Ultrazvuková extrakcia mykoproteínu
Mykoproteín sa pri uspokojovaní požiadaviek na udržateľné a výživné potravinové alternatívy presadil ako revolučná zložka získavaná z húb a používaná predovšetkým na výrobu náhrad mäsa, často označovaných ako „umelé mäso“. Tento zdroj bielkovín ponúka sľubné riešenie rastúceho dopytu po rastlinnej strave, pričom poskytuje plnú textúru podobnú mäsu a vysokú výživovú hodnotu. Na využitie potenciálu mykoproteínu sa používa pokročilá extrakčná technika známa ako sondová sonikácia. Táto metóda využíva silu ultrazvukových vĺn na účinné uvoľnenie mykoproteínu z buniek húb, čím zabezpečuje vysoké výťažky bielkovín za pozoruhodne krátky čas spracovania.
Ultrazvuková extrakcia mykoproteínu
Extrakcia mykoproteínu sa začína kultiváciou jedlých húb, ako je Fusarium venenatum, v riadených bioreaktoroch. Mykoproteín je uzavretý v týchto bunkách húb, preto je na uvoľnenie cenných bielkovín potrebná účinná extrakčná metóda. Sondová sonikácia vyniká ako ideálna technika vďaka svojej schopnosti vyvolať intenzívne narušenie buniek. Počas tohto procesu výkonový ultrazvuk vytvára intenzívne kavitačné sily, ktoré rozrušujú bunkové steny húb a účinne uvoľňujú vnútrobunkový obsah vrátane bielkovín, lipidov a ďalších živín. Tým sa nielen zvyšuje účinnosť extrakcie, ale aj zabezpečuje zachovanie integrity a funkčných vlastností bielkovín.
Použitie ultrazvukových vĺn pri extrakcii mykoproteínu prináša niekoľko významných výhod. Po prvé, zabezpečuje rovnomernú homogenizáciu, ktorá je rozhodujúca pri vývoji širokej škály potravinových výrobkov s rozmanitými textúrami a chuťami. Či už ide o analógy mäsa, pochutiny bohaté na bielkoviny alebo náhrady mlieka bez mliečnych zložiek, ultrazvukové spracovanie umožňuje dosiahnuť stálu kvalitu mykoproteínu, vďaka čomu je univerzálnou zložkou v potravinárskom priemysle. Krátky čas spracovania spojený s touto technikou navyše vedie k vyššej produktivite a nižšej spotrebe energie, čo je v súlade s cieľmi udržateľnosti modernej výroby potravín. Ultrazvuková extrakcia mykoproteínu nielen uspokojuje rastúci dopyt spotrebiteľov po rastlinných bielkovinách, ale aj otvára cestu k inovatívnym a výživným potravinovým riešeniam.
Ultrazvukový homogenizátor UIP2000hdT (2kW) s nepretržite miešaným vsádzkovým reaktorom
Kinetika uvoľňovania bielkovín z Fusarium Venenatum sonikáciou v kombinácii s mletím
zdroj: Prakash et al. 2014
Prípadová štúdia – Ultrazvukové uvoľňovanie mykoproteínu
Prakash et al. (2014) skúmali účinky ultrazvukového spracovania na uvoľňovanie mykoproteínu z Fusarium Venenatum. Dosiahli maximálnu rýchlosť uvoľňovania bielkovín na úrovni 580μg extrahovaného mykoproteínu za 0,680 min.
Vplyv sonikácie v kombinácii s metódou mletia na uvoľňovanie bielkovín z Fusarium venenatum
zdroj: Prakash et al. 2014
- Vysoký výťažok / úplná extrakcia
- Vysoká kvalita
- Rýchla
- Šetrná, netepelná
- Presne regulovateľná
- Nákladovo efektívna
- Jednoduchá a bezpečná obsluha
Mykoproteín
Mykoproteín je jednobunková bielkovina prítomná v hubách. Vďaka vysokému obsahu bielkovín a vlákniny sa mykoproteín považuje za zdravý a udržateľný zdroj nutrične hodnotných aminokyselín. Mykoproteín zvyčajne obsahuje približne 45% bielkovín a 25% vlákniny v sušine. Mykoproteín je bohatý na esenciálne aminokyseliny a s približne 41% celkových bielkovín má podobný obsah bielkovín ako spirulina. Vďaka tomu je mykoproteín zaujímavým zdrojom bielkovín pre vegetariánov a vegánov. Mykoproteín je bohatý na vlákninu. Jeho vlákninu tvorí približne z jednej tretiny chitín (N-acetylglukozamín) a z dvoch tretín β-glukány (1,3-glukán a 1,6-glukán). Vďaka vysokému obsahu bielkovín a vlákniny je mykoproteín zdravým a udržateľným zdrojom potravy.
(porov. Finnigan et al. 2019)
Ultrazvuková extrakcia – Princíp fungovania a výhody
Ultrazvuková extrakcia je založená na jave akustickej (ultrazvukovej) kavitácie. Keď sa do kvapaliny alebo suspenzie privádzajú silné ultrazvukové vlny, striedajúce sa vysokotlakové a nízkotlakové cykly stláčajú a rozpínajú kvapalinu, čím v médiu vytvárajú drobné vákuové bubliny. Tieto vákuové bubliny rastú počas niekoľkých vysokotlakových/nízkotlakových cyklov, až kým nedosiahnu bod, v ktorom plynová bublina už nedokáže absorbovať ďalšiu energiu. V bode maximálneho rastu bublina počas vysokotlakového cyklu prudko imploduje. Počas implózie bubliny vznikajú lokálne extrémne podmienky, ako sú veľmi vysoká teplota, tlaky a zodpovedajúce rozdiely tlaku a teploty, ako aj prúdy kvapaliny s rýchlosťou až 280m/sec. Tieto intenzívne sily perforujú a rozrušujú bunkové steny a podporujú prenos hmoty medzi vnútrom bunky a okolitou kvapalinou. Vnútrobunkový materiál, ako sú bielkoviny, lipidy a ďalšie bioaktívne zlúčeniny, sa prenáša do kvapaliny, z ktorej ho možno ľahko oddeliť na následné spracovanie.
Prínosy ultrazvukovej extrakcie mykoproteínu
Ultrazvukom asistovaná extrakcia (UAE) je vysoko účinná technika na uvoľňovanie a izoláciu vnútrobunkového materiálu, ako sú bielkoviny, lipidy a bioaktívne látky (napr. vitamíny a polyfenoly). Sonikácia predstavuje intenzifikáciu procesu, ktorá zvyšuje prenos hmoty medzi vnútrom bunky a kvapalinou. Ultrazvuková extrakcia prináša vyššie výťažky, kratší čas spracovania, vynikajúcu kvalitu extraktu, nižšie náklady na spracovanie a nižšiu spotrebu energie.
Ultrazvukové homogenizátory na spracovanie mykoproteínu
Ultrazvukové dezintegrátory buniek a extraktory sú osvedčenými nástrojmi v potravinárskych prevádzkach. Ultrazvukové zariadenia vytvárajú kavitačné sily s vysokým šmykovým účinkom a používajú sa na izoláciu bioaktívnych zlúčenín z rastlinného materiálu a na homogenizáciu dvoch alebo viacerých fáz na rovnomernú zmes.
Hielscher Ultrasonics ponúka široké portfólio vysokovýkonných ultrazvukových zariadení od laboratórnej až po priemyselnú veľkosť.
Priemyselné sonikátory Hielscher dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200µm možno ľahko udržiavať nepretržite v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.
Štandardizácia procesu s Hielscher Ultrasonics
Extrakty používané v potravinách alebo liekoch by sa mali vyrábať v súlade so správnou výrobnou praxou (GMP) a podľa štandardizovaných špecifikácií spracovania. Digitálne sonikátory Hielscher Ultrasonics sú vybavené inteligentným softvérom, ktorý uľahčuje presné nastavenie a riadenie procesu sonikácie. Automatický záznam údajov ukladá všetky parametre ultrazvukového procesu, ako sú ultrazvuková energia (celková a čistá energia), amplitúda, teplota a tlak (ak sú namontované snímače teploty a tlaku), spolu s dátumovou a časovou pečiatkou na zabudovanú SD kartu. To vám umožňuje spätne skontrolovať každú ultrazvukom spracovanú šaržu. Zároveň sa zabezpečuje reprodukovateľnosť a trvalo vysoká kvalita výrobkov.
Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad približnej kapacity spracovania našich ultrazvukových zariadení:
| Objem vsádzky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | vyšší | zostava zariadení UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórnej po pilotnú a priemyselnú mierku.
Užitočné fakty
Čo je mykoproteín?
Mykoproteín je takzvaná jednobunková bielkovina, čo znamená, že sa získava z jednobunkového organizmu. V prípade mykoproteínu je týmto jednobunkovým organizmom huba. Preto je mykoproteín známy aj ako hubová bielkovina. Slabika „myco“ je odvodená z gréckeho slova „mykes“, ktoré znamená huba.
Na výrobu mykoproteínu sa bežne používa huba Fusarium venenatum. Je to mikroskopická huba rodu Fusarium s vysokým obsahom bielkovín.
Pri komerčnej výrobe mykoproteínu sa spóry húb kultivujú a fermentujú v živnom roztoku glukózy a ďalších živín. Následné kroky spracovania zahŕňajú naparovanie, chladenie a zmrazovanie hubovej biomasy so zníženým obsahom RNA. Nakoniec sa získa hmota s vysokým obsahom bielkovín a vlákniny, ktorú možno spracovať na rôzne potravinové výrobky, ako sú náhrady mäsa alebo potravinárske prídavné látky. Mykoproteín sa používa najmä na výrobu takzvaného „umelého mäsa“, teda náhrad mäsa alebo analógov mäsa.
Ako sa vyrába mykoproteín?
Mykoproteín sa vyrába fermentáciou konkrétnej huby, zvyčajne Fusarium venenatum, vo veľkých bioreaktoroch, kde huba rastie a rozmnožuje sa. Hubová biomasa sa potom zozbiera a mykoproteín sa extrahuje metódami, ako je sondová sonikácia, ktorými sa rozrušujú bunkové steny a uvoľňujú bielkoviny, ktoré sa následne spracúvajú na rôzne potravinové výrobky.
Aké sú výhody mykoproteínu?
Mykoproteín ponúka niekoľko výhod vrátane toho, že je zdrojom potravy s vysokým obsahom bielkovín a nízkym obsahom tuku a cholesterolu, čo z neho robí zdravú alternatívu mäsa. Je bohatý na potravinovú vlákninu, pomáha pri regulácii telesnej hmotnosti a podporuje rast svalov. Výroba mykoproteínu má navyše v porovnaní s tradičnou výrobou mäsa menší vplyv na životné prostredie, pretože si vyžaduje menej pôdy a vody a produkuje menej skleníkových plynov. Mykoproteín je zároveň univerzálnou zložkou na výrobu rôznych náhrad mäsa, čím uspokojuje 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.