Ulepszona produkcja białek owadzich za pomocą ultradźwięków

Owady są zrównoważonym, łatwym w uprawie źródłem wysokiej jakości odżywczych białek i lipidów. W celu oddzielenia białek i lipidów od owadów, ekstrakcja ultradźwiękowa jest stosowana jako wysoce wydajna i niezawodna technologia. Udowodniono, że ultradźwięki zapewniają wysoką szybkość ekstrakcji, wysoką wydajność białka i lipidów oraz szybkie przetwarzanie najwyższej jakości składników owadów.

Dlaczego warto ekstrahować białka owadów za pomocą ultradźwięków?

Ekstrakt białkowy z owadów jest zwykle uważany za produkt wyższej jakości niż mączka z owadów, ponieważ zawiera wyższy procent białka i niższy procent innych niepożądanych materiałów, takich jak chityna i tłuszcze.
Mączka z owadów jest zwykle wytwarzana przez mielenie całych owadów na proszek, który może zawierać znaczną ilość niestrawnych materiałów, takich jak chityna, egzoszkielety i inne nieodżywcze składniki. Natomiast ekstrakt z białka owadów jest zwykle wytwarzany poprzez ekstrakcję białka z owadów, co skutkuje czystszym i bardziej skoncentrowanym produktem białkowym. Udowodniono, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce skuteczną techniką produkcji wysokiej jakości białka owadziego.
Wyższe stężenie białka w ekstrakcie białkowym z owadów oznacza, że może on dostarczyć więcej białka na gram niż mączka z owadów, co czyni go bardziej wydajnym źródłem białka. Ponadto usunięcie składników nieodżywczych może sprawić, że ekstrakt z białka owadów będzie łatwiej strawny i może zmniejszyć ryzyko wystąpienia problemów trawiennych u zwierząt i ludzi, którzy go spożywają.
Co więcej, ekstrakt z białka owadów może mieć łagodniejszy smak i zapach w porównaniu do mączki z owadów, co czyni go bardziej atrakcyjnym dla konsumentów. Ma również bardziej wszechstronne zastosowanie, ponieważ może być stosowany jako składnik szerokiej gamy produktów spożywczych i paszowych.
 

Ultradźwiękowa ekstrakcja białek owadów

Ekstrakcja ultradźwiękowa może być łatwo wdrożona do regularnego przetwarzania mączki owadziej i pozwala na uaktualnienie do produktu końcowego. Ekstrahowane ultradźwiękami białko owadzie jest lepszej jakości niż mączka owadzia, oferując wyższe wartości odżywcze, lepszy smak i lepsze funkcje.

Ogólny protokół ekstrakcji białek owadów przy użyciu ultrasonografu typu sondowego

ogólny protokół ekstrakcji białek spożywczych z larw muchy żołnierza za pomocą sondy ultradźwiękowej:
Materiały i sprzęt:

• Larwy muszki plujki lub inne gatunki owadów, takie jak larwy mącznika młynarka (Tenebrio molitor), dorosłe osobniki świerszcza (Gryllus bimaculatus) i poczwarki jedwabnika (Bombyx mori). – wcześniej hodowane i zbierane
• ultrasonograf z sondą
• Blender lub robot kuchenny
• Woda destylowana zawierająca 9,46 mM kwasu askorbinowego lub inny wybrany rozpuszczalnik
• wirówka
• Pojemniki szklane lub plastikowe
• Papier filtracyjny lub filtry siatkowe

