Улучшение производства белка из насекомых с помощью ультразвука

Насекомые – экологически устойчивый и простой в выращивании источник высококачественных пищевых белков и липидов. Для выделения белков и липидов из насекомых используется ультразвуковая экстракция как высокоэффективная и надёжная технология. Доказано, что обработка ультразвуком обеспечивает высокую степень извлечения, высокий выход белков и липидов и быструю переработку насекомых в ингредиенты первоклассного качества.

Зачем извлекать белки из насекомых с помощью мощного ультразвука?

Белковый экстракт из насекомых обычно считается более качественным, чем мука из насекомых, поскольку содержит более высокий процент белка и более низкий процент других нежелательных веществ, таких как хитин и жиры.
Муку из насекомых обычно получают путём измельчения целых насекомых в порошок, который может содержать значительное количество неперевариваемых материалов, таких как хитин, экзоскелеты и другие компоненты, не имеющие питательной ценности. В отличие от неё, белковый экстракт из насекомых обычно получают путём извлечения белка из насекомых, в результате чего образуется более чистый и концентрированный белковый продукт. Доказано, что ультразвуковая экстракция является высокоэффективным методом производства высококачественного белка из насекомых.
Более высокая концентрация белка в белковом экстракте из насекомых означает, что он может обеспечивать больше белка на грамм, чем мука из насекомых, что делает его более эффективным источником белка. Кроме того, удаление компонентов, не имеющих питательной ценности, может облегчить переваривание белкового экстракта из насекомых и может снизить риск проблем с пищеварением у животных и людей, которые его употребляют.
Более того, белковый экстракт из насекомых может иметь более мягкий вкус и менее выраженный запах по сравнению с мукой из насекомых, что делает его более привлекательным для потребителей. Он также более универсален в применении, поскольку может использоваться в качестве ингредиента в широком ассортименте пищевых и кормовых продуктов.
 

Ультразвуковая экстракция белков из насекомых

Ультразвуковую экстракцию можно легко внедрить в обычный процесс переработки муки из насекомых, что позволяет повысить качество конечного продукта. Белок, извлечённый из насекомых с помощью ультразвука, превосходит муку из насекомых по качеству, обеспечивая более высокую питательную ценность, улучшенный вкус и лучшие функциональные свойства.

Общий протокол экстракции белка из насекомых с помощью ультразвукового аппарата зондового типа

Общий протокол извлечения белков пищевого качества из личинок мух-львинок с помощью ультразвукового зонда:
Материалы и оборудование:

• Личинки мух-львинок или другие виды насекомых, такие как личинки мучного хрущака (Tenebrio molitor), взрослые сверчки (Gryllus bimaculatus) и куколки тутового шелкопряда (Bombyx mori), – предварительно выращенные и собранные
• Ультразвуковой аппарат зондового типа
• Блендер или кухонный комбайн
• Дистиллированная вода, содержащая 9,46 mM аскорбиновой кислоты, или другой растворитель по выбору
• Центрифуга
• Стеклянные или пластиковые ёмкости
• Фильтровальная бумага или сетчатые фильтры

Пошаговая инструкция по экстракции белка из насекомых

1. Подготовка личинок насекомых:
   • Соберите личинок мух-львинок из системы выращивания.
   • Тщательно промойте личинок дистиллированной водой, чтобы удалить любые остатки посторонних материалов или примеси.
   • Заморозьте личинок при -20°C или ниже, чтобы инактивировать ферменты и сохранить качество белка.
2. Разрушение личинок:
   • Разморозьте замороженных личинок и поместите их в блендер или кухонный комбайн.
   • Добавьте подходящий объём дистиллированной воды или буферного раствора для достижения желаемой концентрации белка (например, 10% w/v).
   • Измельчайте или обрабатывайте личинок до получения однородной суспензии.
   • Перенесите суспензию в стеклянную или пластиковую ёмкость.
3. Обезжиривание (необязательно):
   • Обезжиривание муки из насекомых – необязательный этап, который помогает повысить выход и качество белка. Содержание жира в муке из насекомых снижается путём обработки гексаном. В целом для большинства белковых экстрактов из насекомых, предназначенных для употребления человеком, рекомендуется обезжиривание с целью повышения качества белка. Обычный процесс обезжиривания гексаном требует много времени. Обработка ультразвуком может значительно ускорить обезжиривание муки из насекомых!
4. Обработка ультразвуком:
   • Погрузите зонд ультразвукового аппарата, например UIP2000hdT, в суспензию личинок.
   • Настройте параметры ультразвукового аппарата, например амплитуду 100% и время обработки ультразвуком, в соответствии с объёмом и суспензией.
   • Воздействуйте ультразвуковыми волнами на суспензию личинок, поддерживая постоянную температуру, чтобы избежать денатурации белков.
   • Обработка ультразвуком способствует разрушению клеток и высвобождению белков из личинок.
   • Контролируйте температуру во время обработки ультразвуком. Ультразвуковые аппараты Hielscher оснащены датчиком температуры и системой её регулирования.
5. Центрифугирование:
   • После обработки ультразвуком перенесите обработанную суспензию личинок в центрифужные пробирки.
   • Центрифугируйте пробирки с подходящей скоростью и в течение подходящего времени, чтобы отделить содержащую белок надосадочную жидкость от твёрдых остатков и неразрушенных клеток.
   • Соберите надосадочную жидкость, содержащую извлечённые белки, и перенесите её в чистую ёмкость.
   • При необходимости можно повторить этап центрифугирования, чтобы удалить оставшиеся твёрдые частицы. В качестве альтернативного метода отделения белка можно использовать фильтрацию.
6. Анализ и хранение белка:
   • Проведите анализ белка для оценки качества и состава извлечённых белков.
7. Хранение:
   • Храните извлечённые белки в подходящих ёмкостях в прохладном, сухом и тёмном месте.

 
Насекомые как источник пищи: Насекомые, такие как сверчки, черви, мухи и личинки, богаты белками. Для удовлетворения растущего спроса на высококачественные белки насекомые стали ценным, полезным для здоровья, экологически устойчивым и экологически безопасным источником белка, который используется в продуктах питания для людей, кормах для домашних животных и сельскохозяйственного скота. Насекомые эктотермны (это означает, что они холоднокровны и не расходуют энергию на выработку тепла для повышения температуры тела), им не требуется много места, и их можно кормить отходами, используемыми в качестве субстрата для роста. Это делает белки и липиды насекомых перспективным источником пищи, который может помочь восполнить «белковый дефицит», который необходимо преодолеть, чтобы прокормить растущее население мира и удовлетворить его потребность в высококачественных питательных веществах, особенно в белке.
Разведение насекомых: Насекомых разводят на специализированных фермах, где их выращивают в контейнерах или реакторах. Благодаря быстрому росту они требуют относительно небольшого ухода, могут питаться органическими отходами и быстро достигают размера или зрелости, необходимых для сбора. Особенно легко разводить личинок мух, мучных червей и сверчков. Что касается эффективности, личинки чёрной львинки известны превосходным преобразованием органических отходов в высококачественный белок. Поэтому среди фермеров, разводящих насекомых, чёрная львинка также известна как «королева переработки отходов».
 
Этапы производства муки из насекомых: Когда насекомые достигают целевого размера или стадии развития, их собирают. Это означает, что они готовы к переработке в пищевые ингредиенты. Перед переработкой насекомых промывают водой, просеивают и содержат живыми при 4℃ примерно в течение одного дня без какого-либо корма.
Затем насекомых подвергают кулинарной обработке, после чего сушат очень горячим воздухом или путём нагревания в ёмкости. Термическая обработка также необходима для уничтожения бактерий. Наконец, насекомых измельчают в сухую муку из насекомых (также известную как порошок из насекомых). Муку из насекомых можно использовать в качестве пищевого ингредиента или добавки к кормам для животных. Однако для дальнейшей переработки муки из насекомых и повышения её качества извлекают наиболее ценные ингредиенты, то есть белки и липиды. Особенно высоко ценится чистый белок насекомых как ингредиент с высокой питательной ценностью, который используется в протеиновых батончиках, протеиновых порошках и в качестве добавки во многих пищевых продуктах, таких как выпечка, чипсы, крекеры и т. д.
 
Используйте ультразвуковые экстракторы зондового типа для производства высококачественного белка из насекомых!
 
Ультразвуковая экстракция высококачественных белков из насекомых:
Ультразвуковая экстракция используется для производства белковых порошков, гидролизатов и белковых изолятов из различных форм насекомых, включая мух, червей, клопов, сверчков и личинок. Извлекая высококачественные белки из муки из насекомых, обработка ультразвуком позволяет получать функциональные пищевые ингредиенты с превосходным питательным профилем.

Преимущества ультразвуковой экстракции белка из насекомых

Обработка ультразвуком широко применяется для извлечения и обработки белков из различных источников, таких как растительное сырьё (например, соя, рис, рапс, подсолнечник, тыквенные семечки и т. д.), молочные продукты (например, концентрат сывороточного белка (WPC), сывороточный белок, ретентаты молочного белка, казеинат кальция), водоросли (например, морские водоросли), морепродукты (например, побочные продукты переработки рыбы и отходы морепродуктов) и насекомые (например, черви, личинки, мухи, опарыши, жуки, сверчки, тараканы и т. д.).
Будучи высокоэффективной и экологически безопасной технологией экстракции, ультразвуковая экстракция белка из насекомых нашла применение в производстве белковых порошков, гидролизатов и изолятов из насекомых. Благодаря высокой надёжности процесса, повторяемости и линейному масштабированию обработка ультразвуком используется для извлечения белка из насекомых, изменения белковых структур и улучшения физико-химических свойств белка.
Например, Mintha и соавт. (2020) применили ультразвуковую экстракцию к личинкам чёрной львинки (H. illucens). Они сообщают, что обработка ультразвуком улучшила структуру белка, изменила его функциональные свойства и тем самым оказалась полезной для производства белка / гидролизатов H. illucens. В частности, обработка ультразвуком повысила дзета-потенциал, диспергируемость и показатели тиольных групп. Кроме того, после обработки ультразвуком снизились мутность и размер белковых частиц. Обработка ультразвуком значительно увеличила светлоту (L*) белковых изолятов на x ¯ 7,46% по сравнению с контрольным образцом, не обработанным ультразвуком.

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для переработки белка из насекомых

Ультразвуковая экстракция и гомогенизация – надёжная технология переработки, которая облегчает и ускоряет производство высококачественных белков из насекомых. Ассортимент Hielscher Ultrasonics охватывает весь диапазон от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов до промышленных систем экстракции. Поэтому мы в Hielscher можем предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой аппарат для планируемой производительности вашего процесса. Наши сотрудники с многолетним опытом помогут вам на всех этапах – от испытаний для оценки осуществимости и оптимизации процесса до установки вашей ультразвуковой системы на конечном производственном уровне.
Небольшая площадь, занимаемая нашими ультразвуковыми экстракторами, а также разнообразие вариантов их установки позволяют размещать их даже на предприятиях по переработке белка из насекомых с ограниченным пространством. Ультразвуковые процессоры устанавливаются по всему миру на предприятиях по производству продуктов питания и пищевых добавок, а также кормов для домашних животных и сельскохозяйственного скота. Кроме того, ультразвуковые смесители с высокой интенсивностью сдвига идеально подходят для включения белков насекомых в состав продуктов питания для людей, кормов для домашних животных-компаньонов и кормов для сельскохозяйственных животных.

Hielscher Ultrasonics – передовое экстракционное оборудование

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь диапазон высокопроизводительных ультразвуковых экстракторов для малых и крупных масштабов производства. Дополнительные принадлежности позволяют легко собрать наиболее подходящую конфигурацию ультразвукового устройства для вашего процесса переработки белка из насекомых. Оптимальная конфигурация ультразвукового оборудования зависит от планируемой производительности, объёма, сырья, периодического или поточного режима процесса и сроков.

Ультразвуковая экстракция из насекомых – периодическая и поточная обработка

Ультразвуковые аппараты Hielscher можно использовать для периодической и непрерывной проточной обработки. Периодическая ультразвуковая обработка идеально подходит для испытаний процесса, оптимизации и производства в малых и средних масштабах. Для производства больших объёмов белков из насекомых поточная обработка может быть более выгодной. Хотя для периодической обработки требуется лишь очень простая установка, она требует больше времени и труда. Для непрерывного поточного смешивания требуется сложная установка – состоящая из насоса, шлангов или труб и резервуаров, – но этот процесс эффективнее, быстрее и требует значительно меньше труда. Hielscher Ultrasonics предлагает наиболее подходящую экстракционную установку для вашего объёма экстракции и целей процесса.

Ультразвуковые экстракторы для любой производительности

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров: от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов через настольные и пилотные системы до полностью промышленных ультразвуковых процессоров, способных перерабатывать за час объёмы, соответствующие нескольким грузовикам. Полный ассортимент продукции позволяет нам предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой экстрактор для вашего сырья, производительности процесса и производственных целей.
Настольные ультразвуковые системы идеально подходят для испытаний для оценки осуществимости и оптимизации процесса. Линейное масштабирование на основе установленных параметров процесса позволяет очень легко увеличивать производительность переработки от небольших партий до полноценного коммерческого производства. Масштабирование можно выполнять либо установкой более мощного ультразвукового экстрактора, либо объединением нескольких ультразвуковых аппаратов в параллельно работающую группу. Модель UIP16000 от Hielscher – самый мощный ультразвуковой экстрактор в мире.

Точно регулируемые амплитуды для оптимальных результатов

Все ультразвуковые аппараты Hielscher допускают точное регулирование и поэтому являются надёжными рабочими инструментами на производстве. Амплитуда – один из ключевых параметров процесса, влияющих на эффективность и результативность ультразвуковой экстракции питательных веществ из насекомых.
Сырьё из насекомых, например личинок и мух, требует более мягкой обработки ультразвуком и более низких настроек амплитуды, тогда как сверчки и насекомые с толстой оболочкой экзоскелета требуют обработки ультразвуком при более высоких амплитудах для высвобождения целевых питательных веществ. Все процессоры Hielscher Ultrasonics позволяют точно задавать амплитуду. Сонотроды и усиливающие рупоры – принадлежности, позволяющие изменять амплитуду в ещё более широком диапазоне. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечивать очень высокие амплитуды и требуемую интенсивность ультразвука для сложных применений. При амплитудах до 200µm можно легко работать непрерывно в режиме 24/7.
Точная настройка амплитуды и постоянный мониторинг параметров ультразвукового процесса с помощью интеллектуального программного обеспечения позволяют обрабатывать ваши семена в наиболее эффективных ультразвуковых условиях. Оптимальная обработка ультразвуком для наилучших результатов экстракции!
Прочность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 при высоких нагрузках и в сложных условиях. Это делает ультразвуковое оборудование Hielscher надёжным рабочим инструментом, отвечающим вашим требованиям к экстракции.

Простые испытания процесса без риска

Ультразвуковые процессы можно масштабировать полностью линейно. Это означает, что любой результат, полученный с помощью лабораторного или настольного ультразвукового аппарата, можно масштабировать с получением точно такого же результата при использовании точно таких же параметров процесса. Это делает обработку ультразвуком идеальной для испытаний для оценки осуществимости без риска, оптимизации процесса и последующего внедрения в коммерческое производство. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как обработка ультразвуком может увеличить производство белка из насекомых!

Высочайшее качество – разработано и изготовлено в Германии

Как семейное предприятие, находящееся в семейном управлении, Hielscher уделяет первостепенное внимание высочайшим стандартам качества своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые аппараты разрабатываются, изготавливаются и тщательно испытываются в нашей штаб-квартире в Тельтове, недалеко от Берлина, Германия. Прочность и надёжность ультразвукового оборудования Hielscher делают его незаменимым рабочим инструментом на вашем производстве. Работа в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях – естественная характеристика высокопроизводительных смесителей Hielscher.

Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности обработки наших ультразвуковых аппаратов: