Extração ultrassónica de micoproteína

Respondendo à procura de alternativas alimentares sustentáveis e nutritivas, a micoproteína surgiu como um ingrediente revolucionário, derivado de fungos e utilizado principalmente na criação de substitutos da carne, frequentemente designados por «carne falsa». Esta fonte de proteína oferece uma solução promissora para a crescente procura de dietas à base de plantas, proporcionando uma textura rica, semelhante à da carne, e um elevado valor nutricional. Para explorar o potencial da micoproteína, utiliza-se uma técnica avançada de extração conhecida como sonicação por sonda. Este método utiliza a potência das ondas ultrassónicas para libertar eficientemente a micoproteína das células fúngicas, garantindo elevados rendimentos de proteína num tempo de processamento notavelmente curto.

Extração ultrassónica de micoproteína

A extração de micoproteína começa com o cultivo de fungos comestíveis, como Fusarium venenatum, em biorreatores controlados. No interior destas células fúngicas, a micoproteína encontra-se encapsulada, exigindo um método de extração robusto para libertar a valiosa proteína. A sonicação por sonda destaca-se como uma técnica ideal devido à sua capacidade de induzir uma rutura celular intensa. Durante este processo, os ultrassons de potência geram forças de cavitação intensas que destroem as paredes celulares dos fungos, libertando eficazmente o conteúdo intracelular, incluindo proteínas, lípidos e outros nutrientes. Isto não só aumenta a eficiência da extração, como também garante a preservação da integridade e das propriedades funcionais da proteína.

A aplicação de ondas ultrassónicas na extração de micoproteína oferece várias vantagens significativas. Em primeiro lugar, permite obter uma homogeneização uniforme, crucial para desenvolver uma vasta gama de produtos alimentares com diversas texturas e sabores. Quer se trate de análogos da carne, de snacks ricos em proteína ou de substitutos do leite sem laticínios, a sonicação permite obter uma qualidade constante da micoproteína, tornando-a um ingrediente versátil na indústria alimentar. Além disso, o curto tempo de processamento associado a esta técnica traduz-se numa maior produtividade e num menor consumo de energia, em consonância com os objetivos de sustentabilidade da produção alimentar moderna. A extração ultrassónica de micoproteína não só satisfaz a crescente procura dos consumidores por proteína de origem vegetal, como também abre caminho a soluções alimentares inovadoras e nutritivas.

Cinética de libertação de proteína de Fusarium Venenatum por sonicação com moagem
fonte: Prakash et al. 2014

Estudo de caso – Libertação ultrassónica de micoproteína

Prakash et al. (2014) investigaram os efeitos da sonicação na libertação de micoproteína de Fusarium Venenatum. Obtiveram uma taxa máxima de libertação de proteína de 580μg de micoproteína extraída em 0,680 min.

Efeito do método de sonicação com moagem na libertação de proteína de Fusarium venenatum
fonte: Prakash et al. 2014

Micoproteína

A micoproteína é uma proteína unicelular presente nos fungos. Com um elevado teor de proteína e fibra, a micoproteína é considerada uma fonte saudável e sustentável de aminoácidos nutricionalmente valiosos. A micoproteína contém normalmente cerca de 45% de proteína e 25% de fibra em peso seco. A micoproteína é rica em aminoácidos essenciais e, com uma composição de aprox. 41% de proteína total, apresenta um teor proteico semelhante ao da espirulina. Isto torna a micoproteína uma fonte de proteína interessante para vegetarianos e veganos. A micoproteína é rica em fibra. O seu teor de fibra compreende aprox. um terço de quitina (N-acetilglucosamina) e dois terços de β-glucanos (1,3-glucano e 1,6-glucano). Com um elevado teor de proteína e fibra, a micoproteína é uma fonte alimentar saudável e sustentável.
(cf. Finnigan et al. 2019)

Extração ultrassónica – Princípio de funcionamento e benefícios

A extração ultrassónica baseia-se no fenómeno da cavitação acústica (ultrassónica). Quando ondas ultrassónicas potentes são acopladas a um líquido ou a uma suspensão, ciclos alternados de alta e baixa pressão comprimem e expandem o líquido, criando minúsculas bolhas de vácuo no meio. Estas bolhas de vácuo crescem ao longo de vários ciclos de alta/baixa pressão até atingirem um ponto em que a bolha de gás já não consegue absorver mais energia. No ponto de crescimento máximo, a bolha implode violentamente durante um ciclo de alta pressão. Durante a implosão da bolha, ocorrem localmente condições extremas, como temperaturas e pressões muito elevadas e os correspondentes diferenciais de pressão e temperatura, bem como jatos de líquido com velocidades de até 280m/sec. Estas forças intensas perfuram e rompem as paredes celulares e promovem a transferência de massa entre o interior da célula e o líquido circundante. O material intracelular, como proteínas, lípidos e outros compostos bioativos, é transferido para o líquido, do qual pode ser facilmente separado para processos subsequentes.

Benefícios da extração ultrassónica de micoproteína

A extração assistida por ultrassons (UAE) é uma técnica altamente eficiente para libertar e isolar material intracelular, como proteínas, lípidos e substâncias bioativas (por exemplo, vitaminas e polifenóis). A sonicação é uma intensificação do processo que aumenta a transferência de massa entre o interior da célula e o líquido. A extração ultrassónica proporciona rendimentos mais elevados, um tempo de processamento reduzido, uma qualidade superior do extrato, custos de processamento reduzidos e um menor consumo de energia.

Homogeneizadores ultrassónicos para o processamento de micoproteína

Os equipamentos ultrassónicos de rutura celular e extração são ferramentas bem estabelecidas nas instalações de processamento alimentar. Ao fornecerem forças de elevado cisalhamento geradas por cavitação, os sonicadores são utilizados para isolar compostos bioativos de material vegetal e para homogeneizar duas ou mais fases numa mistura uniforme.
A Hielscher Ultrasonics oferece uma vasta gama de sonicadores de elevado desempenho, desde equipamentos de laboratório até equipamentos de dimensão industrial.
Os sonicadores industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito elevadas. É possível operar facilmente e de forma contínua com amplitudes de até 200µm em funcionamento 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultrassónicos personalizados. A robustez dos equipamentos ultrassónicos da Hielscher permite o funcionamento 24/7 em serviço intensivo e em ambientes exigentes.

Normalização de processos com a Hielscher Ultrasonics

Os extratos utilizados em alimentos ou produtos farmacêuticos devem ser produzidos de acordo com as Boas Práticas de Fabrico (GMP) e segundo especificações de processamento normalizadas. Os sonicadores digitais da Hielscher Ultrasonics incluem software inteligente que facilita a configuração e o controlo preciso do processo de sonicação. O registo automático de dados grava todos os parâmetros do processo ultrassónico, como a energia ultrassónica (energia total e líquida), a amplitude, a temperatura e a pressão (quando estão instalados sensores de temperatura e pressão), com indicação da data e da hora, no cartão SD integrado. Isto permite rever cada lote processado por ultrassons. Ao mesmo tempo, são asseguradas a reprodutibilidade e uma qualidade do produto continuamente elevada.

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores: