Ultrazvuková extrakcia mykoproteínu
Mykoproteín, ktorý spĺňa požiadavky na udržateľné a výživné alternatívy potravín, sa stal revolučnou zložkou, ktorá pochádza z húb a primárne sa používa pri vytváraní náhrad mäsa, často označovaných ako “falošné mäso.” Tento zdroj bielkovín ponúka sľubné riešenie rastúceho dopytu po rastlinnej strave, poskytuje bohatú textúru podobnú mäsu a vysokú nutričnú hodnotu. Na odomknutie potenciálu mykoproteínu sa používa pokročilá extrakčná technika známa ako sondérska sonikacia. Táto metóda využíva silu ultrazvukových vĺn na efektívne uvoľňovanie mykoproteínov z buniek húb, čím sa zabezpečujú vysoké výnosy bielkovín v pozoruhodne krátkom čase spracovania.
Ultrazvuková extrakcia mykoproteínov
Extrakcia mykoproteínov sa začína pestovaním jedlých húb, ako je Fusarium venenatum, v riadených bioreaktoroch. V týchto bunkách húb je mykoproteín zapuzdrený, čo si vyžaduje robustnú metódu extrakcie na uvoľnenie cenného proteínu. Sonikácia sondového typu vyniká ako ideálna technika vďaka svojej schopnosti vyvolať silné narušenie buniek. Počas tohto procesu výkonový ultrazvuk vytvára intenzívne kavitačné sily, ktoré rozkladajú bunkové steny húb a účinne uvoľňujú intracelulárny obsah vrátane bielkovín, lipidov a iných živín. To nielen zvyšuje účinnosť extrakcie, ale tiež zaisťuje zachovanie integrity a funkčných vlastností proteínu.
Aplikácia ultrazvukových vĺn pri extrakcii mykoproteínov ponúka niekoľko významných výhod. Po prvé, dosahuje rovnomernú homogenizáciu, ktorá je rozhodujúca pre vývoj širokej škály potravinárskych výrobkov s rôznorodou textúrou a chuťou. Či už ide o mäsové analógy, občerstvenie bohaté na bielkoviny alebo náhrady mlieka bez mliečnych výrobkov, ultrazvuk umožňuje konzistentnú kvalitu mykoproteínu, čo z neho robí všestrannú zložku v potravinárskom priemysle. Rýchly čas spracovania spojený s touto technikou sa navyše premieta do vyššej produktivity a zníženej spotreby energie, čo je v súlade s cieľmi udržateľnosti modernej výroby potravín. Ultrazvuková extrakcia mykoproteínov nielenže spĺňa rastúci dopyt spotrebiteľov po rastlinných bielkovinách, ale tiež dláždi cestu inovatívnym a výživným potravinovým riešeniam.
Ultrazvukový homogenizátor UIP2000hdT (2kW) s kontinuálne miešaným dávkovým reaktorom
Kinetika uvoľňovania proteínov z Fusarium Venenatum sonikáciou s mletím
zdroj: Prakash et al. 2014
Prípadová štúdia – Ultrazvukové uvoľňovanie mykoproteínov
Prakash et al. (2014) skúmali účinky ultrazvuku na uvoľňovanie mykoproteínov z Fusarium Venenatum. Dosiahli maximálnu rýchlosť uvoľňovania bielkovín 580 μg extrahovaného mykoproteínu do 0,680 minúty.
Vplyv sonikácie metódou mletia na uvoľňovanie bielkovín Fusarium venenatum
zdroj: Prakash et al. 2014
- Vysoká výťažnosť / úplná extrakcia
- vysoká kvalita
- Rýchly
- Mierne, netepelné
- Presne ovládateľný
- Nákladovo efektívne
- Jednoduchá a bezpečná obsluha
Mykoproteín
Mykoproteín je jednobunkový proteín prítomný v hubách. Mykoproteín ponúka vysoké množstvo bielkovín a vlákniny a je považovaný za zdravý a udržateľný zdroj nutrične hodnotných aminokyselín. Mykoproteín zvyčajne obsahuje asi 45 % bielkovín a 25 % vlákniny v sušine. Mykoproteín je bohatý na esenciálne aminokyseliny a so zložením cca 41 % celkových bielkovín ponúka podobný obsah bielkovín ako spirulina. Vďaka tomu je mykoproteín zaujímavým zdrojom bielkovín pre vegetariánov a vegánov. Mykoproteín je bohatý na vlákninu. Jeho obsah vlákniny obsahuje približne jednu tretinu chitínu (N-acetylglukozamín) a dve tretiny β-glukánov (1,3-glukán a 1,6-glukán). Mykoproteín ponúka vysoký obsah bielkovín a vlákniny a je zdravým a udržateľným zdrojom potravy.
(porovnaj Finnigan a kol. 2019)
ultrazvuková extrakcia – Princíp činnosti a výhody
Ultrazvuková extrakcia je založená na fenoméne akustickej (ultrazvukovej) kavitácie. Keď sú silné ultrazvukové vlny spojené s kvapalinou alebo suspenziou, striedavé vysokotlakové a nízkotlakové cykly stláčajú a rozširujú kvapalinu a vytvárajú v médiu nepatrné vákuové bubliny. Tieto vákuové bubliny rastú počas niekoľkých vysokotlakových/nízkotlakových cyklov, až kým nedosiahnu bod, keď plynová bublina nemôže absorbovať žiadnu ďalšiu energiu. V mieste maximálneho rastu bublina počas vysokotlakového cyklu prudko imploduje. Počas implózie bublín sa vyskytujú lokálne extrémne podmienky, ako sú veľmi vysoké teploty, tlaky a zodpovedajúce tlakové a teplotné rozdiely, ako aj prúdy kvapaliny s rýchlosťou až 280 m/s. Tieto intenzívne sily perforujú a rozbíjajú bunkové steny a podporujú prenos hmoty medzi vnútrom bunky a okolitou kvapalinou. Intracelulárny materiál, ako sú proteíny, lipidy a iné bioaktívne zlúčeniny, sa prenáša do kvapaliny, odkiaľ sa dá ľahko oddeliť pre následné procesy.
Výhody ultrazvukovej extrakcie mykoproteínov
Ultrazvukom asistovaná extrakcia (UAE) je vysoko účinná technika na uvoľňovanie a izoláciu intracelulárneho materiálu, ako sú proteíny, lipidy a bioaktívne látky (napr. vitamíny a polyfenoly). Sonifikácia je zintenzívnenie procesu, ktoré zvyšuje prenos hmoty medzi vnútrom bunky a kvapalinou. Ultrazvuková extrakcia má za následok vyššie výnosy, skrátený čas spracovania, vynikajúcu kvalitu extraktu a nižšie náklady na spracovanie a nižšiu spotrebu energie.
Ultrazvukové homogenizátory na spracovanie mykoproteínov
Ultrazvukové disruptory a extraktory buniek sú dobre zavedenými nástrojmi v potravinárskych zariadeniach. Ultrazvukové prístroje, ktoré poskytujú kavitačné sily s vysokým šmykom, sa používajú na izoláciu bioaktívnych zlúčenín z rastlinného materiálu a na homogenizáciu dvoch alebo viacerých fáz do jednotnej zmesi.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka široké portfólio vysokovýkonných ultrazvukových prístrojov od laboratórnych až po priemyselné veľkosti.
Priemyselné sonikátory Hielscher môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach.
Štandardizácia procesov pomocou Hielscher Ultrasonics
Extrakty, ktoré sa používajú v potravinách alebo farmaceutických výrobkoch, by sa mali vyrábať v súlade so správnou výrobnou praxou (SVP) a podľa štandardizovaných špecifikácií spracovania. Digitálne ultrazvukové prístroje Hielscher Ultrasonics sa dodávajú s inteligentným softvérom, ktorý uľahčuje presné nastavenie a riadenie procesu sonikácie. Automatické zaznamenávanie údajov zapisuje všetky parametre ultrazvukového procesu, ako je ultrazvuková energia (celková a čistá energia), amplitúda, teplota, tlak (keď sú namontované snímače teploty a tlaku) s dátumovou a časovou pečiatkou na vstavanej SD karte. To vám umožní revidovať každú ultrazvukom spracovanú dávku. Zároveň je zabezpečená reprodukovateľnosť a trvalo vysoká kvalita výrobkov.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do pilot a priemyselný stupnica.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Čo je Mykoproteín?
Mykoproteín je takzvaný jednobunkový proteín, čo znamená, že je odvodený z jednobunkového organizmu. Pre mykoproteín je jednobunkovým organizmom huba. Preto je mykoproteín známy aj ako plesňový proteín. Slabika "myco” je odvodený z gréckeho slova "mykes", čo znamená huba.
Na výrobu mykoproteínu je Fusarium venenatum bežne používanou hubou. Je to mikrohuba rodu Fusarium a ponúka vysoký obsah bielkovín.
Za účelom komerčnej produkcie mykoproteínu sa spóry húb kultivujú a fermentujú vo vývare glukózy a ďalších živín. Následné kroky spracovania zahŕňajú naparovanie, chladenie a zmrazovanie biomasy húb so zníženou RNA. Nakoniec sa získa hmota s vysokým obsahom bielkovín a vlákniny , ktorá sa môže transformovať do rôznych potravinárskych výrobkov, ako sú náhrady mäsa alebo potravinárske prísady. Mykoproteín sa používa najmä na výrobu tzv. "falošného mäsa", čo sú náhrady mäsa alebo analógy mäsa.
Ako sa vyrába mykoproteín?
Mykoproteín sa vyrába fermentáciou špecifickej huby, typicky Fusarium venenatum, vo veľkých bioreaktoroch, kde huba rastie a množí sa. Biomasa húb sa potom zozbiera a mykoproteín sa extrahuje pomocou metód, ako je sondová sonikacia, aby sa rozložili bunkové steny a uvoľnil proteín, ktorý sa následne spracuje na rôzne potravinárske výrobky.
Aké sú výhody mykoproteínu?
Mykoproteín ponúka niekoľko výhod, vrátane toho, že je zdrojom potravín s vysokým obsahom bielkovín, nízkym obsahom tuku a cholesterolu, čo z neho robí zdravú alternatívu mäsa. Je bohatý na vlákninu, pomáha pri regulácii hmotnosti a podporuje rast svalov. Okrem toho má produkcia mykoproteínov nižší vplyv na životné prostredie v porovnaní s tradičnou výrobou mäsa, vyžaduje menej pôdy, vody a menej emisií skleníkových plynov. Poskytuje tiež všestrannú prísadu na vytváranie rôznych náhrad mäsa, ktoré uspokojujú rastúci dopyt po rastlinnej strave.
Literatúra / Referencie
- Prakash P.; Namasivayam S.K.R. (2014): Evaluation of Protein Release Rate from Mycoprotein – Fusarium Venenatum by Cell Disruption Method. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Vol 6, Issue 7, 2014. 491-493.
- Wan M. F. B. W. Nawawi, Mitchell Jones, Richard J. Murphy, Koon-Yang Lee, Eero Kontturi, Alexander Bismarck (2020): Nanomaterials Derived from Fungal Sources – Is It the New Hype? Biomacromolecules 21, 2020. 30-55.
- J. Lonchamp, M. Akintoye, P. S. Clegg, S. R. Euston (2020): Sonicated extracts from the Quorn fermentation co-product as oil-lowering emulsifiers and foaming agents. European Food Research and Technology (2020) 246:767–780.
- Tim JA Finnigan, Benjamin T Wall, Peter J Wilde, Francis B Stephens, Steve L Taylor, Marjorie R Freedman (2019): Mycoprotein: The Future of Nutritious Nonmeat Protein, a Symposium Review. Current Developments in Nutrition, June 2019.