Ultrasone extractie van mycoproteïne

Mycoproteïne is een revolutionair ingrediënt dat voldoet aan de vraag naar duurzame en voedzame voedingsalternatieven. Het is afkomstig van schimmels en wordt voornamelijk gebruikt voor het maken van vleesvervangers, vaak aangeduid als “nepvlees.” Deze eiwitbron biedt een veelbelovende oplossing voor de groeiende vraag naar plantaardige voeding en heeft een rijke, vleesachtige textuur en hoge voedingswaarde. Om het potentieel van mycoproteïne te ontsluiten, wordt een geavanceerde extractietechniek gebruikt die bekend staat als probetype sonicatie. Deze methode maakt gebruik van de kracht van ultrasone golven om mycoproteïne efficiënt vrij te maken uit schimmelcellen, wat zorgt voor een hoge eiwitopbrengst in een opmerkelijk korte verwerkingstijd.

Ultrasone mycoproteïne-extractie

Mycoproteïne-extractie begint met het kweken van eetbare schimmels, zoals Fusarium venenatum, in gecontroleerde bioreactoren. In deze schimmelcellen is mycoproteïne ingekapseld, waardoor een robuuste extractiemethode nodig is om het waardevolle eiwit vrij te maken. Sonicatie van het sonde-type is een ideale techniek omdat het een krachtige celdisruptie teweeg kan brengen. Tijdens dit proces creëert ultrageluid intense cavitatiekrachten die de celwanden van de schimmels afbreken, waardoor effectief intracellulaire inhoud vrijkomt, waaronder eiwitten, lipiden en andere voedingsstoffen. Dit verbetert niet alleen de efficiëntie van de extractie, maar zorgt ook voor het behoud van de integriteit en functionele eigenschappen van het eiwit.

De toepassing van ultrasone golven bij de extractie van mycoproteïnen biedt verschillende belangrijke voordelen. Ten eerste zorgt het voor uniforme homogenisatie, wat cruciaal is voor de ontwikkeling van een breed scala aan voedingsmiddelen met verschillende texturen en smaken. Of het nu gaat om vleesanalogen, eiwitrijke snacks of zuivelvrije melkvervangers, ultrasoon bereiding zorgt voor een consistente kwaliteit van mycoproteïne, waardoor het een veelzijdig ingrediënt wordt in de voedingsindustrie. Bovendien leidt de snelle verwerkingstijd van deze techniek tot een hogere productiviteit en een lager energieverbruik, wat aansluit bij de duurzaamheidsdoelstellingen van de moderne voedselproductie. Ultrasone mycoproteïne-extractie voldoet niet alleen aan de groeiende vraag van consumenten naar plantaardig eiwit, maar maakt ook de weg vrij voor innovatieve en voedzame voedingsoplossingen.

Kinetiek van eiwitvrijgave uit Fusarium Venenatum door sonicatie met malen
bron: Prakash et al. 2014

Casestudie – Ultrasone afgifte van mycoproteïnen

Prakash et al. (2014) onderzochten de effecten van ultrasoonbehandeling op het vrijkomen van mycoproteïne uit Fusarium Venenatum. Ze bereikten een maximale eiwitafgiftesnelheid van 580 µg geëxtraheerd mycoproteïne binnen 0,680 min.

Effect van sonicatie met maalmethode op het vrijkomen van eiwitten uit Fusarium venenatum
bron: Prakash et al. 2014

