Ekstrakcija beljakovin iz vodne leče

Vodna leča (Lemna minor) je hitro rastoča vodna rastlina, bogata z beljakovinami in drugimi hranilnimi spojinami. Ultrazvočna ekstrakcija se uporablja kot zelo učinkovita in zanesljiva tehnologija obdelave za sproščanje beljakovin, lipidov in fitonutrientov iz vodne leče. Sonikacija omogoča preprosto in hitro obdelavo vodne leče za izdelke, primerne za uporabo v prehrani.

Vodna leča za prehranske namene

Vodna leča (rod Lemna), cvetoča vodna rastlina, je najmanjša znana cvetnica. Znana je tudi kot Wolffia, vodna leča ali vodne leče, raste v sladkovodnih okoljih in jo najdemo po vsem svetu. Med rodovi vodne leče so znane različne vrste, kot so Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella in Wolffia. Ker ima rastlina Lemna sposobnost hitre rasti in lahko vsak dan podvoji svojo velikost, je vodna leča pritegnila zanimanje znanstvenikov in živilskih inženirjev, ki delujejo na področju prehrane, prehranske varnosti in funkcionalnih živil. V delih jugovzhodne Azije je vodna leča že dolgo znana po svoji hranilni gostoti in zaradi visoke vsebnosti beljakovin (več kot 45% suhe mase) nosi vzdevek »zelenjavna mesna kroglica«. Vodna leča ima popoln beljakovinski profil (tako kot kokošja jajca), saj vsebuje vseh devet esencialnih in šest pogojno esencialnih aminokislin.

Lipidi in beljakovine iz vodne leče

Vodna leča vsebuje 20–35% beljakovin, 4–7% maščob in 4–10% škroba glede na suho maso. Zanimivo je, da je zastopanost aminokislin v vodni leči blizu priporočilom WHO, saj vsebuje npr. 4,8% lizina, 2,7% metionina in cisteina ter 7,7% fenilalanina in tirozina. Vsebnost večkrat nenasičenih maščobnih kislin je bila med 48 in 71%, visoka vsebnost maščobnih kislin n3 pa je omogočila ugodno razmerje n6/n3, ki je znašalo 0,5 ali manj.” (Appenroth et al. 2017)

Posnetki vzorcev vodne leče z vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM): zgornja vrstica prikazuje nepoškodovane celice kontrolnih vzorcev vodne leče
Spodnja vrstica prikazuje vzorce vodne leče, ekstrahirane s sonikatorjem UP400ST. Celice kažejo očitno mehansko razgradnjo zaradi sonikacije.
Študija in posnetki: ©2023 Inguanez et. al.

Ultrazvočna ekstrakcija vodne leče

Ultrazvočna ekstrakcija se uporablja za pridobivanje spojin iz vodne leče, zlasti beljakovin in lipidov za prehranske izdelke. Beljakovinska moka iz rastline Lemna in njeni lipidi se učinkovito sproščajo in izolirajo iz te vodne rastline.

Kako se sonikacija uporablja za ekstrakcijo vodne leče?

Po spravilu rastline Lemna se odstrani odvečna voda (npr. s centrifugiranjem). Za ultrazvočno ekstrakcijo je primernejša suspenzija z visoko vsebnostjo biomase (tj. z visoko koncentracijo rastline Lemna), saj poveča učinkovitost ultrazvočnega postopka. Suspenzija vodne leče je lahko sestavljena iz vodne leče in vode ali drugega topila po izbiri. Ta suspenzija se nato dovaja v ultrazvočni reaktor, kjer akustična kavitacija razgradi celični matriks in sprosti znotrajcelične spojine v ekstrakcijski medij na osnovi vode ali topila.

Izberite topilo za ekstrakcijo

Ultrazvočna ekstrakcija je združljiva s (skoraj) vsako vrsto topila. Pri raziskavah so spojine iz vodne leče ekstrahirali s topili, kot je polarno topilo etanol, pa tudi z različnimi nepolarnimi mešanicami topil, vključno z mešanicami metanol–etanol, kloroform–etanol, heksan–etanol, dietil eter–etanol in petroleter–etanol v različnih prostorninskih razmerjih.
Ustrezno topilo v kombinaciji s sonikacijo okrepi sproščanje fitonutrientov iz biomase vodne leče. Sonikacija homogenizira in poškoduje rastlinske celične strukture, kar povzroči razgradnjo in razpad celic. Ultrazvočna ekstrakcija se pogosto uporablja za proizvodnjo ekstraktov rastlin, gliv in alg.

Mehanizem ultrazvočne ekstrakcije

Vnos močnostnega ultrazvoka v tekočine ali suspenzije povzroči energijsko intenzivne učinke, kot so akustična kavitacija, strig in vibracije. Ti učinki močnostnega ultrazvoka se uspešno uporabljajo za razgradnjo in uničenje celičnih struktur. Poleg tega sonikacija pretrga molekulske vezi lipidov, beljakovin in ogljikovih hidratov, tako da se ciljana makrohranila in fitokemikalije sprostijo iz notranjosti celic rastlinske surovine, npr. vodne leče. S tem sonikacija znatno okrepi in skrajša ekstrakcijo.

Ultrazvočni ekstraktorji za beljakovine in lipide iz vodne leče

Visokozmogljivi ultrazvočni ekstrakcijski sistemi podjetja Hielscher Ultrasonics se po vsem svetu uporabljajo v raziskavah in razvoju ter v proizvodnji majhnega in srednjega obsega in v povsem komercialni proizvodnji. Visokozmogljivi ultrazvočni ekstraktorji okrepijo ekstrakcijski postopek ter povečajo izkoristek in skupno učinkovitost proizvodnje visokokakovostnih ekstraktov. Hielscher Ultrasonics ponuja opremo za ekstrakcijo za katero koli prostornino / procesno zmogljivost. Z več kot 25 leti izkušenj na področju ekstrakcije rastlinskih surovin je Hielscher Ultrasonics vaš zaupanja vreden partner za visokozmogljivo ultrazvočno ekstrakcijo!