Ultrasone extractie van mycoproteïne

Mycoproteïne voorziet in de vraag naar duurzame en voedzame voedingsalternatieven en heeft zich ontwikkeld tot een revolutionair ingrediënt dat afkomstig is van schimmels en voornamelijk wordt gebruikt voor de productie van vleesvervangers, vaak aangeduid als “nepvlees”. Deze eiwitbron biedt een veelbelovende oplossing voor de groeiende vraag naar plantaardige voedingspatronen en zorgt voor een rijke, vleesachtige textuur en een hoge voedingswaarde. Om het potentieel van mycoproteïne te benutten, wordt een geavanceerde extractietechniek toegepast die bekendstaat als sonicatie met een sonde. Deze methode benut de kracht van ultrasone golven om mycoproteïne efficiënt uit schimmelcellen vrij te maken, waardoor hoge eiwitopbrengsten worden gewaarborgd bij een opmerkelijk korte verwerkingstijd.

Ultrasone extractie van mycoproteïne

De extractie van mycoproteïne 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 met een sonde onderscheidt zich als een ideale techniek doordat deze krachtige celontsluiting kan veroorzaken. Tijdens dit proces genereert ultrageluid met hoog vermogen intense cavitatiekrachten die de celwanden van de schimmels afbreken en zo de intracellulaire inhoud, waaronder eiwitten, lipiden en andere voedingsstoffen, effectief vrijmaken. Dit verhoogt niet alleen de extractie-efficiëntie, maar waarborgt ook het behoud van de integriteit en functionele eigenschappen van het eiwit.

De toepassing van ultrasone golven bij de extractie van mycoproteïne biedt verschillende belangrijke voordelen. Ten eerste zorgt deze voor een uniforme homogenisatie, wat essentieel is voor de ontwikkeling van een breed scala aan voedingsproducten met uiteenlopende texturen en smaken. Of het nu gaat om vleesanalogen, eiwitrijke snacks of zuivelvrije melkvervangers, ultrasone behandeling zorgt voor een constante kwaliteit van mycoproteïne, waardoor het een veelzijdig ingrediënt voor de voedingsindustrie is. Bovendien leidt de korte verwerkingstijd van deze techniek tot een hogere productiviteit en een lager energieverbruik, in overeenstemming met de duurzaamheidsdoelen van de moderne voedselproductie. Ultrasone extractie van mycoproteïne voldoet niet alleen aan de groeiende consumentenvraag naar plantaardig eiwit, maar maakt ook de weg vrij voor innovatieve en voedzame voedingsoplossingen.

Kinetiek van de eiwitvrijmaking uit Fusarium Venenatum door sonicatie in combinatie met malen
bron: Prakash et al. 2014

Casestudy – Ultrasone vrijmaking van mycoproteïne

Prakash et al. (2014) onderzochten de effecten van ultrasone behandeling op de vrijmaking van mycoproteïne uit Fusarium Venenatum. Zij bereikten een maximale eiwitvrijmakingssnelheid van 580μg geëxtraheerde mycoproteïne binnen 0,680 min.

Effect van sonicatie in combinatie met de maalmethode op de eiwitvrijmaking uit Fusarium venenatum
bron: Prakash et al. 2014

Mycoproteïne

Mycoproteïne is een eencellig eiwit dat in schimmels voorkomt. Door het hoge gehalte aan eiwitten en vezels wordt mycoproteïne beschouwd als een gezonde en duurzame bron van aminozuren met een waardevolle voedingswaarde. Mycoproteïne bevat doorgaans ongeveer 45% eiwit en 25% vezels op basis van het drooggewicht. Mycoproteïne is rijk aan essentiële aminozuren en heeft met een samenstelling van circa 41% totaal eiwit een vergelijkbaar eiwitgehalte als spirulina. Dit maakt mycoproteïne tot een interessante eiwitbron voor vegetariërs en veganisten. Mycoproteïne is rijk aan vezels. Het vezelgehalte bestaat uit circa een derde chitine (N-acetylglucosamine) en twee derde β-glucanen (1,3-glucaan en 1,6-glucaan). Dankzij het hoge eiwit- en vezelgehalte is mycoproteïne een gezonde en duurzame voedingsbron.
(vgl. Finnigan et al. 2019)

Ultrasone extractie – Werkingsprincipe en voordelen

Ultrasone extractie is gebaseerd op het verschijnsel akoestische (ultrasone) cavitatie. Wanneer krachtige ultrasone golven in een vloeistof of slurry worden gekoppeld, wordt de vloeistof door afwisselende hogedruk- en lagedrukcycli samengedrukt en uitgezet, waardoor minuscule vacuümbelletjes in het medium ontstaan. Deze vacuümbelletjes groeien gedurende meerdere hogedruk-/lagedrukcycli totdat ze een punt bereiken waarop de gasbel geen verdere energie meer kan opnemen. Op het punt van maximale groei implodeert de bel krachtig tijdens een hogedrukcyclus. Tijdens de implosie van de bel ontstaan lokaal extreme omstandigheden, zoals zeer hoge temperaturen, drukken en bijbehorende druk- en temperatuurverschillen, evenals vloeistofstralen met snelheden tot 280m/sec. Deze intense krachten perforeren en breken celwanden en bevorderen de massaoverdracht tussen het celinterieur en de omringende vloeistof. Het intracellulaire materiaal, zoals eiwitten, lipiden en andere bioactieve verbindingen, wordt overgebracht naar de vloeistof, waaruit het gemakkelijk kan worden afgescheiden voor verdere verwerkingsprocessen.

Voordelen van ultrasone extractie van mycoproteïne

Ultrasoon ondersteunde extractie (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. Sonicatie is een vorm van procesintensivering die de massaoverdracht tussen het celinterieur en de vloeistof verhoogt. Ultrasone extractie resulteert in hogere opbrengsten, een kortere verwerkingstijd, een superieure extractkwaliteit, lagere verwerkingskosten en een lager energieverbruik.

Ultrasone homogenisatoren voor de verwerking van mycoproteïne

Ultrasone apparaten voor celontsluiting en extractie zijn gevestigde hulpmiddelen in voedselverwerkingsbedrijven. Ultrasone apparaten leveren door cavitatie sterke afschuifkrachten en worden gebruikt om bioactieve verbindingen uit plantaardig materiaal te isoleren en twee of meer fasen tot een uniform mengsel te homogeniseren.
Hielscher Ultrasonics biedt een breed assortiment ultrasone apparaten met hoge prestaties, van laboratoriumformaat tot industriële omvang.
Industriële sonicatoren van Hielscher kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden toegepast bij 24/7-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn ultrasone sonotroden op maat beschikbaar. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24/7-bedrijf mogelijk bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.

Processtandaardisatie met Hielscher Ultrasonics

Extracten die in voedingsmiddelen of farmaceutische producten worden gebruikt, dienen te worden geproduceerd volgens goede productiepraktijken (GMP) en gestandaardiseerde verwerkingsspecificaties. De digitale sonicatoren van Hielscher Ultrasonics zijn uitgerust met intelligente software waarmee het sonicatieproces eenvoudig en nauwkeurig kan worden ingesteld en geregeld. Automatische gegevensregistratie legt alle ultrasone procesparameters, zoals ultrasone energie (totale en netto-energie), amplitude, temperatuur en druk (wanneer temperatuur- en druksensoren zijn gemonteerd), met datum- en tijdstempel vast op de ingebouwde SD-kaart. Hiermee kunt u elke ultrasoon verwerkte partij aan de hand van de geregistreerde gegevens controleren. Tegelijkertijd worden reproduceerbaarheid en een constant hoge productkwaliteit gewaarborgd.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone apparaten: