Izboljšana proizvodnja beljakovin iz žuželk z ultrazvokom

Žuželke so trajnosten vir visokokakovostnih prehranskih beljakovin in lipidov, ki ga je preprosto gojiti. Za ločevanje beljakovin in lipidov iz žuželk se uporablja ultrazvočna ekstrakcija kot zelo učinkovita in zanesljiva tehnologija. Ultrazvočna obdelava se je izkazala za uspešno pri doseganju visokih stopenj ekstrakcije, visokih izkoristkov beljakovin in lipidov ter hitri obdelavi sestavin iz žuželk vrhunske kakovosti.

Zakaj beljakovine iz žuželk ekstrahirati z ultrazvokom visoke moči?

Beljakovinski ekstrakt iz žuželk običajno velja za kakovostnejšega od moke iz žuželk, ker vsebuje večji delež beljakovin in manjši delež drugih neželenih snovi, kot so hitin in maščobe.
Moka iz žuželk se običajno proizvaja z mletjem celih žuželk v prah, ki lahko vsebuje precejšnjo količino neprebavljivih snovi, kot so hitin, eksoskeleti in druge nehranilne sestavine. Nasprotno se beljakovinski ekstrakt iz žuželk običajno proizvaja z ekstrakcijo beljakovin iz žuželk, s čimer nastane čistejši in bolj koncentriran beljakovinski izdelek. Ultrazvočna ekstrakcija se je izkazala za zelo učinkovito proizvodno tehniko za pridobivanje visokokakovostnih beljakovin iz žuželk.
Višja koncentracija beljakovin v beljakovinskem ekstraktu iz žuželk pomeni, da lahko zagotovi več beljakovin na gram kot moka iz žuželk, zato je učinkovitejši vir beljakovin. Poleg tega lahko odstranitev nehranilnih sestavin izboljša prebavljivost beljakovinskega ekstrakta iz žuželk in lahko zmanjša tveganje za prebavne težave pri živalih in ljudeh, ki ga uživajo.
Beljakovinski ekstrakt iz žuželk ima lahko tudi blažji okus in vonj kot moka iz žuželk, zaradi česar je privlačnejši za potrošnike. Poleg tega je njegova uporaba bolj vsestranska, saj se lahko uporablja kot sestavina v najrazličnejših živilih in krmnih izdelkih.
 

Ultrazvočna ekstrakcija beljakovin iz žuželk

Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče preprosto vključiti v običajno predelavo moke iz žuželk in tako izboljšati končni izdelek. Ultrazvočno ekstrahirane beljakovine iz žuželk so kakovostnejše od moke iz žuželk ter zagotavljajo višjo hranilno vrednost, izboljšan okus in boljše funkcionalne lastnosti.

Splošni protokol za ekstrakcijo beljakovin iz žuželk z ultrazvočno napravo s sondo

splošni protokol za ekstrakcijo beljakovin živilske kakovosti iz ličink muh bojevnic z ultrazvočno sondo:
Materiali in oprema:

• Ličinke muh bojevnic ali druge vrste žuželk, kot so ličinke mokarjev (Tenebrio molitor), odrasli črički (Gryllus bimaculatus) in bube sviloprejk (Bombyx mori) – predhodno gojene in pobrane
• Ultrazvočna naprava s sondo
• Mešalnik ali kuhinjski robot
• Destilirana voda, ki vsebuje 9,46 mM askorbinske kisline, ali drugo topilo po izbiri
• Centrifuga
• Steklene ali plastične posode
• Filtrirni papir ali mrežasti filtri

Navodila po korakih za ekstrakcijo beljakovin iz žuželk

1. Priprava ličink žuželk:
   • Poberite ličinke muh bojevnic iz gojitvenega sistema.
   • Ličinke temeljito operite z destilirano vodo, da odstranite vse ostanke ali nečistoče.
   • Ličinke zamrznite pri -20°C ali nižji temperaturi, da inaktivirate encime in ohranite kakovost beljakovin.
2. Razgradnja ličink:
   • Zamrznjene ličinke odtajajte in jih prenesite v mešalnik ali kuhinjski robot.
   • Dodajte ustrezno prostornino destilirane vode ali pufrske raztopine, da dosežete želeno koncentracijo beljakovin (npr. 10% w/v).
   • Ličinke mešajte ali obdelujte, dokler ne dobite homogene suspenzije.
   • Suspenzijo prenesite v stekleno ali plastično posodo.
3. Razmaščevanje (neobvezno):
   • Razmaščevanje moke iz žuželk je neobvezen korak, ki pomaga povečati izkoristek in kakovost beljakovin. Vsebnost maščob v moki iz žuželk se zmanjša z obdelavo s heksanom. Na splošno je pri večini beljakovinskih ekstraktov iz žuželk za prehrano ljudi priporočljivo razmaščevanje, da se izboljša kakovost beljakovin. Običajni postopek razmaščevanja s heksanom je dolgotrajen. Ultrazvočna obdelava lahko razmaščevanje moke iz žuželk znatno pospeši!
4. Ultrazvočna obdelava:
   • Sondo ultrazvočne naprave, npr. UIP2000hdT, potopite v suspenzijo ličink.
   • Nastavite parametre ultrazvočne naprave, npr. 100% amplitudo in čas sonikacije, glede na prostornino in suspenzijo.
   • Suspenzijo ličink izpostavite ultrazvočnim valovom in pri tem vzdržujte stalno temperaturo, da preprečite denaturacijo beljakovin.
   • Postopek ultrazvočne obdelave pomaga razgraditi celice in sprostiti beljakovine iz ličink.
   • Med sonikacijo spremljajte temperaturo. Ultrazvočne naprave Hielscher so opremljene s temperaturnim senzorjem in regulacijo temperature.
5. Centrifugiranje:
   • Po ultrazvočni obdelavi prenesite sonikirano suspenzijo ličink v centrifugirne epruvete.
   • Epruvete centrifugirajte z ustrezno hitrostjo in ustrezno dolgo, da supernatant, ki vsebuje beljakovine, ločite od trdnih ostankov in nerazgrajenih celic.
   • Zberite supernatant, ki vsebuje ekstrahirane beljakovine, in ga prenesite v čisto posodo.
   • Po potrebi lahko korak centrifugiranja ponovite, da odstranite morebitne preostale trdne delce. Kot alternativno tehniko ločevanja beljakovin lahko uporabite filtracijo.
6. Analiza in shranjevanje beljakovin:
   • Izvedite analizo beljakovin, da ocenite kakovost in sestavo ekstrahiranih beljakovin.
7. Shranjevanje:
   • Ekstrahirane beljakovine shranjujte v ustreznih posodah na hladnem, suhem in temnem mestu.

 
Žuželke kot vir hrane: Žuželke, kot so črički, črvi, muhe in ličinke, so bogate z beljakovinami. Zaradi naraščajočega povpraševanja po visokokakovostnih beljakovinah so žuželke postale cenjen zdrav, trajnosten in okolju prijazen vir beljakovin, ki se uporablja za prehrano ljudi, hrano za hišne živali in krmo za rejne živali. Žuželke so ektotermne (kar pomeni, da so hladnokrvne in ne porabljajo energije za proizvajanje toplote za zviševanje telesne temperature), ne potrebujejo veliko prostora in jih je mogoče hraniti z odpadki kot substratom za rast. Zato so beljakovine in lipidi iz žuželk obetaven vir hrane, ki lahko pomaga zapolniti »beljakovinsko vrzel«, ki jo je treba premostiti za prehranjevanje naraščajočega svetovnega prebivalstva in zadovoljevanje njegovega povpraševanja po visokokakovostnih hranilih, zlasti beljakovinah.
Gojenje žuželk: Žuželke gojijo na farmah žuželk, kjer rastejo v posodah ali reaktorjih. Njihova prednost je hitra rast, potrebujejo razmeroma malo oskrbe, hraniti jih je mogoče z organskimi odpadki in hitro dosežejo velikost ali zrelost za pobiranje. Zlasti ličinke muh, mokarje in čričke je preprosto gojiti. Kar zadeva učinkovitost, so ličinke črne bojevnice znane po odličnem pretvarjanju organskih odpadkov v visokokakovostne beljakovine. Zato je črna bojevnica med gojitelji žuželk znana tudi kot »kraljica pretvarjanja odpadkov«.
 
Koraki predelave moke iz žuželk: Ko žuželke dosežejo ciljno velikost ali razvojno stopnjo, jih poberejo. To pomeni, da so pripravljene za predelavo v živilske sestavine. Pred predelavo žuželke operejo v vodi, presejejo in jih približno en dan žive hranijo pri 4℃ brez kakršne koli krme.
Nato žuželke skuhajo in jih posušijo z zelo vročim zrakom ali s segrevanjem v posodi. Toplotna obdelava je potrebna tudi za uničenje bakterij. Nazadnje žuželke zmeljejo v suho moko iz žuželk (znano tudi kot žuželčja moka). Moka iz žuželk se lahko uporablja kot živilska sestavina ali dodatek v krmi za živali. Za oplemenitenje in izboljšanje moke iz žuželk pa se ekstrahirajo najdragocenejše sestavine, tj. beljakovine in lipidi. Zlasti čiste beljakovine iz žuželk so cenjene kot zelo hranljiva sestavina, ki se uporablja v beljakovinskih ploščicah, beljakovinskih praških in kot dodatek v številnih živilih, kot so pekovski izdelki, čips, krekerji itd.
 
Za proizvodnjo visokokakovostnih beljakovin iz žuželk uporabite ultrazvočne ekstraktorje s sondo!
 
Ultrazvočna ekstrakcija visokokakovostnih beljakovin iz žuželk:
Ultrazvočna ekstrakcija se uporablja za proizvodnjo beljakovinskih praškov, hidrolizatov in beljakovinskih izolatov iz številnih oblik žuželk, vključno z muhami, črvi, stenicami, črički in ličinkami. Z ekstrakcijo visokokakovostnih beljakovin iz moke iz žuželk ultrazvočna obdelava omogoča proizvodnjo funkcionalnih živilskih sestavin z vrhunskim hranilnim profilom.

Prednosti ultrazvočne ekstrakcije beljakovin iz žuželk

Ultrazvočna obdelava se pogosto uporablja za ekstrakcijo in obdelavo beljakovin iz različnih virov, kot so rastlinske surovine (npr. soja, riž, oljna ogrščica, sončnice, bučna semena itd.), mlečni izdelki (npr. koncentrat sirotkinih beljakovin (WPC), sirotkine beljakovine, retentati mlečnih beljakovin, kalcijev kazeinat), alge (npr. morske alge), morska hrana (npr. ribji stranski proizvodi in odpadki morske hrane) ter žuželke (npr. črvi, ličinke, muhe, žerke, hrošči, črički, ščurki itd.).
Ultrazvočna ekstrakcija beljakovin iz žuželk se je kot zelo učinkovita in okolju prijazna tehnologija ekstrakcije uveljavila pri proizvodnji beljakovinskih praškov, hidrolizatov in izolatov iz žuželk. Zaradi visoke zanesljivosti postopka, ponovljivosti in linearnega povečevanja merila se ultrazvočna obdelava uporablja za ekstrakcijo beljakovin iz žuželk, spreminjanje struktur beljakovin in izboljšanje njihovih fizikalno-kemijskih lastnosti.
Mintha et al. (2020) so na primer uporabili ultrazvočno ekstrakcijo pri ličinkah črne bojevnice (H. illucens). Poročajo, da je sonikacija izboljšala strukturo beljakovin, spremenila njihovo funkcionalnost in s tem koristila proizvodnji beljakovin / hidrolizatov H. illucens. Z ultrazvočno obdelavo so se povečali zlasti potencial zeta, disperzibilnost in vrednosti tiolov. Poleg tega sta se po sonikaciji zmanjšali motnost in velikost beljakovinskih delcev. Ultrazvočna obdelava je v primerjavi z nesonikiranim kontrolnim vzorcem znatno povečala svetlost (L*) beljakovinskih izolatov za x ¯ 7,46%.

Visokozmogljive ultrazvočne naprave za obdelavo beljakovin iz žuželk

Ultrazvočna ekstrakcija in homogenizacija sta zanesljiva tehnologija obdelave, ki olajša in pospeši proizvodnjo visokokakovostnih beljakovin iz žuželk. Ponudba Hielscher Ultrasonics zajema celoten razpon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav do industrijskih ekstrakcijskih sistemov. Tako vam lahko pri Hielscher ponudimo najprimernejšo ultrazvočno napravo za predvideno zmogljivost vašega postopka. Naše osebje z dolgoletnimi izkušnjami vam bo pomagalo od preskusov izvedljivosti in optimizacije postopka do namestitve vašega ultrazvočnega sistema na končni proizvodni ravni.
Zaradi majhnega prostorskega odtisa naših ultrazvočnih ekstraktorjev in raznovrstnih možnosti namestitve so primerni tudi za prostorsko omejene obrate za predelavo beljakovin iz žuželk. Ultrazvočni procesorji so po vsem svetu nameščeni v obratih za proizvodnjo živil in prehranskih dopolnil ter za proizvodnjo hrane za hišne živali in krme za rejne živali. Poleg tega so ultrazvočni mešalniki z visokim strigom idealni za vključevanje beljakovin iz žuželk v formulacije živil za ljudi, hrane za hišne živali in krme za rejne živali.

Hielscher Ultrasonics – dovršena ekstrakcijska oprema

Ponudba izdelkov Hielscher Ultrasonics zajema celoten razpon visokozmogljivih ultrazvočnih ekstraktorjev od majhnega do velikega merila. Dodatna oprema omogoča preprosto sestavo najprimernejše konfiguracije ultrazvočne naprave za vaš postopek pridobivanja beljakovin iz žuželk. Optimalna ultrazvočna postavitev je odvisna od predvidene zmogljivosti, prostornine, surovine, šaržnega ali pretočnega postopka in časovnega načrta.

Ultrazvočna ekstrakcija iz žuželk – šaržna in pretočna obdelava

Ultrazvočne naprave Hielscher se lahko uporabljajo za šaržno in neprekinjeno pretočno obdelavo. Ultrazvočna šaržna obdelava je idealna za preskušanje postopkov, optimizacijo in proizvodnjo v majhnem do srednjem obsegu. Za proizvodnjo velikih količin beljakovin iz žuželk bi lahko bila pretočna obdelava ugodnejša. Čeprav šaržna obdelava zahteva le zelo preprosto postavitev, je časovno in delovno zahtevnejša. Neprekinjen postopek pretočnega mešanja zahteva dovršeno postavitev – sestavljeno iz črpalke, gibkih cevi ali cevovodov in rezervoarjev –, vendar je učinkovitejši, hitrejši in zahteva bistveno manj dela. Hielscher Ultrasonics ima najprimernejšo ekstrakcijsko postavitev za vašo prostornino ekstrakcije in cilje postopka.

Ultrazvočni ekstraktorji za vsako proizvodno zmogljivost

Ponudba izdelkov Hielscher Ultrasonics zajema celoten spekter ultrazvočnih procesorjev od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav prek namiznih in pilotnih sistemov do povsem industrijskih ultrazvočnih procesorjev z zmogljivostjo obdelave tovornjaških količin na uro. Celovita ponudba izdelkov nam omogoča, da vam ponudimo najprimernejši ultrazvočni ekstraktor za vašo surovino, zmogljivost postopka in proizvodne cilje.
Namizni ultrazvočni sistemi so idealni za preskuse izvedljivosti in optimizacijo postopkov. Linearno povečevanje merila na podlagi uveljavljenih procesnih parametrov omogoča zelo preprosto povečanje zmogljivosti obdelave od manjših šarž do polne komercialne proizvodnje. Merilo je mogoče povečati bodisi z namestitvijo zmogljivejše ultrazvočne ekstrakcijske enote bodisi z vzporedno povezavo več ultrazvočnih naprav. Z UIP16000 Hielscher ponuja najmočnejši ultrazvočni ekstraktor na svetu.

Natančno nastavljive amplitude za optimalne rezultate

Vse ultrazvočne naprave Hielscher omogočajo natančno upravljanje in so zato zanesljivi delovni stroji v proizvodnji. Amplituda je eden ključnih procesnih parametrov, ki vplivajo na učinkovitost in uspešnost ultrazvočne ekstrakcije hranil iz žuželk.
Material iz žuželk, kot so ličinke in muhe, zahteva blažjo sonikacijo in nižje nastavitve amplitude, medtem ko črički in žuželke z debelim eksoskeletnim oklepom za sproščanje ciljnih hranil potrebujejo sonikacijo pri višjih amplitudah. Vsi procesorji Hielscher Ultrasonics omogočajo natančno nastavitev amplitude. Sonotrode in ojačevalniki amplitude so dodatna oprema, ki omogoča spreminjanje amplitude v še širšem razponu. Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher lahko dosegajo zelo visoke amplitude in zagotavljajo potrebno ultrazvočno intenzivnost za zahtevne uporabe. Z amplitudami do 200µm je mogoče brez težav neprekinjeno obratovati v režimu 24/7.
Natančne nastavitve amplitude in stalno spremljanje parametrov ultrazvočnega postopka s pametno programsko opremo vam omogočajo obdelavo vaših semen pri najučinkovitejših ultrazvočnih pogojih. Optimalna sonikacija za najboljše rezultate ekstrakcije!
Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher omogoča obratovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih. Zato je ultrazvočna oprema Hielscher zanesljivo delovno orodje, ki izpolnjuje vaše zahteve glede ekstrakcije.

Preprosto preskušanje postopkov brez tveganja

Ultrazvočne postopke je mogoče povečevati povsem linearno. To pomeni, da je mogoče vsak rezultat, dosežen z laboratorijsko ali namizno ultrazvočno napravo, prenesti v večje merilo s povsem enakim izhodnim rezultatom in povsem enakimi procesnimi parametri. Zato je ultrazvočna obdelava idealna za preskušanje izvedljivosti brez tveganja, optimizacijo postopkov in poznejšo uvedbo v komercialno proizvodnjo. Obrnite se na nas in izvedite, kako lahko sonikacija poveča vašo proizvodnjo beljakovin iz žuželk!

Najvišja kakovost – zasnovano in izdelano v Nemčiji

Hielscher kot podjetje v družinski lasti in z družinskim vodstvom daje prednost najvišjim standardom kakovosti svojih ultrazvočnih procesorjev. Vse ultrazvočne naprave so zasnovane, izdelane in temeljito preskušene na našem sedežu v Teltowu blizu Berlina v Nemčiji. Zaradi robustnosti in zanesljivosti je ultrazvočna oprema Hielscher vzdržljiv delovni stroj v vaši proizvodnji. Obratovanje 24/7 pri polni obremenitvi in v zahtevnih okoljih je samoumevna značilnost visokozmogljivih mešalnikov Hielscher.

Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: