Zlepšená výroba hmyzích bielkovín pomocou ultrazvuku

Hmyz je udržateľným zdrojom vysokokvalitných výživových bielkovín a lipidov a ľahko sa chová. Na oddelenie bielkovín a lipidov z hmyzu sa používa ultrazvuková extrakcia ako vysoko účinná a spoľahlivá technológia. Pri spracovaní hmyzích surovín špičkovej kvality sa preukázalo, že pôsobenie ultrazvuku zabezpečuje vysokú mieru extrakcie, vysoké výťažky bielkovín a lipidov a rýchle spracovanie.

Prečo extrahovať hmyzie bielkoviny pomocou výkonového ultrazvuku?

Extrakt hmyzích bielkovín sa zvyčajne považuje za kvalitnejší ako hmyzia múčka, pretože obsahuje vyšší percentuálny podiel bielkovín a nižší percentuálny podiel iných nežiaducich látok, ako sú chitín a tuky.
Hmyzia múčka sa zvyčajne vyrába mletím celého hmyzu na prášok, ktorý môže obsahovať značné množstvo nestráviteľných materiálov, ako sú chitín, exoskelety a ďalšie nevýživné zložky. Naproti tomu sa extrakt hmyzích bielkovín zvyčajne vyrába extrakciou bielkovín z hmyzu, čím vzniká čistejší a koncentrovanejší bielkovinový produkt. Ultrazvuková extrakcia sa osvedčila ako vysoko účinná výrobná technika na získavanie vysokokvalitných hmyzích bielkovín.
Vyššia koncentrácia bielkovín v extrakte hmyzích bielkovín znamená, že na gram môže poskytnúť viac bielkovín ako hmyzia múčka, vďaka čomu je účinnejším zdrojom bielkovín. Okrem toho môže odstránenie nevýživných zložiek zlepšiť stráviteľnosť extraktu hmyzích bielkovín a môže znížiť riziko tráviacich ťažkostí u zvierat a ľudí, ktorí ho konzumujú.
Extrakt hmyzích bielkovín môže mať navyše jemnejšiu chuť a pach v porovnaní s hmyzou múčkou, čím sa stáva príťažlivejším pre spotrebiteľov. Má tiež všestrannejšie využitie, pretože sa môže používať ako zložka širokého spektra potravinárskych a krmivárskych výrobkov.
 

Ultrazvuková extrakcia hmyzích bielkovín

Ultrazvukovú extrakciu možno ľahko začleniť do bežného spracovania hmyzej múčky a umožňuje zlepšiť kvalitu konečného produktu. Hmyzie bielkoviny extrahované ultrazvukom majú vyššiu kvalitu ako hmyzia múčka a ponúkajú vyššie výživové hodnoty, lepšiu chuť a lepšie funkčné vlastnosti.

Všeobecný postup extrakcie hmyzích bielkovín pomocou sondového ultrazvukového prístroja

všeobecný postup extrakcie bielkovín potravinárskej kvality z lariev bránivky pomocou ultrazvukovej sondy:
Materiály a vybavenie:

• Larvy bránivky alebo iné druhy hmyzu, ako sú larvy múčiara obyčajného (Tenebrio molitor), dospelé svrčky (Gryllus bimaculatus) a kukly priadky morušovej (Bombyx mori) – vopred odchované a zozbierané
• Sondový ultrazvukový prístroj
• Mixér alebo kuchynský robot
• Destilovaná voda obsahujúca 9,46 mM kyseliny askorbovej alebo iné rozpúšťadlo podľa výberu
• Odstredivka
• Sklenené alebo plastové nádoby
• Filtračný papier alebo sieťové filtre

Pokyny na extrakciu hmyzích bielkovín krok za krokom

1. Príprava lariev hmyzu:
   • Zozbierajte larvy bránivky z chovného systému.
   • Larvy dôkladne umyte destilovanou vodou, aby ste odstránili všetky zvyšky alebo nečistoty.
   • Zmrazte larvy pri teplote -20°C alebo nižšej, aby ste deaktivovali enzýmy a zachovali kvalitu bielkovín.
2. Rozrušenie lariev:
   • Zmrazené larvy rozmrazte a preneste ich do mixéra alebo kuchynského robota.
   • Pridajte vhodný objem destilovanej vody alebo tlmivého roztoku, aby ste dosiahli požadovanú koncentráciu bielkovín (napr. 10% w/v).
   • Larvy mixujte alebo spracúvajte, kým nezískate homogénnu suspenziu.
   • Preneste suspenziu do sklenenej alebo plastovej nádoby.
3. Odtučnenie (voliteľné):
   • Odtučnenie hmyzej múčky je voliteľný krok, ktorý pomáha zvýšiť výťažok a kvalitu bielkovín. Obsah tuku v hmyzej múčke sa znižuje pôsobením hexánu. Vo všeobecnosti sa pri väčšine extraktov hmyzích bielkovín určených na ľudskú spotrebu odporúča odtučnenie na zlepšenie kvality bielkovín. Konvenčný proces odtučnenia hexánom je časovo náročný. Pôsobenie ultrazvuku môže výrazne urýchliť odtučnenie hmyzej múčky!
4. Pôsobenie ultrazvuku:
   • Ponorte sondu ultrazvukového prístroja, napr. UIP2000hdT, do suspenzie lariev.
   • Nastavte parametre ultrazvukového procesora, napr. 100% amplitúdu a čas sonikácie v závislosti od objemu a spracúvanej kaše.
   • Pôsobte ultrazvukovými vlnami na larválnu kašu a zároveň udržiavajte konštantnú teplotu, aby ste zabránili denaturácii bielkovín.
   • Proces sonikácie pomáha rozrušovať bunky a uvoľňovať bielkoviny z lariev.
   • Počas sonikácie sledujte teplotu. Ultrazvukové procesory Hielscher sú vybavené snímačom teploty a reguláciou teploty.
5. Centrifugácia:
   • Po sonikácii preneste sonikovanú larválnu kašu do centrifugačných skúmaviek.
   • Skúmavky centrifugujte pri vhodných otáčkach a počas vhodného času, aby sa supernatant obsahujúci bielkoviny oddelil od pevných zvyškov a nerozrušených buniek.
   • Odoberte supernatant, ktorý obsahuje extrahované bielkoviny, a preneste ho do čistej nádoby.
   • V prípade potreby môžete centrifugáciu zopakovať, aby ste odstránili všetky zostávajúce pevné častice. Ako alternatívnu techniku separácie bielkovín možno použiť filtráciu.
6. Analýza a skladovanie bielkovín:
   • Vykonajte analýzu bielkovín na posúdenie kvality a zloženia extrahovaných bielkovín.
7. Skladovanie:
   • Extrahované bielkoviny skladujte vo vhodných nádobách na chladnom, suchom a tmavom mieste.

 
Hmyz ako zdroj potravy: Hmyz, ako sú svrčky, červy, muchy a larvy, je bohatý na bielkoviny. Vzhľadom na rastúci dopyt po vysokokvalitných bielkovinách sa hmyz začal oceňovať ako zdravý, udržateľný a ekologický zdroj bielkovín, ktorý sa využíva v potravinách pre ľudí, krmivách pre spoločenské zvieratá a krmivách pre hospodárske zvieratá. Hmyz je ektotermný (čo znamená, že je studenokrvný a neplytvá energiou na tvorbu tepla na zvýšenie telesnej teploty), nevyžaduje veľa priestoru a možno ho kŕmiť odpadom ako rastovým substrátom. Vďaka tomu sú hmyzie bielkoviny a lipidy sľubným zdrojom potravy, ktorý môže pomôcť preklenúť „nedostatok bielkovín“, ktorý treba prekonať, aby bolo možné uživiť rastúcu svetovú populáciu a uspokojiť jej dopyt po vysokokvalitných živinách, najmä bielkovinách.
Chov hmyzu: Hmyz sa chová na hmyzích farmách, kde rastie v nádobách alebo reaktoroch. Výhodou týchto rýchlo rastúcich organizmov je, že vyžadujú pomerne málo starostlivosti, možno ich kŕmiť organickým odpadom a rýchlo dosahujú veľkosť alebo zrelosť vhodnú na zber. Ľahko sa chovajú najmä larvy múch, múčne červy a svrčky. Z hľadiska efektívnosti sú larvy bránivky čiernej známe svojou vynikajúcou schopnosťou premieňať organický odpad na vysokokvalitné bielkoviny. Preto je bránivka čierna medzi chovateľmi hmyzu známa aj ako „kráľovná premeny odpadu“.
 
Kroky spracovania hmyzej múčky: Keď hmyz dosiahne cieľovú veľkosť alebo vývinové štádium, zozbiera sa. To znamená, že je pripravený na spracovanie na potravinové zložky. Pred spracovaním sa hmyz premyje vodou, preoseje a približne jeden deň sa uchováva živý pri teplote 4℃ bez akéhokoľvek krmiva.
Potom sa hmyz uvarí a následne vysuší veľmi horúcim vzduchom alebo zahrievaním v nádobe. Tepelné ošetrenie je potrebné aj na usmrtenie baktérií. Nakoniec sa hmyz pomelie na suchú hmyziu múčku (známu aj ako hmyzia múka). Hmyzia múčka sa môže použiť ako potravinová zložka alebo prísada do krmív pre zvieratá. Na zušľachtenie a zvýšenie kvality hmyzej múčky sa však extrahujú jej najcennejšie zložky, t. j. bielkoviny a lipidy. Najmä čisté hmyzie bielkoviny sú cenené ako vysoko výživná zložka, ktorá sa používa v proteínových tyčinkách, proteínových práškoch a ako prísada do mnohých potravín, napríklad pečiva, čipsov, krekrov atď.
 
Používajte sondové ultrazvukové extraktory na výrobu vysokokvalitných hmyzích bielkovín!
 
Ultrazvuková extrakcia vysokokvalitných bielkovín z hmyzu:
Ultrazvuková extrakcia sa používa na výrobu proteínových práškov, hydrolyzátov a proteínových izolátov z mnohých foriem hmyzu vrátane múch, červov, chrobákov, svrčkov a lariev. Extrakciou vysokokvalitných bielkovín z hmyzej múčky sa pomocou sonikácie získavajú funkčné potravinové zložky s vynikajúcim nutričným profilom.

Výhody ultrazvukovej extrakcie bielkovín z hmyzu

Ultrazvukové spracovanie sa široko využíva na extrakciu a úpravu bielkovín z rôznych zdrojov, ako sú rastlinné suroviny (napr. sója, ryža, repka, slnečnica, tekvicové semená atď.), mliečne suroviny (napr. koncentrát srvátkových bielkovín (WPC), srvátková bielkovina, retentáty mliečnych bielkovín, kazeinát vápenatý), riasy (napr. morské riasy), morské živočíchy (napr. vedľajšie produkty zo spracovania rýb a odpad zo spracovania morských živočíchov) a hmyz (napr. červy, larvy, muchy, mušie larvy, chrobáky, cvrčky, šváby atď.).
Ultrazvuková extrakcia hmyzích bielkovín si ako vysoko účinná a ekologická extrakčná technológia našla svoje miesto pri výrobe hmyzích bielkovinových práškov, hydrolyzátov a izolátov. Vďaka vysokej spoľahlivosti procesu, opakovateľnosti a lineárnemu zväčšovaniu výrobnej mierky sa ultrazvukové spracovanie používa na extrakciu bielkovín z hmyzu, modifikáciu ich štruktúr a zlepšenie ich fyzikálno-chemických vlastností.
Napríklad Mintha a kol. (2020) použili ultrazvukovú extrakciu na larvy bránivky čiernej (H. illucens). Uvádzajú, že sonikácia zlepšila štruktúru bielkovín, zmenila ich funkčné vlastnosti, a tým bola prospešná pri výrobe bielkovín / hydrolyzátov z H. illucens. Ultrazvukové spracovanie zvýšilo najmä zeta potenciál, dispergovateľnosť a tiolové hodnoty. Okrem toho sa po sonikácii znížil zákal a veľkosť častíc bielkovín. Ultrazvukové spracovanie významne zvýšilo svetlosť (L*) bielkovinových izolátov o x ¯ 7,46% v porovnaní s kontrolnou vzorkou bez sonikácie.

Vysokovýkonné ultrazvukové procesory na spracovanie hmyzích bielkovín

Ultrazvuková extrakcia a homogenizácia predstavujú spoľahlivú technológiu spracovania, ktorá uľahčuje a urýchľuje výrobu vysokokvalitných hmyzích bielkovín. Portfólio Hielscher Ultrasonics pokrýva celý rozsah od kompaktných laboratórnych ultrazvukových procesorov až po priemyselné extrakčné systémy. V spoločnosti Hielscher vám tak môžeme ponúknuť najvhodnejší ultrazvukový procesor pre vašu plánovanú kapacitu spracovania. Naši pracovníci s dlhoročnými skúsenosťami vám pomôžu od skúšok uskutočniteľnosti a optimalizácie procesu až po inštaláciu vášho ultrazvukového systému v konečnej výrobnej mierke.
Malé pôdorysné rozmery našich ultrazvukových extraktorov a všestranné možnosti ich inštalácie umožňujú ich umiestnenie aj v priestorovo obmedzených prevádzkach na spracovanie hmyzích bielkovín. Ultrazvukové procesory sú nainštalované po celom svete v prevádzkach na výrobu potravín a výživových doplnkov, ako aj na výrobu krmív pre spoločenské a hospodárske zvieratá. Ultrazvukové miešače s vysokým šmykovým účinkom sú navyše ideálne na zapracovanie hmyzích bielkovín do potravín pre ľudí, ako aj do krmív pre spoločenské zvieratá a krmív pre hospodárske zvieratá.

Hielscher Ultrasonics – sofistikované extrakčné zariadenia

Produktové portfólio Hielscher Ultrasonics pokrýva celý rozsah vysokovýkonných ultrazvukových extraktorov od malej až po veľkú mierku. Doplnkové príslušenstvo umožňuje jednoduché zostavenie najvhodnejšej konfigurácie ultrazvukového zariadenia pre váš proces spracovania hmyzích bielkovín. Optimálna ultrazvuková zostava závisí od plánovanej kapacity, objemu, suroviny, vsádzkového alebo inline procesu a časového harmonogramu.

Ultrazvuková extrakcia z hmyzu – vsádzkové a inline spracovanie

Ultrazvukové procesory Hielscher sa môžu používať na vsádzkové aj kontinuálne prietokové spracovanie. Ultrazvukové vsádzkové spracovanie je ideálne na testovanie a optimalizáciu procesov a na výrobu v malej až strednej mierke. Pri výrobe veľkých objemov hmyzích bielkovín môže byť výhodnejšie inline spracovanie. Hoci vsádzkové spracovanie vyžaduje iba veľmi jednoduchú zostavu, je časovo náročnejšie a vyžaduje viac práce. Kontinuálny proces inline miešania vyžaduje sofistikovanú zostavu – pozostávajúcu z čerpadla, hadíc alebo potrubí a nádrží –, ale je efektívnejší, rýchlejší a vyžaduje podstatne menej práce. Hielscher Ultrasonics má najvhodnejšiu extrakčnú zostavu pre váš objem extrakcie a ciele procesu.

Ultrazvukové extraktory pre každú výrobnú kapacitu

Sortiment produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukových prístrojov cez stolové a pilotné systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou spracovať za hodinu množstvá zodpovedajúce nákladu nákladných vozidiel. Kompletný sortiment produktov nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejší ultrazvukový extraktor pre vašu surovinu, kapacitu spracovania a výrobné ciele.
Stolové ultrazvukové systémy sú ideálne na skúšky uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesov. Lineárne zväčšovanie výrobnej mierky na základe stanovených procesných parametrov umožňuje veľmi jednoducho zvýšiť kapacitu spracovania z menších dávok až na plne komerčnú výrobu. Výrobnú mierku možno zväčšiť buď inštaláciou výkonnejšieho ultrazvukového extraktora, alebo paralelným spojením viacerých ultrazvukových prístrojov do zostavy. Modelom UIP16000 ponúka Hielscher najvýkonnejší ultrazvukový extraktor na svete.

Presne regulovateľné amplitúdy pre optimálne výsledky

Všetky ultrazvukové prístroje Hielscher sú presne regulovateľné, a preto predstavujú spoľahlivé pracovné nástroje vo výrobe. Amplitúda je jedným z kľúčových procesných parametrov, ktoré ovplyvňujú účinnosť a efektívnosť ultrazvukovej extrakcie živín z hmyzu.
Hmyzí materiál, ako sú larvy a muchy, vyžaduje šetrnejšiu sonikáciu a nastavenie nižších amplitúd, zatiaľ čo svrčky a hmyz s hrubým exoskeletom vyžadujú sonikáciu pri vyšších amplitúdach na uvoľnenie cieľových živín. Všetky procesory Hielscher Ultrasonics umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Sonotródy a zosilňovacie nadstavce sú príslušenstvo, ktoré umožňuje upravovať amplitúdu v ešte širšom rozsahu. Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy a poskytovať požadovanú intenzitu ultrazvuku pre náročné aplikácie. Amplitúdy až do 200µm možno ľahko udržiavať nepretržite v prevádzke 24/7.
Presné nastavenie amplitúdy a nepretržité monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu prostredníctvom inteligentného softvéru vám umožňujú spracovať vaše semená pri najúčinnejších ultrazvukových podmienkach. Optimálna sonikácia pre najlepšie výsledky extrakcie!
Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach. Vďaka tomu sú ultrazvukové zariadenia Hielscher spoľahlivým pracovným nástrojom, ktorý spĺňa vaše požiadavky na extrakciu.

Jednoduché testovanie procesov bez rizika

Ultrazvukové procesy možno prenášať do väčšej mierky úplne lineárne. To znamená, že každý výsledok, ktorý ste dosiahli pomocou laboratórneho alebo stolového ultrazvukového prístroja, možno preniesť do väčšej mierky s presne rovnakým výsledkom pri použití presne rovnakých procesných parametrov. Vďaka tomu je ultrazvukové spracovanie ideálne na testovanie uskutočniteľnosti bez rizika, optimalizáciu procesov a následné zavedenie do komerčnej výroby. Kontaktujte nás a zistite, ako môže sonikácia zvýšiť vašu produkciu hmyzích bielkovín!

Najvyššia kvalita – navrhnuté a vyrobené v Nemecku

Ako rodinný podnik vo vlastníctve a pod vedením rodiny kladie Hielscher pri svojich ultrazvukových procesoroch dôraz na najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové prístroje sa navrhujú, vyrábajú a dôkladne testujú v našom sídle v meste Teltow pri Berlíne v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukových zariadení Hielscher z nich robia výkonné pracovné nástroje vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou vlastnosťou vysokovýkonných miešačov Hielscher.

Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových prístrojov: