Zlepšená produkcia hmyzích bielkovín pomocou ultrazvuku

Hmyz je udržateľným a ľahko pestovateľným zdrojom vysokokvalitných nutričných bielkovín a lipidov. Na oddelenie proteínov a lipidov od hmyzu sa ako vysoko účinná a spoľahlivá technológia používa ultrazvuková extrakcia. Ultrazvuk bol preukázaný pre vysoké rýchlosti extrakcie, vysoké výťažky bielkovín a lipidov a rýchle spracovanie prvotriednych zložiek hmyzu.

Prečo extrahovať hmyzie proteíny pomocou výkonového ultrazvuku?

Extrakt z hmyzích bielkovín sa zvyčajne považuje za kvalitnejší ako hmyzia múčka, pretože obsahuje vyššie percento bielkovín a nižšie percento iných nežiaducich materiálov, ako je chitín a tuky.
Hmyzia múčka sa zvyčajne vyrába mletím celého hmyzu na prášok, ktorý môže obsahovať značné množstvo nestráviteľných materiálov, ako je chitín, exoskelety a iné nevýživné zložky. Naproti tomu hmyzí proteínový extrakt sa zvyčajne vyrába extrakciou proteínu z hmyzu, čo vedie k čistejšiemu a koncentrovanejšiemu proteínovému produktu. Ultrazvuková extrakcia sa osvedčila ako vysoko účinná výrobná technika pre vysokokvalitný hmyzí proteín.
Vyššia koncentrácia bielkovín v extrakte z hmyzu znamená, že môže poskytnúť viac bielkovín na gram ako hmyzia múčka, čo z neho robí efektívnejší zdroj bielkovín. Okrem toho odstránenie nevýživných zložiek môže spôsobiť, že extrakt z hmyzích bielkovín bude ľahšie stráviteľný a môže znížiť riziko tráviacich problémov u zvierat a ľudí, ktorí ho konzumujú.
Okrem toho môže mať extrakt z hmyzích bielkovín jemnejšiu chuť a vôňu v porovnaní s hmyzou múčkou, vďaka čomu je pre spotrebiteľov príťažlivejší. Má tiež všestrannejšie použitie, pretože sa môže používať ako prísada do širokej škály potravín a krmív.
 

Ultrazvuková extrakcia hmyzích proteínov

Ultrazvuková extrakcia sa dá ľahko implementovať do bežného spracovania hmyzej múčky a umožňuje upgrade na konečný produkt. Ultrazvukom extrahovaný hmyzí proteín je kvalitnejší ako hmyzia múčka a ponúka vyššie nutričné hodnoty, lepšiu chuť a lepšie funkcie.

Všeobecný protokol pre extrakciu hmyzích proteínov pomocou ultrazvukového zariadenia typu sondy

Všeobecný protokol na extrakciu potravinárskych proteínov z lariev vojakov pomocou ultrazvukovej sondy:
Materiály a vybavenie:

• Larvy mušky vojakov alebo iné druhy hmyzu, ako sú larvy múčnych červov (Tenebrio molitor), dospelí cvrčci (Gryllus bimaculatus) a kukly priadky morušovej (Bombyx mori) – predtým kultivované a zozbierané
• ultrazvukový ultrazvuk typu sondy
• Mixér alebo kuchynský robot
• Destilovaná voda obsahujúca 9,46 mM kyseliny askorbovej alebo iného rozpúšťadla podľa vlastného výberu
• odstredivka
• Sklenené alebo plastové nádoby
• Filtračný papier alebo sieťové filtre

Podrobný návod na extrakciu hmyzích bielkovín

1. Príprava lariev hmyzu:
   • Zozbierajte larvy vojakov z chovného systému.
   • Larvy dôkladne umyte destilovanou vodou, aby ste odstránili všetky nečistoty alebo nečistoty.
   • Larvy zmrazte pri teplote -20 °C alebo nižšej, aby ste deaktivovali enzýmy a zachovali kvalitu bielkovín.
2. Narušenie lariev:
   • Zmrazené larvy rozmrazte a preneste do mixéra alebo kuchynského robota.
   • Pridajte vhodný objem destilovanej vody alebo tlmivého roztoku, aby ste dosiahli požadovanú koncentráciu bielkovín (napr. 10 % hmotnostných).
   • Larvy zmiešajte alebo spracujte, kým sa nezíska homogénna suspenzia.
   • Kašu preneste do sklenenej alebo plastovej nádoby.
3. Odtučňovanie (voliteľné):
   • Odtučnenie hmyzej múčky je voliteľný krok, ktorý pomáha zvyšovať výťažok a kvalitu bielkovín. Obsah tuku v hmyzej múčke sa znižuje úpravou hexánom. Celkovo sa pre väčšinu hmyzích proteínových extraktov na ľudskú spotrebu odporúča odtučnenie, aby sa zvýšila kvalita bielkovín. Konvenčný proces odtučňovania hexánu je časovo náročný. Ultrazvuk môže výrazne urýchliť odtučňovanie hmyzej múčky!
4. Ultrazvuk:
   • Ponorte sondu ultrazvuku, napr. UIP2000hdT, do larválnej suspenzie.
   • Nastavte parametre ultrazvuku, napr. 100% amplitúdu a čas sonikácie v súlade s objemom a suspenziou.
   • Aplikujte ultrazvukové vlny na larválnu kašu pri udržiavaní konštantnej teploty, aby ste zabránili denaturácii bielkovín.
   • Proces ultrazvuku pomáha pri narušení buniek a uvoľňovaní proteínov z lariev.
   • Počas sonikácie sledujte teplotu. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú vybavené teplotným senzorom a reguláciou teploty.
5. Odstreďovania:
   • Po ultrazvuku preneste sonikovanú larválnu kašu do odstredivkových skúmaviek.
   • Skúmavky odstreďujte vhodnou rýchlosťou a trvaním, aby ste oddelili supernatant obsahujúci proteín od pevných zvyškov a neporušených buniek.
   • Zozbierajte supernatant, ktorý obsahuje extrahované bielkoviny, a preneste ho do čistej nádoby.
   • Voliteľne zopakujte krok odstreďovania, ak je to potrebné, aby ste odstránili všetky zvyšné pevné častice. Alternatívne je možné použiť filtráciu ako techniku separácie bielkovín.
6. Analýza a skladovanie bielkovín:
   • Vykonajte analýzu proteínov na posúdenie kvality a zloženia extrahovaných proteínov.
7. Skladovanie:
   • Extrahované bielkoviny skladujte vo vhodných nádobách na chladnom, suchom a tmavom mieste.

 
Hmyz ako zdroj potravy: Hmyz ako cvrčky, červy, muchy a larvy je bohatý na bielkoviny. Aby sa uspokojil rastúci dopyt po vysokokvalitných bielkovinách, hmyz sa stal cenným ako zdravý, udržateľný a ekologický zdroj bielkovín, ktorý sa používa ako jedlo pre ľudí, krmivo pre domáce zvieratá a krmivo pre hospodárske zvieratá. Hmyz je ektotermický (čo znamená, že je chladnokrvný a neplytvá energiou na výrobu tepla na zvýšenie telesnej teploty), nevyžaduje veľa miesta a môže byť kŕmený odpadom ako rastovým substrátom. Vďaka tomu sú hmyzie bielkoviny a lipidy sľubným zdrojom potravy, ktorý môže pomôcť vyplniť "bielkovinovú medzeru", ktorú je potrebné prekonať, aby sa nasýtila rastúca svetová populácia a jej dopyt po vysokokvalitných živinách, najmä bielkovinách.
Chov hmyzu: Hmyz sa chová na hmyzích farmách, kde sa pestuje v nádobách alebo reaktoroch. S výhodou, že ide o rýchlo rastúce organizmy, vyžadujú relatívne nízku starostlivosť, môžu byť kŕmené organickým odpadom a rýchlo sa pestujú do veľkosti alebo zrelosti. Najmä larvy múch, múčne červy a cvrčky sa ľahko chovajú. Pokiaľ ide o účinnosť, larvy muchy čierneho vojaka sú uznávané pre vynikajúcu premenu organického odpadu na vysoko kvalitný proteín. To je dôvod, prečo je mucha čierneho vojaka známa aj ako "kráľovná transformácie odpadu" pod farmármi hmyzu.
 
Kroky spracovania hmyzej múčky: Keď hmyz dosiahne svoju cieľovú veľkosť alebo štadión, zozbiera sa. To znamená, že sú pripravené na spracovanie na potravinárske zložky. Pred spracovaním sa hmyz umyje vo vode, preoseje sa a skladuje zaživa pri teplote 4 °C približne jeden deň bez krmiva.
Potom sa hmyz uvarí a potom sa vysuší veľmi horúcim vzduchom alebo zahrievaním v nádobe. Na ničenie baktérií je tiež potrebné tepelné spracovanie. Nakoniec sa hmyz rozomelie na suchú hmyziu múčku (známu aj ako hmyzia múka). Hmyzia múčka sa môže použiť ako potravinová zložka alebo prísada do krmiva pre zvieratá. Na zjemnenie a vylepšenie hmyzej múčky sa však extrahujú najcennejšie zložky, t. j. bielkoviny a lipidy. Najmä čistý hmyzí proteín je cenený ako vysoko výživná zložka, ktorá sa používa v proteínových tyčinkách, proteínových práškoch a ako prísada do mnohých potravinárskych výrobkov, ako sú pečivo, hranolky, krekry atď.
 
Použite ultrazvukové sondy na výrobu vysokokvalitného hmyzieho proteínu!
 
Ultrazvuková extrakcia vysokokvalitných proteínov z hmyzu:
Ultrazvuková extrakcia sa používa na výrobu proteínových práškov, hydrolyzátov a proteínových izolátov z mnohých foriem hmyzu vrátane múch, červov, chrobákov, cvrčkov a lariev. Extrakciou vysokokvalitných bielkovín z hmyzej múčky vytvára ultrazvuk funkčné zložky potravín s vynikajúcim nutričným profilom.

Výhody ultrazvukovej extrakcie proteínov z hmyzu

Ultrazvuk sa široko používa na extrakciu a ošetrenie bielkovín z rôznych zdrojov, ako sú rastlinné látky (napr. zo sóje, ryže, repky, slnečnice, tekvicových semien atď.), mliečne výrobky (napr. srvátkový proteínový koncentrát (WPC), srvátkový proteín, retentáty mliečnych bielkovín, kazeinát vápenatý), riasy (napr. morské riasy), morské plody (napr. vedľajšie produkty rýb a odpad z morských plodov) a hmyz (napr. červy, larvy, muchy, červy, chrobáky, cvrčky, šváby atď.).
Ako vysoko účinná a ekologická extrakčná technológia si ultrazvuková extrakcia hmyzích proteínov našla svoje miesto pri výrobe hmyzích proteínových práškov, hydrolyzátov a izolátov. Vďaka vysokej spoľahlivosti procesu, opakovateľnosti a lineárnemu upscalingu sa ultrazvuk používa na extrakciu proteínu z hmyzu, na modifikáciu proteínových štruktúr a na zlepšenie fyzikálno-chemických vlastností proteínu.
Napríklad Mintha et al. (2020) aplikovali ultrazvukovú extrakciu na larvy muchy čierneho vojaka (H. illucens). Uvádzajú, že sonikacia zlepšila štruktúru proteínov, zmenila funkčnosť proteínov a tým bola prospešná pre produkciu proteínu / hydrolyzátov H. illucens. Ultrazvukom sa zvýšil najmä zeta potenciál, dispergovateľnosť a hodnoty tiolu. Okrem toho sa po sonikácii znížil zákal a veľkosť častíc proteínu. Ultrazvuk významne zvýšil ľahkosť (L*) proteínových izolátov o x ̄ 7,46 % v porovnaní s nesonikovanou kontrolou.

Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje na spracovanie hmyzích bielkovín

Ultrazvuková extrakcia a homogenizácia je spoľahlivá technológia spracovania, ktorá uľahčuje a urýchľuje produkciu vysokokvalitných hmyzích proteínov. Portfólio spoločnosti Hielscher Ultrasonics pokrýva celý rad od kompaktných laboratórnych ultrazvukov až po priemyselné extrakčné systémy. V spoločnosti Hielscher vám tak môžeme ponúknuť najvhodnejší ultrazvuk pre vašu predpokladanú procesnú kapacitu. Náš dlhoročný skúsený personál vám pomôže od testov uskutočniteľnosti a optimalizácie procesov až po inštaláciu vášho ultrazvukového systému na úrovni finálnej výroby.
Vďaka malej stope našich ultrazvukových extraktorov, ako aj ich všestrannosti v možnostiach inštalácie sa zmestia aj do zariadení na spracovanie bielkovín hmyzu v malom priestore. Ultrazvukové procesory sú inštalované po celom svete v zariadeniach na výrobu potravín a výživových doplnkov, ako aj na výrobu krmív pre domáce zvieratá a hospodárske zvieratá. Okrem toho sú ultrazvukové mixéry s vysokým strihom ideálne na formuláciu hmyzích bielkovín do potravín pre ľudí, ako aj do krmiva pre domáce zvieratá pre sprevádzajúce zvieratá a krmiva pre hospodárske zvieratá.

Hielscher Ultrasonics – Sofistikované odsávacie zariadenia

Portfólio produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celý rad vysokovýkonných ultrazvukových extraktorov od malých až po veľké. Dodatočné príslušenstvo umožňuje jednoduchú montáž najvhodnejšej konfigurácie ultrazvukového zariadenia pre váš proces s hmyzími bielkovinami. Optimálne nastavenie ultrazvuku závisí od predpokladanej kapacity, objemu, suroviny, dávkového alebo inline procesu a časového harmonogramu.

Ultrazvuková extrakcia hmyzu – Dávkové a inline spracovanie

Ultrazvukové prístroje Hielscher je možné použiť na dávkové a kontinuálne prietokové spracovanie. Ultrazvukové dávkové spracovanie je ideálne na testovanie procesov, optimalizáciu a malú až strednú úroveň výroby. Pri produkcii veľkého množstva hmyzích proteínov môže byť výhodnejšie inline spracovanie. Aj keď dávkovanie vyžaduje len veľmi jednoduché nastavenie, je náročnejšie na čas a prácu. Kontinuálny proces inline miešania vyžaduje sofistikované nastavenie – pozostávajúci z čerpadla, hadíc alebo potrubí a nádrží - je však efektívnejší, rýchlejší a vyžaduje podstatne menej práce. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics má najvhodnejšie nastavenie extrakcie pre váš objem odsávania a ciele procesu.

Ultrazvukové odsávače pre každú kapacitu produktu

Sortiment produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukových procesorov cez stolové a pilotné systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou spracovať nákladné vozidlá za hodinu. Celý sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejší ultrazvukový odsávač pre vaše suroviny, procesnú kapacitu a výrobné ciele.
Ultrazvukové stolové systémy sú ideálne na testy uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesov. Lineárne škálovanie na základe stanovených procesných parametrov veľmi uľahčuje zvýšenie spracovateľských kapacít z menších dávok na plne komerčnú výrobu. Zvýšenie rozlíšenia je možné vykonať buď inštaláciou výkonnejšej ultrazvukovej odsávacej jednotky, alebo paralelným zoskupením niekoľkých ultrazvukových prístrojov. S UIP16000 ponúka Hielscher najvýkonnejší ultrazvukový extraktor na svete.

Presne regulovateľné amplitúdy pre optimálne výsledky

Všetky ultrazvukové prístroje Hielscher sú presne ovládateľné, a tým spoľahlivé pracovné kone vo výrobe. Amplitúda je jedným z rozhodujúcich procesných parametrov, ktoré ovplyvňujú účinnosť a účinnosť ultrazvukovej extrakcie živín z hmyzu.
Hmyzí materiál, ako sú larvy a muchy, vyžaduje miernejšiu sonikáciu a nastavenie nižšej amplitúdy, zatiaľ čo cvrčky a hmyz s hrubou škrupinou exoskeletu vyžadujú sonikáciu pri vyšších amplitúdach, aby sa uvoľnili cieľové živiny. Všetky procesory Hielscher Ultrasonics umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Sonotródy a posilňovacie klaksóny sú príslušenstvo, ktoré umožňuje upraviť amplitúdu v ešte širšom rozsahu. Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy a dodávať požadovanú intenzitu ultrazvuku pre náročné aplikácie. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni.
Presné nastavenie amplitúdy a trvalé monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu pomocou inteligentného softvéru vám dáva možnosť ošetriť vaše semená najúčinnejšími ultrazvukovými podmienkami. Optimálna sonikácia pre najlepšie výsledky extrakcie!
Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach. Vďaka tomu je ultrazvukové zariadenie Hielscher spoľahlivým pracovným nástrojom, ktorý spĺňa vaše požiadavky na extrakciu.

Jednoduché testovanie procesov bez rizika

Ultrazvukové procesy môžu byť úplne lineárne škálované. To znamená, že každý výsledok, ktorý ste dosiahli pomocou laboratórneho alebo stolového ultrazvuku, je možné škálovať na presne rovnaký výstup pomocou presne rovnakých procesných parametrov. Vďaka tomu je ultrazvuk ideálny na bezrizikové testovanie uskutočniteľnosti, optimalizáciu procesov a následnú implementáciu do komerčnej výroby. Kontaktujte nás a dozviete sa, ako môže sonikácia zvýšiť produkciu bielkovín hmyzu!

Najvyššia kvalita – Navrhnuté a vyrobené v Nemecku

Ako rodinný a rodinný podnik uprednostňuje spoločnosť Hielscher pre svoje ultrazvukové procesory najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové prístroje sú navrhnuté, vyrobené a dôkladne testované v našej centrále v Teltowe neďaleko Berlína v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukového zariadenia Hielscher z neho robí ťažného koňa vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou charakteristikou vysokovýkonných mixérov Hielscher.

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov: