Extração ultra-sónica 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, muitas vezes referidos como “carne falsa.” Esta fonte de proteína oferece uma solução promissora para a crescente procura de dietas à base de plantas, proporcionando uma textura rica e semelhante à da carne e um elevado valor nutricional. Para desbloquear o potencial da micoproteína, é utilizada uma técnica de extração avançada conhecida como sonicação de tipo provável. Este método aproveita o poder das ondas ultra-sónicas para libertar eficazmente a micoproteína das células fúngicas, assegurando um elevado rendimento proteico num tempo de processamento extremamente curto.

Extração de micoproteínas por ultra-sons

A extração de micoproteínas começa com o cultivo de fungos comestíveis, como o Fusarium venenatum, em bioreactores controlados. Dentro destas células fúngicas, a micoproteína é encapsulada, exigindo um método de extração robusto para libertar a valiosa proteína. A sonicação do tipo sonda destaca-se como uma técnica ideal devido à sua capacidade de induzir uma poderosa rutura celular. Durante este processo, os ultra-sons de potência criam forças de cavitação intensas que quebram as paredes celulares dos fungos, libertando eficazmente os conteúdos intracelulares, incluindo proteínas, lípidos e outros nutrientes. Isto não só aumenta a eficiência da extração como também assegura a preservação da integridade e das propriedades funcionais da proteína.

A aplicação de ondas ultra-sónicas na extração de micoproteínas oferece várias vantagens significativas. Em primeiro lugar, consegue homogeneização uniforme, que é crucial para o desenvolvimento de uma ampla gama de produtos alimentares 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 tempo de processamento rápido associado a esta técnica se traduz em maior produtividade e redução do consumo de energia, alinhando-se com os objetivos de sustentabilidade da produção de alimentos modernos. A extração ultra-sônica de micoproteína não só atende à crescente demanda do consumidor por proteínas à base de plantas, mas também abre caminho para soluções alimentares inovadoras e nutritivas.

Cinética da libertação de proteínas de Fusarium Venenatum por sonicação com trituração
Fonte: Prakash et al. 2014

Estudo de caso – Libertação ultra-sónica de micoproteínas

Prakash et al. (2014) investigaram os efeitos da ultra-sons sobre a libertação de micoproteína de Fusarium Venenatum. Eles alcançaram uma taxa máxima de liberação de proteína de 580μg de micoproteína extraída dentro de 0,680 min.

Efeito da sonicação com o método de trituração na libertação de proteínas de Fusarium venenatum
Fonte: Prakash et al. 2014

Micoproteína

A micoproteína é uma proteína unicelular presente nos fungos. Oferecendo uma elevada 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 proteínas e 25% de fibras em peso seco. A micoproteína é rica em aminoácidos essenciais e, com uma composição de cerca de 41% de proteínas totais, oferece um teor proteico semelhante ao da espirulina. Este facto torna a micoproteína uma fonte de proteínas interessante para vegetarianos e veganos. A micoproteína é rica em fibras. O seu conteúdo em fibra compreende aproximadamente um terço de quitina (N-acetilglucosamina) e dois terços de β-glucanos (1,3-glucano e 1,6-glucano). Com um elevado teor de proteínas e fibras, a micoproteína é uma fonte alimentar saudável e sustentável.
(cf. Finnigan et al. 2019)

Extração por ultra-sons – Princípio de funcionamento e vantagens

A extração por ultra-sons baseia-se no fenómeno da cavitação acústica (ultra-sónica). Quando potentes ondas de ultra-sons são acopladas a um líquido ou lama, 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 pressão/baixa pressão até atingirem um ponto em que a bolha de gás 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, tais como temperaturas muito elevadas, pressões e correspondentes diferenciais de pressão e temperatura, bem como jactos de líquido até 280 m/s. Estas 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, lípidos e outros compostos bioactivos, é transferido para o líquido, de onde pode ser facilmente separado para processos a jusante.

Benefícios da extração de micoproteínas por ultra-sons

Extração assistida por ultra-sons (UAE) é uma técnica altamente eficiente para libertar e isolar material intracelular, como proteínas, lípidos e substâncias bioactivas (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 por ultra-sons resulta em rendimentos mais elevados, tempo de processamento reduzido, qualidade de extrato superior, custos de processamento reduzidos e menor consumo de energia.

Homogeneizadores de ultra-sons para processamento de micoproteínas

Os disruptores e extractores ultra-sónicos de células são ferramentas bem estabelecidas nas instalações de processamento de alimentos. Fornecendo forças cavitacionais de alto cisalhamento, os ultrassons são utilizados para isolar compostos bioactivos de material vegetal e para homogeneizar duas ou mais fases numa mistura uniforme.
A Hielscher Ultrasonics oferece um vasto portfólio de ultrassons de alto desempenho, desde o laboratório até ao tamanho industrial.
Os sonicadores industriais Hielscher podem fornecer amplitudes muito elevadas. Amplitudes de até 200µm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultra-sónicos personalizados. A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite a operação 24/7 em serviço pesado e em ambientes exigentes.

Padronização de processos com a Hielscher Ultrasonics

Os extractos, que são utilizados em produtos alimentares ou farmacêuticos, devem ser produzidos de acordo com as Boas Práticas de Fabrico (BPF) e com especificações de processamento normalizadas. Os sonicadores digitais da Hielscher Ultrasonics estão equipados com software inteligente, que facilita a definição e o controlo preciso do processo de sonicação. O registo automático de dados grava todos os parâmetros do processo de ultra-sons, tais como a energia dos ultra-sons (energia total e líquida), a amplitude, a temperatura, a pressão (quando os sensores de temperatura e de pressão estão montados) com carimbo de data e hora no cartão SD incorporado. Isto permite-lhe rever cada lote processado por ultra-sons. Ao mesmo tempo, é garantida a reprodutibilidade e a alta qualidade contínua do produto.

O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons: