Extracția cu ultrasunete a micoproteinei

Îndeplinind cerințele pentru alternative alimentare durabile și nutritive, micoproteina a apărut ca un ingredient revoluționar, derivat din ciuperci și utilizat în principal în crearea de înlocuitori de carne, adesea denumiți “carne falsă.” Această sursă de proteine oferă o soluție promițătoare la cererea tot mai mare de diete pe bază de plante, oferind o textură bogată, asemănătoare cărnii și o valoare nutritivă ridicată. Pentru a debloca potențialul micoproteinei, se folosește o tehnică avansată de extracție cunoscută sub numele de sonicare de tip sondă. Această metodă utilizează puterea undelor ultrasonice pentru a elibera eficient micoproteina din celulele fungice, asigurând randamente ridicate de proteine într-un timp de procesare remarcabil de scurt.

Extracția micoproteinelor cu ultrasunete

Extracția micoproteinelor începe cu cultivarea ciupercilor comestibile, cum ar fi Fusarium venenatum, în bioreactoare controlate. În aceste celule fungice, micoproteina este încapsulată, necesitând o metodă robustă de extracție pentru a elibera proteina valoroasă. Sonda de tip sonicare iese în evidență ca o tehnică ideală datorită capacității sale de a induce perturbări celulare puternice. În timpul acestui proces, ultrasunetele de putere creează forțe intense de cavitație care descompun pereții celulari ai ciupercilor, eliberând efectiv conținutul intracelular, inclusiv proteine, lipide și alți nutrienți. Acest lucru nu numai că sporește eficiența extracției, dar asigură și păstrarea integrității proteinei și a proprietăților funcționale.

Aplicarea undelor ultrasonice în extracția micoproteinelor oferă câteva avantaje semnificative. În primul rând, realizează o omogenizare uniformă, care este crucială pentru dezvoltarea unei game largi de produse alimentare cu texturi și arome diverse. Fie pentru analogi de carne, gustări bogate în proteine, sau înlocuitori de lapte fără lapte, ultrasonication permite calitatea consistentă a micoproteinei, făcându-l un ingredient versatil în industria alimentară. În plus, timpul rapid de procesare asociat cu această tehnică se traduce printr-o productivitate mai mare și un consum redus de energie, aliniindu-se la obiectivele de sustenabilitate ale producției moderne de alimente. Extracția micoproteinelor cu ultrasunete nu numai că satisface cererea tot mai mare a consumatorilor de proteine pe bază de plante, dar, de asemenea, deschide calea pentru soluții alimentare inovatoare și nutritive.

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

Studiu de caz – Eliberarea micoproteinei cu ultrasunete

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

Efectul sonicare cu metoda de măcinare pe eliberarea de proteine de Fusarium venenatum
sursa: Prakash et al. 2014

micoproteină

Micoproteina este o singură proteină celulară 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 în greutate uscată. Micoproteina este bogată în aminoacizi esențiali și cu o compoziție de aproximativ 41% proteine totale oferă un conținut de proteine similar 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)

extracție cu ultrasunete – Principiul de funcționare și beneficiile

Extracția cu ultrasunete se bazează pe fenomenul de cavitație acustică (cu ultrasunete). Atunci când undele ultrasonice puternice sunt cuplate într-un lichid sau suspensie, ciclurile alternative de înaltă presiune și joasă presiune comprimă și extind lichidul, creând bule de vid minuscule în mediu. Aceste bule de vid cresc de-a lungul mai multor cicluri de înaltă presiune/joasă presiune până când ajung la un punct în care bula de gaz nu mai poate absorbi energie. În punctul de creștere maximă, bula implodează violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune. În timpul imploziei cu bule, apar condiții locale extreme, cum ar fi temperaturi foarte ridicate, presiuni și diferențe de presiune și temperatură corespunzătoare, precum și jeturi de lichid cu până la 280 m / sec. Aceste forțe intense perforează și sparg pereții celulari și promovează transferul de masă între interiorul celulei și lichidul înconjurător. Materialul intracelular, cum ar fi proteinele, lipidele și alți compuși bioactivi, este transferat în lichid, de unde poate fi ușor separat pentru procesele din aval.

Beneficiile extracției cu ultrasunete micoproteină

Extracție asistată ultrasonically (UAE) este o tehnică extrem de eficientă pentru eliberarea și izolarea materialelor intracelulare, cum ar fi proteinele, lipidele și substanțele bioactive (de exemplu, vitamine și polifenoli). Sonificarea este o intensificare a procesului, care crește transferul de masă între interiorul celulei și lichid. Extracția cu ultrasunete are ca rezultat 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 prelucrarea micoproteinelor

Perturbatoare de celule cu ultrasunete și extractoare sunt instrumente bine stabilite în instalațiile de prelucrare a alimentelor. Oferind forțe cavitaționale de forfecare mare, ultrasonicators sunt utilizate 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 sonicatoare industriale pot livra amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor rulate continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mari, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.

Procesul de standardizare cu Hielscher Ultrasonics

Extractele care sunt utilizate în alimente sau produse farmaceutice ar trebui să fie produse în conformitate cu bunele practici de fabricație (BPF) și în conformitate cu specificațiile standardizate de prelucrare. Hielscher Ultrasonics sonicatoare digitale vin cu software inteligent, ceea ce face ușor pentru a seta și controla procesul sonicare cu precizie. Înregistrarea automată a datelor scrie toți parametrii procesului cu ultrasunete, ar fi energia cu ultrasunete (energia totală și netă), amplitudinea, temperatura, presiunea (când senzorii de temperatură și presiune sunt montați) cu ștampila de dată și oră pe cardul SD încorporat. Acest lucru vă permite să revizuiți fiecare lot ultrasonically prelucrat. În același timp, sunt asigurate reproductibilitatea și calitatea continuă ridicată a produselor.

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