Instrukcja krok po kroku dotycząca ekstrakcji białek owadów

1. Przygotowanie larw owadów:
   • Zbierz larwy muchy żołnierza z systemu odchowu.
   • Dokładnie umyj larwy wodą destylowaną, aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia.
   • Zamrozić larwy w temperaturze -20°C lub niższej, aby dezaktywować enzymy i zachować jakość białka.
2. Zakłócenie rozwoju larw:
   • Rozmroź zamrożone larwy i przenieś je do blendera lub robota kuchennego.
   • Dodać odpowiednią objętość wody destylowanej lub roztworu buforowego, aby uzyskać pożądane stężenie białka (np. 10% w/v).
   • Mieszać lub przetwarzać larwy do uzyskania jednorodnej zawiesiny.
   • Przenieś zawiesinę do szklanego lub plastikowego pojemnika.
3. Odtłuszczanie (opcjonalne):
   • Odtłuszczanie mączki owadziej jest opcjonalnym etapem, który pomaga zwiększyć wydajność i jakość białka. Zawartość tłuszczu w mączce owadziej jest redukowana poprzez obróbkę heksanem. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku większości ekstraktów białek owadzich przeznaczonych do spożycia przez ludzi, odtłuszczanie jest zalecane w celu poprawy jakości białka. Konwencjonalny proces odtłuszczania heksanem jest czasochłonny. Ultradźwięki mogą znacznie przyspieszyć odtłuszczanie mączki owadziej!
4. Ultradźwięki:
   • Zanurzyć sondę ultrasonografu, np. UIP2000hdT, w zawiesinie larw.
   • Ustawić parametry ultrasonografu, np. 100% amplitudy i czas sonikacji zgodnie z objętością i zawiesiną.
   • Zastosuj fale ultradźwiękowe do zawiesiny larw, utrzymując stałą temperaturę, aby uniknąć denaturacji białek.
   • Proces ultradźwiękowy pomaga w rozbijaniu komórek i uwalnianiu białek z larw.
   • Monitorowanie temperatury podczas sonikacji. Ultradźwięki Hielscher są wyposażone w czujnik temperatury i kontrolę temperatury.
5. Wirowanie:
   • Po ultradźwiękach przenieść poddaną działaniu ultradźwięków zawiesinę larw do probówek wirówkowych.
   • Odwirować probówki z odpowiednią prędkością i przez odpowiedni czas, aby oddzielić supernatant zawierający białko od zanieczyszczeń stałych i nieuszkodzonych komórek.
   • Zebrać supernatant zawierający wyekstrahowane białka i przenieść go do czystego pojemnika.
   • Opcjonalnie, powtórzyć etap wirowania, jeśli to konieczne, aby usunąć wszelkie pozostałe cząstki stałe. Alternatywnie, filtracja może być stosowana jako technika separacji białek.
6. Analiza i przechowywanie białek:
   • Przeprowadzenie analizy białek w celu oceny jakości i składu wyekstrahowanych białek.
7. Przechowywanie:
   • Wyekstrahowane białka należy przechowywać w odpowiednich pojemnikach w chłodnym, suchym i ciemnym miejscu.

 
Owady jako źródło pożywienia: Owady takie jak świerszcze, robaki, muchy i larwy są bogate w białko. Aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na wysokiej jakości białko, owady zostały docenione jako zdrowe, zrównoważone i przyjazne dla środowiska źródło białka, które jest wykorzystywane do produkcji żywności dla ludzi, karmy dla zwierząt domowych i paszy dla zwierząt gospodarskich. Owady są ektotermiczne (co oznacza, że są zimnokrwiste i nie marnują energii na wytwarzanie ciepła w celu zwiększenia temperatury ciała), nie wymagają dużo miejsca i mogą być karmione odpadami jako substratem wzrostu. To sprawia, że białka i lipidy owadów są obiecującym źródłem pożywienia, które może pomóc w wypełnieniu “luka białkowa”które należy przezwyciężyć, aby wyżywić rosnącą populację światową i jej zapotrzebowanie na wysokiej jakości składniki odżywcze, zwłaszcza białko.
Hodowla owadów: Owady są hodowane na farmach owadów, gdzie są uprawiane w pojemnikach lub reaktorach. Dzięki temu, że są szybko rosnącymi organizmami, wymagają stosunkowo niewielkiej opieki, mogą być karmione odpadami organicznymi i są szybko hodowane do wielkości zbiorów lub dojrzałości. Szczególnie larwy much, mączniki i świerszcze są łatwe w hodowli. Jeśli chodzi o wydajność, larwy muchy czarnej są znane z doskonałego przekształcania odpadów organicznych w wysokiej jakości białko. “królowa transformacji odpadów” pod hodowlą owadów.
 
Etapy przetwarzania mączki z owadów: Gdy owady osiągną docelowy rozmiar lub stadium, są zbierane. Oznacza to, że są gotowe do przetworzenia na składniki żywności. Przed przetworzeniem owady są myte w wodzie, przesiewane i przechowywane w temperaturze 4 ℃ przez około jeden dzień bez karmienia.
Następnie owady są gotowane, a następnie suszone bardzo gorącym powietrzem lub ogrzewane w pojemniku. Obróbka cieplna jest również wymagana do zabicia bakterii. Na koniec owady są mielone na suchą mączkę owadzią (znaną również jako mąka owadzia). Mączka owadzia może być stosowana jako składnik żywności lub dodatek do pasz dla zwierząt. Jednak w celu udoskonalenia i ulepszenia mączki z owadów, najcenniejsze składniki, tj. białka i lipidy, są ekstrahowane. Szczególnie czyste białko owadzie jest cenione jako wysoce odżywczy składnik, który jest stosowany w batonach białkowych, proszkach białkowych i jako dodatek do wielu produktów spożywczych, takich jak wypieki, chipsy, krakersy itp.
 
Używaj ekstraktorów ultradźwiękowych do produkcji wysokiej jakości białka owadziego!
 
Ultradźwiękowa ekstrakcja wysokiej jakości białek z owadów:
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest stosowana do produkcji proszków białkowych, hydrolizatów i izolatów białkowych z wielu form owadów, w tym much, robaków, robaków, świerszczy i larw. Poprzez ekstrakcję wysokiej jakości białek z mączki owadziej, ultradźwięki wytwarzają funkcjonalne składniki żywności o doskonałym profilu odżywczym.

Zalety ultradźwiękowej ekstrakcji białek z owadów

Ultradźwięki są szeroko stosowane do ekstrakcji i obróbki białek z różnych źródeł, takich jak botaniczne (np. z soi, ryżu, rzepaku, słonecznika, pestek dyni itp.), mleczarskie (np, koncentrat białek serwatkowych (WPC), białko serwatkowe, retentaty białek mleka, kazeinian wapnia), algi (np. wodorosty), owoce morza (np. produkty uboczne z ryb i odpady z owoców morza) oraz owady (np. robaki, larwy, muchy, larwy, chrząszcze, świerszcze, karaluchy itp.).
Jako wysoce wydajna i ekologiczna technologia ekstrakcji, ultradźwiękowa ekstrakcja białka owadów znalazła swoje miejsce w produkcji proszków, hydrolizatów i izolatów białka owadów. Ze względu na wysoką niezawodność procesu, powtarzalność i liniowe skalowanie w górę, ultradźwięki są wykorzystywane do ekstrakcji białka z owadów, modyfikacji struktur białkowych i poprawy właściwości fizykochemicznych białka.
Na przykład Mintha i in. (2020) zastosowali ekstrakcję ultradźwiękową do larw muchy czarnego żołnierza (H. illucens). Donoszą oni, że sonikacja poprawiła strukturę białka, zmieniła funkcjonalność białka, a tym samym była korzystna dla produkcji białka / hydrolizatów H. illucens. W szczególności potencjał zeta, dyspergowalność i wartości tiolu zostały zwiększone przez ultradźwięki. Ponadto zmętnienie i wielkość cząstek białka zmniejszyły się po sonikacji. Ultradźwięki znacznie zwiększyły jasność (L*) izolatów białkowych o x - 7,46% w porównaniu do kontroli bez sonikacji.

Wysokowydajne ultradźwięki do przetwarzania białek owadów

Ekstrakcja ultradźwiękowa i homogenizacja to niezawodna technologia przetwarzania, która ułatwia i przyspiesza produkcję wysokiej jakości białek owadzich. Portfolio Hielscher Ultrasonics obejmuje pełen zakres od kompaktowych ultrasonografów laboratoryjnych po przemysłowe systemy ekstrakcyjne. Dzięki temu w firmie Hielscher możemy zaoferować najbardziej odpowiedni ultrasonograf dla przewidywanej wydajności procesu. Nasz wieloletni doświadczony personel pomoże Ci od testów wykonalności i optymalizacji procesu do instalacji systemu ultradźwiękowego na końcowym poziomie produkcji.
Niewielkie rozmiary naszych ekstraktorów ultradźwiękowych, a także ich wszechstronność w zakresie opcji instalacji sprawiają, że pasują one nawet do niewielkich zakładów przetwórstwa białek owadzich. Procesory ultradźwiękowe są instalowane na całym świecie w zakładach produkujących żywność i suplementy diety, a także do produkcji pasz dla zwierząt domowych i hodowlanych. Co więcej, ultradźwiękowe mieszalniki o wysokim ścinaniu są idealne do formułowania białek owadzich w produkty spożywcze dla ludzi, a także w karmę dla zwierząt towarzyszących i paszę dla zwierząt gospodarskich.

Hielscher Ultrasonics – Zaawansowany sprzęt do ekstrakcji

Portfolio produktów Hielscher Ultrasonics obejmuje pełną gamę wysokowydajnych ekstraktorów ultradźwiękowych od małej do dużej skali. Dodatkowe akcesoria pozwalają na łatwy montaż najbardziej odpowiedniej konfiguracji urządzenia ultradźwiękowego dla procesu białek owadzich. Optymalna konfiguracja ultradźwiękowa zależy od przewidywanej wydajności, objętości, surowca, procesu wsadowego lub liniowego i osi czasu.

Ultradźwiękowa ekstrakcja owadów – Przetwarzanie wsadowe i inline

Ultradźwięki Hielscher mogą być stosowane do przetwarzania wsadowego i ciągłego. Ultradźwiękowe przetwarzanie wsadowe jest idealne do testowania procesów, optymalizacji i produkcji na poziomie od małych do średnich. W przypadku produkcji dużych ilości białek owadzich, przetwarzanie inline może być bardziej korzystne. Podczas gdy dozowanie wymaga jedynie bardzo prostej konfiguracji, jest ono bardziej czasochłonne i pracochłonne. Ciągły proces mieszania na linii produkcyjnej wymaga zaawansowanej konfiguracji – składający się z pompy, węży lub rur i zbiorników - ale jest bardziej wydajny, szybszy i wymaga znacznie mniej pracy. Hielscher Ultrasonics ma najbardziej odpowiednią konfigurację ekstrakcji dla objętości ekstrakcji i celów procesu.

Ekstraktory ultradźwiękowe dla każdej wydajności produktu

Asortyment produktów Hielscher Ultrasonics obejmuje pełne spektrum procesorów ultradźwiękowych, od kompaktowych ultrasonografów laboratoryjnych, przez systemy stacjonarne i pilotażowe, po w pełni przemysłowe procesory ultradźwiękowe o wydajności przetwarzania ciężarówek na godzinę. Pełna gama produktów pozwala nam zaoferować najbardziej odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy dla danego surowca, wydajności procesu i celów produkcyjnych.
Ultradźwiękowe systemy stacjonarne są idealne do testów wykonalności i optymalizacji procesów. Liniowe skalowanie w oparciu o ustalone parametry procesu bardzo ułatwia zwiększenie wydajności przetwarzania z mniejszych partii do w pełni komercyjnej produkcji. Skalowanie w górę można wykonać, instalując mocniejszą ultradźwiękową jednostkę ekstrakcyjną lub grupując równolegle kilka ultrasonicatorów. Dzięki UIP16000 firma Hielscher oferuje najpotężniejszy ekstraktor ultradźwiękowy na świecie.

Precyzyjnie kontrolowane amplitudy dla optymalnych wyników

Wszystkie ultradźwięki Hielscher są precyzyjnie sterowane, a tym samym niezawodne w produkcji. Amplituda jest jednym z kluczowych parametrów procesu, które wpływają na wydajność i skuteczność ultradźwiękowej ekstrakcji składników odżywczych z owadów.
Materiał owadów, taki jak larwy i muchy, wymaga łagodniejszej sonikacji i niższych ustawień amplitudy, podczas gdy świerszcze i owady o grubej skorupie egzoszkieletu wymagają sonikacji przy wyższych amplitudach w celu uwolnienia docelowych składników odżywczych. Wszystkie procesory Hielscher Ultrasonics pozwalają na precyzyjne ustawienie amplitudy. Sonotrody i rogi wzmacniające to akcesoria, które pozwalają modyfikować amplitudę w jeszcze szerszym zakresie. Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy i zapewniać wymaganą intensywność ultradźwięków w wymagających zastosowaniach. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7.
Precyzyjne ustawienia amplitudy i stałe monitorowanie parametrów procesu ultradźwiękowego za pomocą inteligentnego oprogramowania dają możliwość leczenia nasion w najbardziej efektywnych warunkach ultradźwiękowych. Optymalna sonikacja dla najlepszych wyników ekstrakcji!
Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających środowiskach. To sprawia, że sprzęt ultradźwiękowy Hielscher jest niezawodnym narzędziem pracy, które spełnia wymagania dotyczące ekstrakcji.

Łatwe, pozbawione ryzyka testowanie procesów

Procesy ultradźwiękowe można skalować całkowicie liniowo. Oznacza to, że każdy wynik osiągnięty przy użyciu ultrasonografu laboratoryjnego lub stacjonarnego można skalować do dokładnie tej samej wydajności przy użyciu dokładnie tych samych parametrów procesu. To sprawia, że ultradźwięki są idealne do testowania wykonalności bez ryzyka, optymalizacji procesu i późniejszego wdrożenia do produkcji komercyjnej. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się, jak ultradźwięki mogą zwiększyć produkcję białka owadów!

Najwyższa jakość – Zaprojektowany i wyprodukowany w Niemczech

Jako firma rodzinna, Hielscher priorytetowo traktuje najwyższe standardy jakości dla swoich procesorów ultradźwiękowych. Wszystkie ultradźwięki są projektowane, produkowane i dokładnie testowane w naszej siedzibie w Teltow koło Berlina w Niemczech. Solidność i niezawodność sprzętu ultradźwiękowego Hielscher sprawiają, że jest to koń roboczy w Twojej produkcji. Praca 24/7 pod pełnym obciążeniem i w wymagających środowiskach jest naturalną cechą wysokowydajnych mikserów Hielscher.

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: