Extracția cu ultrasunete a micoproteinei

Micoproteina este proteină derivată din ciuperci produsă pentru consumul uman, care sunt utilizate în principal pentru prepararea înlocuitorilor de carne sau a "cărnii false". Extracția cu ultrasunete și omogenizarea este o metodă extrem de eficientă pentru a elibera micoproteina din ciuperca obținând randamente foarte ridicate de proteine într-un timp scurt de procesare.

Micoproteină

Micoproteina este o proteină cu o singură celulă prezentă în ciuperci. Oferind o cantitate mare de proteine și fibre, micoproteina este considerată o sursă sănătoasă și durabilă de aminoacizi valoroși din punct de vedere nutrițional. Micoproteina conține de obicei aproximativ 45% proteine și 25% fibre din greutate uscată. Micoproteina este bogată în aminoacizi esențiali și cu o compoziție de aproximativ 41% proteine totale oferă un conținut similar de proteine cu spirulina. Acest lucru face micoproteina o sursă interesantă de proteine pentru vegetarieni și vegani. Micoproteina este bogată în fibre. Conținutul său de fibre cuprinde aproximativ o treime chitină (N-acetilglucozamină) și două treimi β-glucani (1,3-glucan și 1,6-glucan). Oferind un conținut ridicat de proteine și fibre, micoproteina este o sursă de hrană sănătoasă și durabilă.
(cf. Finnigan et al. 2019)

Extracția micoproteinei cu ultrasunete

Pentru a produce micoproteină, speciile de ciuperci comestibile sunt cultivate și cultivate în bioreactoare. Aceasta înseamnă că proteina este prinsă în specia ciupercă, de exemplu fusarium venenatum. Pentru a elibera micoproteina, este necesară o tehnică puternică de întrerupere și extracție a celulelor, care să desfacă ciuperca. În timpul lysis, peretii celulare ale microorganismului este perturbat și rupt, astfel încât materialul intracelular, ar fi proteine, lipide și alți nutrienți sunt eliberate. Ultrasonication este o tehnică bine stabilită utilizate în producția de alimente și biotehnologie pentru a perturba celulele și țesuturile și pentru a extrage compuși valoroase. În plus, omogenizarea uniformă realizată prin ultrasonificare facilitează rotirea micoproteinei în produse alimentare inovatoare, cu diferite texturi, arome și utilizări, inclusiv analogi de carne, gustări bogate în proteine, înlocuitori de lapte fără lactate și deserturi.

Cinetica eliberării proteinelor din Fusarium Venenatum prin sonicare cu măcinare
Sursa: Prakash et al. 2014

Studiu de caz – Eliberarea de micoproteină cu ultrasunete

Prakash et al. (2014) a investigat efectele ultrasonication asupra eliberarea micoproteina din Fusarium Venenatum. Ei au atins o rată maximă de eliberare a proteinelor K de 0,680 min cu 580 μg de micoproteină extrasă.

Efectul sonicării cu metoda de măcinare asupra eliberării proteinelor de Fusarium venenatum
Sursa: Prakash et al. 2014

Extracția cu ultrasunete – Principiul de lucru și beneficiile

Extracția cu ultrasunete se bazează pe fenomenul de cavitație acustică (cu ultrasunete). Atunci când undele cu ultrasunete puternice sunt cuplate într-un lichid sau dejecții lichide, ciclurile de înaltă presiune și joasă presiune alternante comprimă și extind lichidul creând bule de vid minute în mediu. Aceste bule de vid cresc pe mai multe cicluri de înaltă presiune/joasă presiune până când ajung într-un punct în care bula de gaz nu mai poate absorbi nicio energie. În punctul de creștere maximă, balonul implodează violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune. În timpul imploziei cu bule, apar condiții extreme la nivel local, ar fi temperatura foarte ridicată, presiunile și diferențialele de presiune și temperatură corespunzătoare, precum și jeturi lichide cu până la 280m/sec. Aceste forțe intense perforează și sparg pereții celulelor și promovează transferul de masă între interiorul celulei și lichidul înconjurător. Materialul intracelular, ar fi proteinele, lipidele și alți compuși bioactivi, sunt transferate în lichid de unde poate fi separat cu ușurință pentru procesele din aval.

Beneficiile extracției cu ultrasunete

Extracție asistată ultrasonically (UAE) este o tehnică extrem de eficientă pentru eliberarea și izolarea materialului intracelular, ar fi proteinele, lipidele și substanțele bioactive (de exemplu, vitaminele și polifenolii). Sonificarea este o intensificare a procesului, care crește transferul în masă între interiorul celulei și lichid. Extracția cu ultrasunete duce la randamente mai mari, timp redus de procesare, calitate superioară a extractului și costuri reduse de procesare și consum redus de energie.

Omogenizatoare cu ultrasunete pentru procesarea micoproteinei

Disruptoare cu ultrasunete celule și extractoare sunt instrumente bine stabilite în instalațiile de prelucrare a alimentelor. Furnizarea cavitaționale forțe de forfecare mare, ultrasonicators sunt folosite pentru a izola compușii bioactivi din materialul vegetal și pentru a omogeniza două sau mai multe faze într-un amestec uniform.
Hielscher Ultrasonics oferă un portofoliu larg de ultrasonicators de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.
Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale pot livra amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200 μm pot fi ușor de rulat în mod continuu în 24/7 operațiune. Pentru amplitudini chiar mai mari, sunt disponibile sonotrodes cu ultrasunete personalizate. Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite pentru 24/7 funcționarea la grele și în medii solicitante.

Procesul de standardizare cu Hielscher Ultrasonics

Extractele, care sunt utilizate în produsele alimentare sau farmaceutice, ar trebui să fie produse în conformitate cu bunele practici de fabricație (BPF) și în conformitate cu specificațiile standardizate de prelucrare. Sistemele digitale de extracție Hielscher Ultrasonics vin cu software inteligent, ceea ce îl face ușor de setat și de controlat cu precizie procesul de sonicare. Înregistrarea automată a datelor scrie toți parametrii de proces cu ultrasunete, ar fi energia ultrasunetelor (energie totală și netă), amplitudine, temperatură, presiune (atunci când senzorii temp și presiune sunt montate) cu data și ora ștampila pe built-in SD-card. Acest lucru vă permite să revizuiți fiecare lot ultrasonically prelucrate. În același timp, sunt asigurate reproductibilitatea și calitatea continuă ridicată a produsului.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre: