Produção melhorada de proteína de insetos com ultrassons

Os insetos são uma fonte sustentável e fácil de criar de proteínas e lípidos de elevada qualidade nutricional. Para separar as proteínas e os lípidos dos insetos, utiliza-se a extração ultrassónica como uma tecnologia altamente eficiente e fiável. A ultrassonicação tem demonstrado proporcionar elevadas taxas de extração, elevados rendimentos de proteínas e lípidos e um processamento rápido de ingredientes de insetos de qualidade superior.

Porquê extrair proteínas de insetos com ultrassons de potência?

O extrato de proteína de insetos é geralmente considerado de qualidade superior à farinha de insetos, porque contém uma percentagem mais elevada de proteína e uma percentagem mais baixa de outros materiais indesejados, como quitina e gorduras.
A farinha de insetos é geralmente produzida através da moagem de insetos inteiros até se obter um pó, que pode conter uma quantidade significativa de materiais indigeríveis, como quitina, exosqueletos e outros componentes não nutritivos. Em contrapartida, o extrato de proteína de insetos é geralmente produzido através da extração da proteína dos insetos, o que resulta num produto proteico mais puro e concentrado. A extração ultrassónica tem demonstrado ser uma técnica de produção altamente eficaz para obter proteína de insetos de elevada qualidade.
A maior concentração de proteína no extrato de proteína de insetos significa que este pode fornecer mais proteína por grama do que a farinha de insetos, tornando-o uma fonte de proteína mais eficiente. Além disso, a remoção de componentes não nutritivos pode tornar o extrato de proteína de insetos mais facilmente digerível e poderá reduzir o risco de problemas digestivos nos animais e seres humanos que o consomem.
Adicionalmente, o extrato de proteína de insetos poderá ter um sabor e um odor mais suaves do que a farinha de insetos, tornando-o mais apelativo para os consumidores. Tem também uma aplicação mais versátil, pois pode ser utilizado como ingrediente numa vasta gama de produtos alimentares e de alimentação animal.
 

Extração ultrassónica de proteínas de insetos

A extração ultrassónica pode ser facilmente integrada no processamento habitual da farinha de insetos e permite melhorar o produto final. A proteína de insetos extraída por ultrassons é de qualidade superior à farinha de insetos, proporcionando valores nutricionais mais elevados, um sabor melhorado e melhores funcionalidades.

Protocolo geral para a extração de proteína de insetos utilizando um sonicador de sonda

protocolo geral para extrair proteínas de qualidade alimentar de larvas de mosca-soldado utilizando uma sonda ultrassónica:
Materiais e equipamento:

• Larvas de mosca-soldado ou outras espécies de insetos, como larvas de tenébrio (Tenebrio molitor), grilos adultos (Gryllus bimaculatus) e pupas de bicho-da-seda (Bombyx mori) – previamente criados e recolhidos
• Sonicador de sonda
• Liquidificador ou processador de alimentos
• Água destilada contendo 9,46 mM de ácido ascórbico ou outro solvente à escolha
• Centrífuga
• Recipientes de vidro ou plástico
• Papel de filtro ou filtros de malha

Instruções passo a passo para a extração de proteína de insetos

1. Preparação das larvas de insetos:
   • Recolha as larvas de mosca-soldado do sistema de criação.
   • Lave cuidadosamente as larvas com água destilada para remover quaisquer resíduos ou impurezas.
   • Congele as larvas a -20°C ou a uma temperatura inferior para desativar as enzimas e preservar a qualidade da proteína.
2. Rutura das larvas:
   • Descongele as larvas congeladas e transfira-as para um liquidificador ou processador de alimentos.
   • Adicione um volume adequado de água destilada ou solução tampão para obter a concentração de proteína pretendida (por exemplo, 10% w/v).
   • Triture ou processe as larvas até obter uma suspensão homogénea.
   • Transfira a suspensão para um recipiente de vidro ou plástico.
3. Desengorduramento (opcional):
   • O desengorduramento da farinha de insetos é uma etapa opcional que ajuda a aumentar o rendimento e a qualidade da proteína. O teor de gordura da farinha de insetos é reduzido através do tratamento com hexano. De um modo geral, para a maioria dos extratos de proteína de insetos destinados ao consumo humano, recomenda-se o desengorduramento para melhorar a qualidade da proteína. O processo convencional de desengorduramento com hexano é demorado. A ultrassonicação pode acelerar significativamente o desengorduramento da farinha de insetos!
4. Ultrassonicação:
   • Mergulhe a sonda do sonicador, por exemplo, UIP2000hdT, na suspensão de larvas.
   • Defina os parâmetros do sonicador, por exemplo, 100% de amplitude e o tempo de sonicação, de acordo com o volume e a suspensão.
   • Aplique ondas ultrassónicas à suspensão de larvas, mantendo uma temperatura constante para evitar a desnaturação das proteínas.
   • O processo de ultrassonicação ajuda a provocar a rutura das células e a libertar as proteínas das larvas.
   • Monitorize a temperatura durante a sonicação. Os sonicadores Hielscher estão equipados com um sensor de temperatura e controlo da temperatura.
5. Centrifugação:
   • Após a ultrassonicação, transfira a suspensão de larvas sonicada para tubos de centrífuga.
   • Centrifugue os tubos a uma velocidade adequada e durante um período adequado para separar o sobrenadante que contém as proteínas dos resíduos sólidos e das células não rompidas.
   • Recolha o sobrenadante, que contém as proteínas extraídas, e transfira-o para um recipiente limpo.
   • Opcionalmente, repita a etapa de centrifugação, se necessário, para remover quaisquer partículas sólidas restantes. Em alternativa, pode utilizar-se a filtração como técnica de separação de proteínas.
6. Análise e armazenamento das proteínas:
   • Realize uma análise das proteínas para avaliar a qualidade e a composição das proteínas extraídas.
7. Armazenamento:
   • Armazene as proteínas extraídas em recipientes adequados, num local fresco, seco e escuro.

 
Insetos como fonte alimentar: Insetos como grilos, vermes, moscas e larvas são ricos em proteínas. Para satisfazer a procura crescente de proteínas de elevada qualidade, os insetos passaram a ser valorizados como uma fonte de proteína saudável, sustentável e amiga do ambiente, utilizada na alimentação humana, na alimentação de animais de companhia e na alimentação de animais de criação. Os insetos são ectotérmicos (o que significa que têm sangue frio e não desperdiçam energia a produzir calor para aumentar a sua temperatura corporal), não necessitam de muito espaço e podem ser alimentados com resíduos como substrato de crescimento. Isto torna as proteínas e os lípidos de insetos uma fonte alimentar promissora, que pode ajudar a colmatar o “défice de proteína”, que tem de ser ultrapassado para alimentar uma população mundial em crescimento e satisfazer a sua procura de nutrientes de elevada qualidade, sobretudo proteína.
Criação de insetos: Os insetos são criados em explorações de insetos, onde se desenvolvem em recipientes ou reatores. Com a vantagem de serem organismos de crescimento rápido, requerem relativamente poucos cuidados, podem ser alimentados com resíduos orgânicos e atingem rapidamente o tamanho ou a maturidade necessários para a recolha. As larvas de mosca, os tenébrios e os grilos são especialmente fáceis de criar. Em termos de eficiência, as larvas da mosca-soldado-negra são reconhecidas pela sua excelente transformação de resíduos orgânicos em proteína de elevada qualidade. É por isso que a mosca-soldado-negra é também conhecida como a “rainha da transformação de resíduos” entre os criadores de insetos.
 
Etapas de processamento da farinha de insetos: Quando os insetos atingem o tamanho ou o estádio pretendido, são recolhidos. Isto significa que estão prontos para serem transformados em ingredientes alimentares. Antes do processamento, os insetos são lavados em água, peneirados e mantidos vivos a 4℃ durante cerca de um dia, sem qualquer alimento.
Depois, os insetos são cozinhados e, em seguida, secos com ar muito quente ou através do aquecimento num recipiente. O tratamento térmico é também necessário para eliminar bactérias. Por fim, os insetos são moídos até se obter uma farinha de insetos seca (também conhecida como farinha de insetos). A farinha de insetos pode ser utilizada como ingrediente alimentar ou como aditivo na alimentação animal. Contudo, para refinar e valorizar a farinha de insetos, extraem-se os ingredientes mais valiosos, ou seja, as proteínas e os lípidos. A proteína pura de insetos é especialmente valorizada como ingrediente altamente nutritivo, utilizado em barras proteicas, proteínas em pó e como aditivo em muitos produtos alimentares, como produtos de padaria e pastelaria, batatas fritas, bolachas salgadas, etc.
 
Utilize extratores ultrassónicos de sonda para produzir proteína de insetos de elevada qualidade!
 
Extração ultrassónica de proteínas de elevada qualidade a partir de insetos:
A extração ultrassónica é utilizada para produzir proteínas em pó, hidrolisados e isolados proteicos a partir de muitas formas de insetos, incluindo moscas, vermes, percevejos, grilos e larvas. Ao extrair proteínas de elevada qualidade da farinha de insetos, a ultrassonicação produz ingredientes alimentares funcionais com um perfil nutricional superior.

Vantagens da extração ultrassónica de proteína de insetos

A ultrassonicação é amplamente utilizada para extrair e tratar proteínas de várias fontes, como matérias-primas vegetais (por exemplo, soja, arroz, colza, girassol, sementes de abóbora, etc.), produtos lácteos (por exemplo, concentrado de proteína de soro de leite (WPC), proteína de soro de leite, retentados de proteína do leite, caseinato de cálcio), algas (por exemplo, algas marinhas), produtos do mar (por exemplo, subprodutos de peixe e resíduos de produtos do mar) e insetos (por exemplo, vermes, larvas, moscas, larvas de mosca, escaravelhos, grilos, baratas, etc.).
Como tecnologia de extração altamente eficiente e ecológica, a extração ultrassónica de proteína de insetos encontrou o seu lugar na produção de proteínas de insetos em pó, hidrolisados e isolados. Devido à elevada fiabilidade do processo, à repetibilidade e ao aumento linear de escala, a ultrassonicação é utilizada para extrair proteína de insetos, modificar as estruturas das proteínas e melhorar as propriedades físico-químicas da proteína.
Por exemplo, Mintha et al. (2020) aplicaram a extração ultrassónica a larvas de mosca-soldado-negra (H. illucens). Relatam que a sonicação melhorou a estrutura da proteína, alterou a funcionalidade da proteína e foi, por isso, benéfica para a produção de proteína / hidrolisados de H. illucens. Em particular, o potencial zeta, a dispersibilidade e os valores de tiol aumentaram com a ultrassonicação. Além disso, a turvação e o tamanho das partículas de proteína diminuíram após a sonicação. A ultrassonicação aumentou significativamente a luminosidade (L*) dos isolados proteicos em x ¯ 7,46% em comparação com o controlo não sonicado.

Sonicadores de elevado desempenho para o processamento de proteína de insetos

A extração e a homogeneização ultrassónicas são uma tecnologia de processamento fiável, que facilita e acelera a produção de proteínas de insetos de elevada qualidade. O portefólio da Hielscher Ultrasonics abrange toda a gama, desde sonicadores compactos de laboratório até sistemas de extração industriais. Assim, na Hielscher podemos oferecer-lhe o sonicador mais adequado à capacidade de processamento que pretende. A nossa equipa com muitos anos de experiência irá acompanhá-lo desde os testes de viabilidade e a otimização do processo até à instalação do seu sistema ultrassónico à escala de produção final.
O reduzido espaço ocupado pelos nossos extratores ultrassónicos, bem como a versatilidade das suas opções de instalação, permitem que se integrem mesmo em instalações de processamento de proteína de insetos com pouco espaço. Os processadores ultrassónicos estão instalados em todo o mundo em unidades de produção de alimentos e suplementos nutricionais, bem como em unidades de produção de alimentos para animais de companhia e de criação. Além disso, os misturadores ultrassónicos de elevado cisalhamento são ideais para incorporar proteínas de insetos em produtos alimentares para consumo humano, bem como em alimentos para animais de companhia e em alimentos para animais de criação.

Hielscher Ultrasonics – Equipamento de extração sofisticado

O portefólio de produtos da Hielscher Ultrasonics abrange toda a gama de extratores ultrassónicos de elevado desempenho, desde a pequena até à grande escala. Os acessórios adicionais permitem montar facilmente a configuração do equipamento ultrassónico mais adequada ao seu processo de obtenção de proteína de insetos. A configuração ultrassónica ideal depende da capacidade prevista, do volume, da matéria-prima, do processo por lotes ou em linha e do calendário.

Extração ultrassónica de insetos – Processamento por lotes e em linha

Os sonicadores Hielscher podem ser utilizados para processamento por lotes e em fluxo contínuo. O processamento ultrassónico por lotes é ideal para testar e otimizar processos e para a produção de pequena a média escala. Para produzir grandes volumes de proteínas de insetos, o processamento em linha poderá ser mais vantajoso. Embora o processamento por lotes exija apenas uma configuração muito simples, requer mais tempo e mão de obra. Um processo de mistura contínua em linha exige uma configuração sofisticada – composta por uma bomba, mangueiras ou tubagens e depósitos –, mas é mais eficiente, mais rápido e requer significativamente menos mão de obra. A Hielscher Ultrasonics tem a configuração de extração mais adequada ao seu volume de extração e aos objetivos do seu processo.

Extratores ultrassónicos para todas as capacidades de produção

A gama de produtos da Hielscher Ultrasonics abrange todo o espectro de processadores ultrassónicos, desde sonicadores compactos de laboratório, passando por sistemas de bancada e sistemas-piloto, até processadores ultrassónicos totalmente industriais com capacidade para processar cargas de camião por hora. A gama completa de produtos permite-nos oferecer-lhe o extrator ultrassónico mais adequado à sua matéria-prima, à capacidade de processamento e aos objetivos de produção.
Os sistemas ultrassónicos de bancada são ideais para testes de viabilidade e otimização de processos. O aumento linear de escala, baseado em parâmetros de processo estabelecidos, torna muito fácil aumentar as capacidades de processamento, desde lotes mais pequenos até à produção plenamente comercial. O aumento de escala pode ser realizado através da instalação de uma unidade de extração ultrassónica mais potente ou da combinação de vários sonicadores em paralelo. Com o UIP16000, a Hielscher oferece o extrator ultrassónico mais potente do mundo.

Amplitudes controláveis com precisão para resultados ideais

Todos os sonicadores Hielscher são controláveis com precisão e, por isso, constituem equipamentos de trabalho fiáveis na produção. A amplitude é um dos parâmetros cruciais do processo que influenciam a eficiência e a eficácia da extração ultrassónica de nutrientes de insetos.
O material de insetos, como larvas e moscas, requer uma sonicação mais suave e definições de amplitude mais baixas, enquanto os grilos e os insetos com um exosqueleto espesso requerem sonicação a amplitudes mais elevadas para libertar os nutrientes pretendidos. Todos os processadores da Hielscher Ultrasonics permitem definir a amplitude com precisão. Os sonotrodos e os amplificadores de amplitude são acessórios que permitem modificar a amplitude numa gama ainda mais ampla. Os processadores ultrassónicos industriais Hielscher podem fornecer amplitudes muito elevadas e a intensidade ultrassónica necessária para aplicações exigentes. É possível trabalhar facilmente com amplitudes até 200µm, de forma contínua, em funcionamento 24/7.
As definições precisas da amplitude e a monitorização permanente dos parâmetros do processo ultrassónico através de software inteligente permitem-lhe tratar as suas sementes nas condições ultrassónicas mais eficazes. Sonicação ideal para os melhores resultados de extração!
A robustez do equipamento ultrassónico Hielscher permite o funcionamento 24/7 em serviço intensivo e em ambientes exigentes. Isto torna o equipamento ultrassónico Hielscher uma ferramenta de trabalho fiável que satisfaz os seus requisitos de extração.

Testes de processo fáceis e sem risco

A escala dos processos ultrassónicos pode ser aumentada de forma totalmente linear. Isto significa que qualquer resultado obtido com um sonicador de laboratório ou de bancada pode ser reproduzido à escala com exatamente o mesmo resultado, utilizando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isto torna a ultrassonicação ideal para testes de viabilidade sem risco, otimização de processos e posterior implementação na produção comercial. Contacte-nos para saber como a sonicação pode aumentar a sua produção de proteína de insetos!

A mais elevada qualidade – Concebidos e fabricados na Alemanha

Enquanto empresa de propriedade e gestão familiar, a Hielscher dá prioridade aos mais elevados padrões de qualidade para os seus processadores ultrassónicos. Todos os sonicadores são concebidos, fabricados e rigorosamente testados na nossa sede em Teltow, perto de Berlim, na Alemanha. A robustez e a fiabilidade do equipamento ultrassónico Hielscher tornam-no uma ferramenta de trabalho incansável na sua produção. O funcionamento 24/7 em plena carga e em ambientes exigentes é uma característica natural dos misturadores Hielscher de elevado desempenho.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores: