Extração ultrassônica de micoproteína

Atendendo às demandas por alternativas alimentares sustentáveis e nutritivas, a micoproteína surgiu como um ingrediente revolucionário, derivado de fungos e usado principalmente na criação de substitutos da carne, muitas vezes chamados de “carne falsa.” Esta fonte de proteína oferece uma solução promissora para a crescente demanda por dietas à base de plantas, proporcionando uma textura rica e semelhante à carne e alto valor nutricional. Para desbloquear o potencial da micoproteína, uma técnica de extração avançada conhecida como sonicação do tipo sonda é empregada. Este método aproveita o poder das ondas ultrassônicas para liberar eficientemente micoproteínas das células fúngicas, garantindo altos rendimentos de proteína em um tempo de processamento notavelmente curto.

Extração ultrassônica de micoproteínas

A extração de micoproteínas começa com o cultivo de fungos comestíveis, como Fusarium venenatum, em biorreatores controlados. Dentro dessas células fúngicas, a micoproteína é encapsulada, exigindo um método de extração robusto para liberar a valiosa proteína. A sonicação do tipo sonda se destaca como uma técnica ideal devido à sua capacidade de induzir uma poderosa ruptura celular. Durante esse processo, o ultrassom de potência cria intensas forças de cavitação que quebram as paredes celulares dos fungos, liberando efetivamente o conteúdo intracelular, incluindo proteínas, lipídios e outros nutrientes. Isso não apenas aumenta a eficiência da extração, mas também garante a preservação da integridade e das propriedades funcionais da proteína.

A aplicação de ondas ultrassônicas na extração de micoproteínas oferece várias vantagens significativas. Em primeiro lugar, consegue uma homogeneização uniforme, o que é crucial para o desenvolvimento de uma ampla gama de produtos alimentícios com diversas texturas e sabores. Seja para análogos de carne, lanches ricos em proteínas ou substitutos do leite sem laticínios, a ultrassonografia permite a qualidade consistente da micoproteína, tornando-a um ingrediente versátil na indústria alimentícia. Além disso, o rápido tempo de processamento associado a essa técnica se traduz em maior produtividade e menor consumo de energia, alinhando-se com as metas de sustentabilidade da produção moderna de alimentos. A extração ultrassônica de micoproteínas não apenas atende à crescente demanda dos consumidores por proteínas vegetais, mas também abre caminho para soluções alimentares inovadoras e nutritivas.

Cinética de liberação de proteínas de Fusarium Venenatum por sonicação com moagem
fonte: Prakash et al. 2014

Estudo de caso – Liberação de micoproteína ultrassônica

Prakash et al. (2014) investigaram os efeitos da ultrassonografia na liberação de micoproteínas de Fusarium Venenatum. Eles alcançaram uma taxa máxima de liberação de proteína de 580μg de micoproteína extraída em 0,680 min.

Efeito da sonicação com método de trituração na liberação de proteínas de Fusarium venenatum
fonte: Prakash et al. 2014

micoproteína

A micoproteína é uma proteína unicelular presente nos fungos. Oferecendo uma grande quantidade de proteínas e fibras, 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, oferece um teor de proteína semelhante à espirulina. Isso torna a micoproteína uma fonte de proteína interessante para vegetarianos e veganos. A micoproteína é rica em fibras. 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). Oferecendo um alto teor de proteínas e fibras, a micoproteína é uma fonte de alimento saudável e sustentável.
(cf. Finnigan et al. 2019)

Extração ultrassônica – Princípio de funcionamento e benefícios

A extração ultrassônica é baseada no fenômeno da cavitação acústica (ultrassônica). Quando poderosas ondas de ultrassom são acopladas a um líquido ou pasta, ciclos alternados de alta e baixa pressão comprimem e expandem o líquido, criando minúsculas bolhas de vácuo no meio. Essas bolhas de vácuo crescem ao longo de vários ciclos de alta / baixa pressão até atingirem um ponto em que a bolha de gás não pode absorver mais energia. No ponto de crescimento máximo, a bolha implode violentamente durante um ciclo de alta pressão. Durante a implosão da bolha, ocorrem condições localmente extremas, como temperatura muito alta, pressões e diferenciais de pressão e temperatura correspondentes, bem como jatos de líquido com até 280 m/seg. Essas forças intensas perfuram e quebram as paredes celulares e promovem a transferência de massa entre o interior da célula e o líquido circundante. O material intracelular, como proteínas, lipídios e outros compostos bioativos, é transferido para o líquido, de onde pode ser facilmente separado para processos a jusante.

Benefícios da extração ultrassônica de micoproteínas

Extração assistida por ultrassom (UAE) é uma técnica altamente eficiente para liberar e isolar material intracelular, como proteínas, lipídios e substâncias bioativas (por exemplo, vitaminas e polifenóis). A sonificação é uma intensificação do processo, que aumenta a transferência de massa entre o interior da célula e o líquido. A extração ultrassônica resulta em maiores rendimentos, tempo de processamento reduzido, qualidade superior do extrato, custos de processamento reduzidos e menor consumo de energia.

Homogeneizadores ultrassônicos para processamento de micoproteínas

Os disruptores e extratores de células ultrassônicos são ferramentas bem estabelecidas em instalações de processamento de alimentos. Fornecendo forças de alto cisalhamento cavitacionais, os ultrasonicadores são usados para isolar compostos bioativos do material vegetal e homogeneizar duas ou mais fases em uma mistura uniforme.
A Hielscher Ultrasonics oferece um amplo portfólio de ultrassônicos de alto desempenho, desde o laboratório até o tamanho industrial.
Os sonicadores industriais Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassônicos personalizados. A robustez do equipamento ultrassônico da Hielscher permite operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e exigentes.

Padronização de processos com ultrassom Hielscher

Os extratos usados em alimentos ou produtos farmacêuticos devem ser produzidos de acordo com as Boas Práticas de Fabricação (BPF) e de acordo com especificações de processamento padronizadas. Os sonicadores digitais Hielscher Ultrasonics vêm com software inteligente, o que facilita a configuração e o controle preciso do processo de sonicação. O registro automático de dados grava todos os parâmetros do processo ultrassônico, como energia ultrassônica (energia total e líquida), amplitude, temperatura, pressão (quando os sensores de temperatura e pressão são montados) com carimbo de data e hora no cartão SD integrado. Isso permite que você revise cada lote processado por ultrassom. Ao mesmo tempo, a reprodutibilidade e a alta qualidade contínua do produto são garantidas.

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