Mycoproteïne

Mycoproteïne is een eencellig eiwit dat aanwezig is in schimmels. Mycoproteïne biedt een hoge hoeveelheid eiwitten en vezels en wordt beschouwd als een gezonde en duurzame bron van voedingswaardevolle aminozuren. Mycoproteïne bevat meestal ongeveer 45% eiwit en 25% vezels per droog gewicht. Mycoproteïne is rijk aan essentiële aminozuren en met een samenstelling van ongeveer 41% totaal eiwit biedt het een vergelijkbaar eiwitgehalte als spirulina. Dit maakt mycoproteïne een interessante eiwitbron voor vegetariërs en veganisten. Mycoproteïne is rijk aan vezels. Het vezelgehalte bestaat uit ongeveer een derde chitine (N-acetylglucosamine) en twee derde β-glucanen (1,3-glucaan en 1,6-glucaan). Met een hoog eiwit- en vezelgehalte is mycoproteïne een gezonde en duurzame voedingsbron.
(cf. Finnigan et al. 2019)

ultrasone extractie – Werkingsprincipe en voordelen

Ultrasone extractie is gebaseerd op het fenomeen van akoestische (ultrasone) cavitatie. Wanneer krachtige ultrasone geluidsgolven worden gekoppeld aan een vloeistof of slurry, comprimeren en expanderen afwisselend hoge- en lagedrukcycli de vloeistof waardoor minuscule vacuümbelletjes in het medium ontstaan. Deze vacuümbelletjes groeien gedurende verschillende cycli van hoge en lage druk totdat ze een punt bereiken waarop de gasbel geen energie meer kan absorberen. Op het punt van maximale groei implodeert de bel heftig tijdens een hogedrukcyclus. Tijdens de implosie van de bel doen zich plaatselijk extreme omstandigheden voor zoals zeer hoge temperatuur, druk en bijbehorende druk- en temperatuurverschillen en vloeistofstralen tot 280 m/sec. Deze intense krachten perforeren en breken celwanden en bevorderen de massaoverdracht tussen de celinhoud en de omringende vloeistof. Het intracellulaire materiaal zoals proteïnen, lipiden en andere bioactieve stoffen worden overgebracht naar de vloeistof van waaruit het gemakkelijk kan worden afgescheiden voor downstreamprocessen.

Voordelen van ultrasone mycoproteïne-extractie

Extractie met ultrasone hulp (UAE) is een zeer efficiënte techniek om intracellulair materiaal zoals eiwitten, lipiden en bioactieve stoffen (bijv. vitaminen en polyfenolen) vrij te maken en te isoleren. Sonificatie is een procesintensivering die de massaoverdracht tussen celinterieur en vloeistof verhoogt. Ultrasone extractie resulteert in hogere opbrengsten, kortere verwerkingstijd, superieure extractkwaliteit en lagere verwerkingskosten en lager energieverbruik.

Ultrasone homogenisatoren voor verwerking van mycoproteïnen

Ultrasone celdisruptoren en extractoren zijn gevestigde hulpmiddelen in voedselverwerkende faciliteiten. Ultrasone apparaten leveren cavitatiekrachten met hoge schuifkrachten en worden gebruikt om bioactieve stoffen uit plantaardig materiaal te isoleren en om twee of meer fasen te homogeniseren tot een uniform mengsel.
Hielscher Ultrasonics biedt een breed assortiment hoogwaardige ultrasone apparaten, van laboratorium- tot industrieel formaat.
Hielscher industriële sonicators kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar. De robuustheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur maakt 24/7 gebruik mogelijk bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.

Processtandaardisatie met Hielscher Ultrasonics

Extracten die in voedingsmiddelen of farmaceutische producten worden gebruikt, moeten volgens Good Manufacturing Practices (GMP) en gestandaardiseerde verwerkingsspecificaties worden geproduceerd. De digitale sonicators van Hielscher Ultrasonics worden geleverd met intelligente software, waarmee het sonicatieproces eenvoudig en nauwkeurig kan worden ingesteld en geregeld. Automatische gegevensregistratie schrijft alle ultrasone procesparameters zoals ultrasone energie (totale en netto energie), amplitude, temperatuur, druk (wanneer temp- en druksensoren zijn gemonteerd) met datum- en tijdstempel op de ingebouwde SD-kaart. Hierdoor kunt u elk ultrasoon verwerkt lot reviseren. Tegelijkertijd worden reproduceerbaarheid en een continu hoge productkwaliteit gegarandeerd.

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: