nodrošina vienmērīgu homogenizāciju, kas ir izšķiroša plaša pārtikas produktu klāsta izstrādei ar dažādām tekstūrām un garšām. Gan gaļas analogiem, gan olbaltumvielām bagātām uzkodām, gan piena aizstājējiem, kas nesatur piena produktus, apstrāde ar ultraskaņu nodrošina nemainīgu mikoproteīna kvalitāti, padarot to par daudzpusīgu sastāvdaļu pārtikas rūpniecībā. Turklāt šīs metodes īsais apstrādes laiks nodrošina augstāku ražīgumu un mazāku enerģijas patēriņu, atbilstot mūsdienu pārtikas ražošanas ilgtspējas mērķiem. Mikoproteīna ekstrakcija ar ultraskaņu ne tikai apmierina augošo patērētāju pieprasījumu pēc augu valsts olbaltumvielām, bet arī paver ceļu inovatīviem un uzturvielām bagātiem pārtikas risinājumiem.
Ultraskaņas homogenizators UIP2000hdT (2kW) ar periodiskas darbības reaktoru ar nepārtrauktu maisīšanu
Olbaltumvielu atbrīvošanās kinētika no Fusarium Venenatum, apvienojot apstrādi ar ultraskaņu un malšanu
avots: Prakash et al. 2014
Pētījuma piemērs – mikoproteīna atbrīvošana ar ultraskaņu
Prakash et al. (2014) pētīja apstrādes ar ultraskaņu ietekmi uz mikoproteīna atbrīvošanos no Fusarium Venenatum. Viņi sasniedza maksimālo olbaltumvielu atbrīvošanās ātrumu – 580μg ekstrahēta mikoproteīna 0,680 min laikā.
Ar malšanu apvienotas apstrādes ar ultraskaņu metodes ietekme uz olbaltumvielu atbrīvošanos no Fusarium venenatum
avots: Prakash et al. 2014
- Augsts iznākums / pilnīga ekstrakcija
- Augsta kvalitāte
- Ātra
- Saudzīga, netermiska
- Precīzi kontrolējama
- Izmaksu ziņā efektīva
- Vienkārša un droša lietošana
Mikoproteīns
Mikoproteīns ir sēnēs sastopama vienšūnu olbaltumviela. Tā kā mikoproteīns satur daudz olbaltumvielu un šķiedrvielu, to uzskata par veselīgu un ilgtspējīgu uzturvērtības ziņā vērtīgu aminoskābju avotu. Mikoproteīns parasti satur aptuveni 45% olbaltumvielu un 25% šķiedrvielu no sausās masas. Mikoproteīns ir bagāts ar neaizstājamajām aminoskābēm, un tā kopējais olbaltumvielu saturs – aptuveni 41% – ir līdzīgs spirulīnas olbaltumvielu saturam. Tas padara mikoproteīnu par interesantu olbaltumvielu avotu veģetāriešiem un vegāniem. Mikoproteīns ir bagāts ar šķiedrvielām. Tā šķiedrvielas veido aptuveni viena trešdaļa hitīna (N-acetilglikozamīna) un divas trešdaļas β-glikānu (1,3-glikāna un 1,6-glikāna). Pateicoties augstajam olbaltumvielu un šķiedrvielu saturam, mikoproteīns ir veselīgs un ilgtspējīgs pārtikas avots.
(sal. Finnigan et al. 2019)
Ekstrakcija ar ultraskaņu – darbības princips un priekšrocības
Ekstrakcijas ar ultraskaņu pamatā ir akustiskās (ultraskaņas) kavitācijas parādība. Kad šķidrumā vai suspensijā tiek ievadīti spēcīgi ultraskaņas viļņi, augsta un zema spiediena cikli pārmaiņus saspiež un izpleš šķidrumu, radot vidē sīkus vakuuma burbulīšus. Šie vakuuma burbulīši aug vairāku augsta/zema spiediena ciklu laikā, līdz sasniedz brīdi, kad gāzes burbulis vairs nespēj absorbēt papildu enerģiju. Sasniedzot maksimālo izmēru, burbulis augsta spiediena cikla laikā strauji implodē. Burbuļa implozijas laikā lokāli rodas ekstremāli apstākļi, piemēram, ļoti augsta temperatūra un spiediens un attiecīgas spiediena un temperatūras starpības, kā arī šķidruma strūklas ar ātrumu līdz 280m/sec. Šie intensīvie spēki perforē un sagrauj šūnapvalkus un veicina masas pārnesi starp šūnas iekšieni un apkārtējo šķidrumu. Šūnu iekšējais materiāls, piemēram, olbaltumvielas, lipīdi un citi bioaktīvi savienojumi, nonāk šķidrumā, no kura to var viegli atdalīt turpmākajiem procesiem.
Mikoproteīna ekstrakcijas ar ultraskaņu ieguvumi
Ultraskaņas veicināta ekstrakcija (UAE) ir ļoti efektīva metode šūnu iekšējā materiāla, piemēram, olbaltumvielu, lipīdu un bioaktīvu vielu (piemēram, vitamīnu un polifenolu), atbrīvošanai un izolēšanai. Apstrāde ar ultraskaņu intensificē procesu, palielinot masas pārnesi starp šūnas iekšieni un šķidrumu. Ekstrakcija ar ultraskaņu nodrošina lielāku iznākumu, īsāku apstrādes laiku, augstāku ekstrakta kvalitāti, kā arī mazākas apstrādes izmaksas un zemāku enerģijas patēriņu.
Ultraskaņas homogenizatori mikoproteīna apstrādei
Ultraskaņas šūnu sagraušanas ierīces un ekstraktori ir plaši atzīti rīki pārtikas pārstrādes uzņēmumos. Radot kavitācijas izraisītus spēcīgus bīdes spēkus, ultraskaņas ierīces izmanto bioaktīvu savienojumu izolēšanai no augu materiāla un divu vai vairāku fāžu homogenizēšanai viendabīgā maisījumā.
Hielscher Ultrasonics piedāvā plašu augstas veiktspējas ultraskaņas ierīču klāstu no laboratorijas līdz rūpnieciskam mērogam.
Hielscher rūpnieciskās ultraskaņas ierīces spēj nodrošināt ļoti lielas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200µm var viegli uzturēt nepārtrauktā 24/7 darbībā. Vēl lielākām amplitūdām ir pieejamas individuāli pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj tās darbināt 24/7 pie lielas slodzes un sarežģītos vides apstākļos.
Procesa standartizācija ar Hielscher Ultrasonics
Ekstrakti, ko izmanto pārtikā vai farmaceitiskajos preparātos, būtu jāražo saskaņā ar labu ražošanas praksi (GMP) un standartizētām apstrādes specifikācijām. Hielscher Ultrasonics digitālās ultraskaņas ierīces ir aprīkotas ar viedu programmatūru, kas ļauj viegli iestatīt un precīzi kontrolēt apstrādes ar ultraskaņu procesu. Automātiskā datu reģistrēšana iebūvētajā SD kartē ieraksta visus ultraskaņas procesa parametrus, piemēram, ultraskaņas enerģiju (kopējo un neto enerģiju), amplitūdu, temperatūru un spiedienu (ja ir uzstādīti temperatūras un spiediena sensori), kopā ar datuma un laika atzīmi. Tas ļauj pārskatīt katras ar ultraskaņu apstrādātās partijas datus. Vienlaikus tiek nodrošināta reproducējamība un nemainīgi augsta produkta kvalitāte.
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas ierīču aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 1 līdz 500mL | 10 līdz 200mL/min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| nav piemērojams | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| nav piemērojams | lielāks | ierīču grupa: UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Lieljaudas ultraskaņas homogenizatori no laboratorijas mēroga līdz pilotmērogam un rūpnieciskajam mērogam.
Noderīgi fakti
Kas ir mikoproteīns?
Mikoproteīns ir tā sauktā vienšūnu olbaltumviela, kas nozīmē, ka to iegūst no vienšūnas organisma. Mikoproteīna gadījumā šis vienšūnas organisms ir sēne. Tāpēc mikoproteīns ir pazīstams arī kā sēņu olbaltumviela. Zilbe “myco” ir atvasināta no grieķu vārda “mykes”, kas nozīmē sēne.
Mikoproteīna ražošanai parasti izmanto sēni Fusarium venenatum. Tā ir Fusarium ģints mikroskopiska sēne ar augstu olbaltumvielu saturu.
Lai ražotu mikoproteīnu komerciālā mērogā, sēņu sporas kultivē un fermentē glikozes un citu uzturvielu barotnē. Turpmākie apstrādes posmi ietver sēņu biomasas ar samazinātu RNS saturu tvaicēšanu, atdzesēšanu un sasaldēšanu. Visbeidzot iegūst masu ar augstu olbaltumvielu un šķiedrvielu saturu, ko var pārstrādāt dažādos pārtikas produktos, piemēram, gaļas aizstājējos vai pārtikas piedevās. Mikoproteīnu galvenokārt izmanto tā sauktās “mākslīgās gaļas” ražošanai, proti, gaļas aizstājējiem vai gaļas analogiem.
Kā ražo mikoproteīnu?
Mikoproteīnu ražo, fermentējot konkrētu sēni, parasti Fusarium venenatum, lielos bioreaktoros, kur sēne aug un vairojas. Pēc tam sēņu biomasu savāc un mikoproteīnu ekstrahē, izmantojot tādas metodes kā apstrāde ar zondes tipa ultraskaņas ierīci, lai sagrautu šūnapvalkus un atbrīvotu olbaltumvielas, kuras pēc tam pārstrādā dažādos pārtikas produktos.
Kādas ir mikoproteīna priekšrocības?
Mikoproteīnam ir vairākas priekšrocības, tostarp tas ir pārtikas avots ar augstu olbaltumvielu, zemu tauku un zemu holesterīna saturu, kas to padara par veselīgu alternatīvu gaļai. Tas ir bagāts ar uztura šķiedrvielām, palīdz kontrolēt svaru un veicina muskuļu augšanu. Turklāt mikoproteīna ražošanai ir mazāka ietekme uz vidi nekā tradicionālajai gaļas ražošanai – tai nepieciešams mazāk zemes un ūdens, un tā rada mazāk siltumnīcefekta gāzu emisiju. Tas ir arī daudzpusīga sastāvdaļa dažādu gaļas aizstājēju ražošanai, apmierinot augošo pieprasījumu pēc augu valsts uztura.
Literatūra / atsauces
- Prakash P.; Namasivayam S.K.R. (2014): Evaluation of Protein Release Rate from Mycoprotein – Fusarium Venenatum by Cell Disruption Method. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Vol 6, Issue 7, 2014. 491-493.
- Wan M. F. B. W. Nawawi, Mitchell Jones, Richard J. Murphy, Koon-Yang Lee, Eero Kontturi, Alexander Bismarck (2020): Nanomaterials Derived from Fungal Sources – Is It the New Hype? Biomacromolecules 21, 2020. 30-55.
- J. Lonchamp, M. Akintoye, P. S. Clegg, S. R. Euston (2020): Sonicated extracts from the Quorn fermentation co-product as oil-lowering emulsifiers and foaming agents. European Food Research and Technology (2020) 246:767–780.
- Tim JA Finnigan, Benjamin T Wall, Peter J Wilde, Francis B Stephens, Steve L Taylor, Marjorie R Freedman (2019): Mycoprotein: The Future of Nutritious Nonmeat Protein, a Symposium Review. Current Developments in Nutrition, June 2019.