Ultrazvočna ekstrakcija mikoproteina

Z izpolnjevanjem zahtev po trajnostnih in hranljivih alternativah hrani se je mikoprotein pojavil kot revolucionarna sestavina, pridobljena iz gliv in se uporablja predvsem pri ustvarjanju mesnih nadomestkov, ki se pogosto imenujejo “ponarejeno meso.” Ta vir beljakovin ponuja obetavno rešitev za naraščajoče povpraševanje po rastlinski prehrani, saj zagotavlja bogato, mesno teksturo in visoko hranilno vrednost. Za sprostitev potenciala mikoproteina se uporablja napredna tehnika ekstrakcije, znana kot sondiranje. Ta metoda izkorišča moč ultrazvočnih valov za učinkovito sproščanje mikoproteinov iz glivičnih celic, kar zagotavlja visoke donose beljakovin v izjemno kratkem času obdelave.

Ultrazvočna ekstrakcija mikoproteinov

Ekstrakcija mikoproteinov se začne z gojenjem užitnih gliv, kot je Fusarium venenatum, v nadzorovanih bioreaktorjih. V teh glivičnih celicah je inkapsuliran mikoprotein, ki zahteva robustno metodo ekstrakcije za sprostitev dragocene beljakovine. Sonication tipa sonde izstopa kot idealna tehnika zaradi svoje sposobnosti, da povzroči močne motnje celic. Med tem procesom ultrazvok moči ustvarja intenzivne kavitacijske sile, ki razgrajujejo celične stene gliv in učinkovito sproščajo znotrajcelične vsebine, vključno z beljakovinami, lipidi in drugimi hranili. To ne samo poveča učinkovitost ekstrakcije, temveč tudi zagotovi ohranitev celovitosti in funkcionalnih lastnosti beljakovine.

Uporaba ultrazvočnih valov pri ekstrakciji mikoproteinov ponuja več pomembnih prednosti. Prvič, doseže enakomerno homogenizacijo, ki je ključnega pomena za razvoj široke palete živilskih izdelkov z različnimi teksturami in okusi. Ne glede na to, ali gre za mesne analoge, prigrizke, bogate z beljakovinami, ali mlečne nadomestke brez mlečnih izdelkov, ultrazvočna razglasitev omogoča dosledno kakovost mikoproteinov, zaradi česar je vsestranska sestavina v živilski industriji. Poleg tega hiter čas obdelave, povezan s to tehniko, pomeni večjo produktivnost in manjšo porabo energije, kar je v skladu s trajnostnimi cilji sodobne proizvodnje hrane. Ultrazvočna ekstrakcija mikoproteinov ne le izpolnjuje naraščajoče povpraševanje potrošnikov po rastlinskih beljakovinah, temveč tudi utira pot inovativnim in hranljivim rešitvam za hrano.

Kinetika sproščanja beljakovin iz Fusarium Venenatum s ultrazvočnim razbijanjem z mletjem
vir: Prakash et al. 2014

Študija primera – Ultrazvočno sproščanje mikoproteinov

(2014) so raziskali učinke ultrazvočne razglasitve na sproščanje mikoproteinov iz Fusarium Venenatum. Dosegli so največjo hitrost sproščanja beljakovin 580 μg ekstrahiranega mikoproteina v 0,680 min.

Učinek ultrazvočne razbijanja z metodo mletja na sproščanje beljakovin Fusarium venenatum
vir: Prakash et al. 2014

mikoprotein

Mikoprotein je enojna celična beljakovina, ki je prisotna v glivah. Z veliko količino beljakovin in vlaknin mikoprotein velja za zdrav in trajnosten vir hranilno dragocenih aminokislin. Mikoprotein običajno vsebuje približno 45% beljakovin in 25% vlaknin po suhi teži. Mikoprotein je bogat z esencialnimi aminokislinami in s sestavo približno 41% skupnih beljakovin ponuja podobno vsebnost beljakovin kot spirulina. Zaradi tega je mikoprotein zanimiv vir beljakovin za vegetarijance in vegane. Mikoprotein je bogat z vlakninami. Vsebnost vlaknin obsega približno tretjino hitina (N-acetilglukozamin) in dve tretjini β-glukanov (1,3-glukan in 1,6-glukan). Z visoko vsebnostjo beljakovin in vlaknin je mikoprotein zdrav in trajnosten vir hrane.
(prim. Finnigan et al. 2019)

Ultrazvočna ekstrakcija – Delovno načelo in koristi

Ultrazvočna ekstrakcija temelji na pojavu akustične (ultrazvočne) kavitacije. Ko se močni ultrazvočni valovi povežejo v tekočino ali gnojevko, izmenični visokotlačni in nizkotlačni cikli stisnejo in razširijo tekočino, kar ustvarja majhne vakuumske mehurčke v mediju. Ti vakuumski mehurčki rastejo v več visokotlačnih/nizkotlačnih ciklih, dokler ne dosežejo točke, ko plinski mehurček ne more absorbirati nadaljnje energije. Na točki največje rasti mehurček med ciklom visokega tlaka silovito implodira. Med implozijo mehurčkov se pojavijo lokalno ekstremni pogoji, kot so zelo visoka temperatura, tlaki in ustrezne razlike v tlaku in temperaturi ter curki tekočine do 280 m / s. Te intenzivne sile perforirajo in razbijejo celične stene ter spodbujajo prenos mase med notranjostjo celice in okoliško tekočino. Znotrajcelični material, kot so beljakovine, lipidi in druge bioaktivne spojine, se prenesejo v tekočino, od koder ga je mogoče enostavno ločiti za nadaljnje procese.

Prednosti ultrazvočne ekstrakcije mikoproteinov

Ultrazvočno podprta ekstrakcija (UAE) je zelo učinkovita tehnika za sproščanje in izolacijo znotrajceličnih materialov, kot so beljakovine, lipidi in bioaktivne snovi (npr. vitamini in polifenoli). Sonifikacija je intenziviranje procesa, ki poveča prenos mase med notranjostjo celice in tekočino. Ultrazvočna ekstrakcija ima za posledico višje donose, krajši čas obdelave, vrhunsko kakovost ekstrakta in zmanjšane stroške predelave ter manjšo porabo energije.

Ultrazvočni homogenizatorji za predelavo mikoproteinov

Ultrazvočni motilci celic in ekstraktorji so dobro uveljavljena orodja v obratih za predelavo hrane. Ultrazvočni aparati, ki zagotavljajo kavitacijske strižne sile, se uporabljajo za izolacijo bioaktivnih spojin iz rastlinskega materiala in za homogenizacijo dveh ali več faz v enotno mešanico.
Hielscher Ultrasonics ponuja širok portfelj visoko zmogljivih ultrazvočnih aparatov od laboratorijskih do industrijskih velikosti.
Hielscher industrijski sonikatorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.

Standardizacija procesov s Hielscher Ultrasonics

Ekstrakti, ki se uporabljajo v živilih ali farmacevtskih izdelkih, morajo biti proizvedeni v skladu z dobro proizvodno prakso in v skladu s standardiziranimi specifikacijami predelave. Hielscher Ultrasonics digitalni sonicatorji so opremljeni z inteligentno programsko opremo, ki omogoča enostavno nastavitev in natančno krmiljenje postopka ultrazvočnega razbijanja. Samodejno snemanje podatkov zapiše vse ultrazvočne procesne parametre, kot so ultrazvočna energija (skupna in neto energija), amplituda, temperatura, tlak (ko so nameščeni senzorji temperature in tlaka) z datumom in časovnim žigom na vgrajeni SD kartici. To vam omogoča, da pregledate vsako ultrazvočno obdelano serijo. Hkrati je zagotovljena ponovljivost in stalno visoka kakovost izdelkov.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov: