Extração de proteína de lentilha-d'água

A lentilha-d'água (Lemna minor) é uma planta aquática de crescimento rápido, rica em proteínas e outros compostos nutricionais. A extração ultrassônica é usada como uma tecnologia de processamento altamente eficiente e confiável para liberar proteínas, lipídios e fitonutrientes da lentilha-d'água. A sonicação permite o tratamento simples e rápido da lentilha-d'água para produtos de qualidade alimentar.

Lentilha-d'água para fins nutricionais

A lentilha-d'água (gênero Lemna), uma planta aquática com flores, é a menor planta com flores conhecida. Também conhecida como Wolffia, lentilhas d'água ou lentes d'água, a lentilha-d'água cresce em ambientes de água doce e pode ser encontrada em todo o mundo. Nos gêneros de lentilha-d'água, várias espécies como Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella e Wolffia são conhecidas. Como a planta de Lemna tem uma capacidade de crescimento rápido, capaz de dobrar de tamanho diariamente, a lentilha-d'água despertou o interesse de cientistas e engenheiros de alimentos que trabalham na área de nutrição, segurança alimentar e alimentos funcionais. Em partes do Sudeste Asiático, a lentilha-d'água é conhecida há muito tempo por sua densidade de nutrientes e é conhecida pelo apelido “almôndega de legumes” devido ao seu alto teor de proteína (mais de 45% da massa seca). A lentilha-d'água oferece o perfil proteico completo (como ovos de galinha), contendo todos os nove aminoácidos essenciais e seis condicionais.

Lipídios e proteínas da lentilha-d'água

A lentilha-d'água contém 20-35% de proteína, 4-7% de gordura e 4-10% de amido por peso seco. Curiosamente, as distribuições de aminoácidos na lentilha-d'água estão próximas das recomendações da OMS, tendo, por exemplo, 4,8% de lisina, 2,7% de metionina e cisteína e 7,7% de fenilalanina e tirosina. O teor de ácidos graxos poliinsaturados estava entre 48 e 71% e o alto teor de ácidos graxos n3 resultou em uma proporção favorável de n6 / n3 de 0,5 ou menos. (Appenroth et al. 2017)

Imagens SEM de amostras de lentilha-d'água: A linha superior mostra as células intactas das amostras de controle de lentilha-d'água
A linha inferior mostra amostras de lentilha-d'água extraídas usando o sonicador UP400ST. As células mostram um claro colapso mecânico devido à sonicação.
Estudo e imagens: ©2023 Inguanez et. Al.

Extração ultrassônica de lentilha-d'água

A extração ultrassônica é usada para extrair compostos de lentilha-d'água, especialmente proteínas e lipídios como produtos alimentícios. A farinha de proteína de Lemna e os lipídios de Lemna são eficientemente liberados e isolados da planta de lentilha-d'água aquática.

Como a sonicação é aplicada para extração de lentilha-d'água?

Após a colheita da Lemna, o excesso de água é removido (por exemplo, por centrifugação). Para extração ultrassônica, uma pasta rica em biomassa (ou seja, densa em Lemna) é preferível, pois torna o processo ultrassônico mais eficiente. A pasta de lentilha-d'água pode consistir em lentilha-d'água e água ou outro solvente de sua escolha. Essa pasta é alimentada em um reator ultrassônico, onde a cavitação acústica quebra a matriz celular e libera os compostos intracelulares no meio de extração à base de água ou solvente.

Escolha o seu Solvente de Extração

A extração ultrassônica é compatível com (quase) qualquer tipo de solvente. No ambiente de pesquisa, os compostos de lentilha-d'água foram extraídos usando solventes como o solvente polar etanol, bem como várias misturas de solventes não polares, incluindo metanol-etanol, clorofórmio-etanol, hexano-etanol, dietil éter-etanol, éter de petróleo-etanol em diferentes proporções de volume.
O solvente certo em combinação com a ultrassonografia intensifica a liberação de fitonutrientes da biomassa de lentilha-d'água. A ultrassonografia homogeneíza e interrompe as estruturas das células vegetais, resultando em ruptura e desintegração celular. A extração ultrassônica é amplamente utilizada para a produção de extratos botânicos, de fungos e de algas.

O mecanismo de extração ultrassônica

O ultrassom de potência acoplado a líquidos ou lamas resulta em efeitos de energia intensa, como cavitação acústica, cisalhamento e vibração. Esses efeitos do ultrassom de potência são aplicados com sucesso para desintegrar e destruir estruturas celulares. Além disso, a sonicação quebra as ligações moleculares de lipídios, proteínas e carboidratos para que os macronutrientes e fitoquímicos direcionados sejam liberados do interior celular da matéria-prima botânica, por exemplo, lentilha-d'água. Assim, a ultrassonografia intensifica e encurta consideravelmente a extração.

Extratores ultrassônicos para proteínas e lipídios de lentilha-d'água

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