Экстракция белка из ряски

Ряска (Lemna minor) – быстрорастущее водное растение, богатое белками и другими питательными соединениями. Ультразвуковая экстракция используется как высокоэффективная и надежная технология обработки для высвобождения белков, липидов и фитонутриентов из ряски. Обработка ультразвуком позволяет просто и быстро перерабатывать ряску для получения продуктов пищевого качества.

Ряска для пищевых целей

Ряска (род Lemna), цветущее водное растение, является самым маленьким из известных цветковых растений. Ряска, также известная как Wolffia, водяная чечевица или водяные линзы, растет в пресноводной среде и встречается по всему миру. Среди родов ряски известны различные виды, такие как Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella и Wolffia. Поскольку растение Lemna способно быстро расти, ежедневно удваиваясь в размерах, ряска привлекла внимание ученых и технологов пищевой промышленности, работающих в области питания, продовольственной безопасности и функциональных пищевых продуктов. В некоторых частях Юго-Восточной Азии ряска давно известна высокой концентрацией питательных веществ и носит прозвище «растительная фрикаделька» благодаря высокому содержанию белка (более 45% сухой массы). Ряска обладает полным белковым профилем (как куриные яйца), содержащим все девять незаменимых и шесть условно незаменимых аминокислот.

Липиды и белки из ряски

Ряска содержит 20–35% белка, 4–7% жира и 4–10% крахмала в пересчете на сухую массу. Интересно, что распределение аминокислот в ряске близко к рекомендациям ВОЗ: например, содержание лизина составляет 4,8%, метионина и цистеина – 2,7%, а фенилаланина и тирозина – 7,7%. Содержание полиненасыщенных жирных кислот составляло от 48 до 71%, а высокое содержание жирных кислот n3 обеспечивало благоприятное соотношение n6/n3, равное 0,5 или менее.» (Appenroth et al. 2017)

Изображения образцов ряски, полученные методом сканирующей электронной микроскопии: в верхнем ряду показаны неповрежденные клетки контрольных образцов ряски
В нижнем ряду показаны образцы ряски, подвергнутые экстракции с использованием ультразвукового аппарата UP400St. В клетках отчетливо видно механическое разрушение вследствие обработки ультразвуком.
Исследование и изображения: ©2023 Inguanez et. al.

Ультразвуковая экстракция ряски

Ультразвуковая экстракция используется для извлечения соединений ряски, особенно белков и липидов, в качестве пищевых продуктов. Белковая мука Lemna и липиды Lemna эффективно высвобождаются и выделяются из водного растения ряски.

Как применяется обработка ультразвуком для экстракции ряски?

После сбора Lemna удаляют избыток воды (например, центрифугированием). Для ультразвуковой экстракции предпочтительна суспензия с высоким содержанием биомассы (то есть с высокой концентрацией Lemna), поскольку она повышает эффективность ультразвукового процесса. Суспензия ряски может состоять из ряски и воды или другого выбранного растворителя. Затем эту суспензию подают в ультразвуковой реактор, где акустическая кавитация разрушает клеточный матрикс и высвобождает внутриклеточные соединения в экстракционную среду на основе воды или растворителя.

Выберите растворитель для экстракции

Ультразвуковая экстракция совместима с (почти) любым типом растворителя. В исследовательских условиях соединения ряски экстрагировали с использованием таких растворителей, как полярный растворитель этанол, а также различных неполярных смесей растворителей, включая метанол–этанол, хлороформ–этанол, гексан–этанол, диэтиловый эфир–этанол и петролейный эфир–этанол, при различных объемных соотношениях.
Правильно выбранный растворитель в сочетании с обработкой ультразвуком усиливает высвобождение фитонутриентов из биомассы ряски. Обработка ультразвуком гомогенизирует и разрушает структуры растительных клеток, приводя к разрушению клеток и их дезинтеграции. Ультразвуковая экстракция широко используется для производства экстрактов растений, грибов и водорослей.

Механизм ультразвуковой экстракции

Передача мощного ультразвука в жидкости или суспензии вызывает высокоэнергетические эффекты, такие как акустическая кавитация, сдвиг и вибрация. Эти эффекты мощного ультразвука успешно применяются для дезинтеграции и разрушения клеточных структур. Кроме того, обработка ультразвуком разрывает молекулярные связи липидов, белков и углеводов, благодаря чему целевые макронутриенты и фитохимические соединения высвобождаются из внутреннего пространства клеток растительного сырья, например ряски. Таким образом, обработка ультразвуком значительно интенсифицирует экстракцию и сокращает ее продолжительность.

Ультразвуковые экстракторы для белков и липидов ряски

Высокопроизводительные системы ультразвуковой экстракции Hielscher Ultrasonics используются по всему миру для исследований и разработок, а также на малых, средних и полностью коммерческих производствах. Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы интенсифицируют процесс экстракции и повышают выход и общую эффективность производства высококачественных экстрактов. Hielscher Ultrasonics предлагает оборудование для экстракции для любого объема / производительности процесса. Благодаря более чем 25-летнему опыту экстракции растительного сырья Hielscher Ultrasonics является вашим надежным партнером в области высокопроизводительной ультразвуковой экстракции!