Ultrazvočna ekstrakcija mikoproteina
Mikoprotein se je kot odgovor na potrebe po trajnostnih in hranljivih prehranskih alternativah uveljavil kot revolucionarna sestavina, pridobljena iz gliv in namenjena predvsem izdelavi mesnih nadomestkov, pogosto imenovanih »umetno meso«. Ta vir beljakovin ponuja obetavno rešitev za vse večje povpraševanje po rastlanski prehrani, saj zagotavlja bogato teksturo, podobno mesu, in visoko hranilno vrednost. Za izkoriščanje potenciala mikoproteina se uporablja napredna tehnika ekstrakcije, znana kot sonikacija s sondo. Ta metoda izkorišča moč ultrazvočnih valov za učinkovito sproščanje mikoproteina iz celic gliv ter zagotavlja visoke izkoristke beljakovin v izjemno kratkem času obdelave.
Ultrazvočna ekstrakcija mikoproteina
Ekstrakcija mikoproteina se začne z gojenjem užitnih gliv, kot je Fusarium venenatum, v nadzorovanih bioreaktorjih. Mikoprotein je zaprt v teh celicah gliv, zato je za sprostitev dragocenih beljakovin potrebna učinkovita metoda ekstrakcije. Sonikacija s sondo se odlikuje kot idealna tehnika zaradi svoje sposobnosti povzročanja intenzivne razgradnje celic. Med tem postopkom visokointenzivni ultrazvok ustvarja močne kavitacijske sile, ki razgradijo celične stene gliv in učinkovito sprostijo znotrajcelično vsebino, vključno z beljakovinami, lipidi in drugimi hranili. To ne poveča le učinkovitosti ekstrakcije, temveč zagotavlja tudi ohranitev celovitosti in funkcionalnih lastnosti beljakovin.
Uporaba ultrazvočnih valov pri ekstrakciji mikoproteina prinaša več pomembnih prednosti. Prvič, omogoča enakomerno homogenizacijo, ki je ključna za razvoj širokega nabora živil z različnimi teksturami in okusi. Ne glede na to, ali gre za mesne analoge, prigrizke, bogate z beljakovinami, ali nemlečne nadomestke mleka, ultrazvočna obdelava zagotavlja stalno kakovost mikoproteina, zaradi česar je vsestranska sestavina v živilski industriji. Poleg tega kratek čas obdelave, povezan s to tehniko, pomeni večjo produktivnost in manjšo porabo energije, kar je skladno s trajnostnimi cilji sodobne proizvodnje živil. Ultrazvočna ekstrakcija mikoproteina ne zadovoljuje le vse večjega povpraševanja potrošnikov po rastlinskih beljakovinah, temveč tudi odpira pot inovativnim in hranljivim prehranskim rešitvam.
Ultrazvočni homogenizator UIP2000hdT (2kW) s šaržnim reaktorjem z neprekinjenim mešanjem
Kinetika sproščanja beljakovin iz Fusarium Venenatum s sonikacijo v kombinaciji z mletjem
vir: Prakash et al. 2014
Študija primera – ultrazvočno sproščanje mikoproteina
Prakash et al. (2014) so raziskovali učinke ultrazvočne obdelave na sproščanje mikoproteina iz Fusarium Venenatum. Dosegli so največjo hitrost sproščanja beljakovin, in sicer 580μg ekstrahiranega mikoproteina v 0.680 min.
Vpliv sonikacije v kombinaciji z metodo mletja na sproščanje beljakovin iz Fusarium venenatum
vir: Prakash et al. 2014
- Visok izkoristek / popolna ekstrakcija
- Visoka kakovost
- Hitra
- Blaga, netermična
- Natančno obvladljiva
- Stroškovno učinkovita
- Enostavna in varna za uporabo
Mikoprotein
Mikoprotein je enocelična beljakovina, prisotna v glivah. Zaradi visoke vsebnosti beljakovin in prehranskih vlaknin velja za zdrav in trajnosten vir prehransko dragocenih aminokislin. Mikoprotein običajno vsebuje približno 45% beljakovin in 25% prehranskih vlaknin glede na suho maso. Bogat je z esencialnimi aminokislinami in s približno 41% skupnih beljakovin zagotavlja podobno vsebnost beljakovin kot spirulina. Zato je mikoprotein zanimiv vir beljakovin za vegetarijance in vegane. Mikoprotein je bogat s prehranskimi vlakninami. Njegove prehranske vlaknine sestavljajo približno ena tretjina hitina (N-acetilglukozamina) in dve tretjini β-glukanov (1,3-glukana in 1,6-glukana). Zaradi visoke vsebnosti beljakovin in prehranskih vlaknin je mikoprotein zdrav in trajnosten vir hrane.
(prim. Finnigan et al. 2019)
Ultrazvočna ekstrakcija – načelo delovanja in prednosti
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na pojavu akustične (ultrazvočne) kavitacije. Ko se močni ultrazvočni valovi sklopijo s tekočino ali suspenzijo, izmenični visokotlačni in nizkotlačni cikli stiskajo in raztezajo tekočino ter v mediju ustvarjajo drobne vakuumske mehurčke. Ti vakuumski mehurčki rastejo skozi več visokotlačnih/nizkotlačnih ciklov, dokler ne dosežejo točke, ko plinski mehurček ne more več absorbirati dodatne energije. Ob največji velikosti mehurček med visokotlačnim ciklom silovito implodira. Med implozijo mehurčka se lokalno pojavijo ekstremne razmere, kot so zelo visoka temperatura, visoki tlaki in ustrezne razlike v tlaku in temperaturi ter curki tekočine s hitrostjo do 280m/sec. Te intenzivne sile preluknjajo in razgradijo celične stene ter pospešujejo prenos snovi med notranjostjo celice in okoliško tekočino. Znotrajcelične snovi, kot so beljakovine, lipidi in druge bioaktivne spojine, preidejo v tekočino, iz katere jih je mogoče zlahka ločiti za nadaljnje postopke.
Prednosti ultrazvočne ekstrakcije mikoproteina
Ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka (UAE) je zelo učinkovita tehnika za sproščanje in izolacijo znotrajceličnih snovi, kot so beljakovine, lipidi in bioaktivne snovi (npr. vitamini in polifenoli). Sonikacija je način intenzifikacije procesa, ki poveča prenos snovi med notranjostjo celice in tekočino. Ultrazvočna ekstrakcija omogoča višje izkoristke, krajši čas obdelave, vrhunsko kakovost ekstrakta ter nižje stroške obdelave in manjšo porabo energije.
Ultrazvočni homogenizatorji za obdelavo mikoproteina
Ultrazvočne naprave za razgradnjo celic in ekstraktorji so dobro uveljavljena oprema v obratih za predelavo živil. Ultrazvočne naprave ustvarjajo velike kavitacijske strižne sile in se uporabljajo za izolacijo bioaktivnih spojin iz rastlinskega materiala ter za homogenizacijo dveh ali več faz v enakomerno zmes.
Hielscher Ultrasonics ponuja širok nabor visokozmogljivih ultrazvočnih naprav, od laboratorijskih do industrijskih velikosti.
Industrijske naprave za sonikacijo Hielscher lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude. Pri amplitudah do 200µm lahko brez težav neprekinjeno delujejo v režimu 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher omogoča delovanje v režimu 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Standardizacija procesov s Hielscher Ultrasonics
Ekstrakte, ki se uporabljajo v živilih ali farmacevtskih izdelkih, je treba proizvajati v skladu z dobro proizvodno prakso (GMP) in standardiziranimi specifikacijami obdelave. Digitalne naprave za sonikacijo Hielscher Ultrasonics so opremljene z inteligentno programsko opremo, ki omogoča enostavno in natančno nastavljanje ter nadzor procesa sonikacije. Samodejno beleženje podatkov zapisuje vse parametre ultrazvočnega procesa, kot so ultrazvočna energija (skupna in neto energija), amplituda, temperatura in tlak (kadar sta nameščena senzorja temperature in tlaka), skupaj z datumskim in časovnim žigom na vgrajeno kartico SD. To vam omogoča pregled vsake ultrazvočno obdelane serije. Hkrati sta zagotovljeni ponovljivost in stalno visoka kakovost izdelka.
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Ultrazvočni homogenizatorji velike moči od laboratorijskega do pilotnega in industrijskega merila.
Koristna dejstva
Kaj je mikoprotein?
Mikoprotein je tako imenovana enocelična beljakovina, kar pomeni, da je pridobljen iz enoceličnega organizma. Pri mikoproteinu je ta enocelični organizem gliva. Zato je mikoprotein znan tudi kot glivna beljakovina. Zlog »myco« izhaja iz grške besede »mykes«, ki pomeni gliva.
Za proizvodnjo mikoproteina se običajno uporablja gliva Fusarium venenatum. To je mikrogliva iz rodu Fusarium z visoko vsebnostjo beljakovin.
Za komercialno proizvodnjo mikoproteina se spore gliv gojijo in fermentirajo v hranilni brozgi z glukozo in drugimi hranili. Nadaljnji koraki obdelave vključujejo obdelavo s paro, hlajenje in zamrzovanje glivne biomase z zmanjšano vsebnostjo RNA. Na koncu se pridobi masa z visoko vsebnostjo beljakovin in prehranskih vlaknin, ki jo je mogoče predelati v različna živila, kot so mesni nadomestki ali aditivi za živila. Mikoprotein se uporablja predvsem za proizvodnjo tako imenovanega »umetnega mesa«, torej mesnih nadomestkov ali mesnih analogov.
Kako se proizvaja mikoprotein?
Mikoprotein se proizvaja s fermentacijo določene glive, običajno Fusarium venenatum, v velikih bioreaktorjih, kjer gliva raste in se razmnožuje. Glivna biomasa se nato pobere, mikoprotein pa se ekstrahira z metodami, kot je sonikacija s sondo, ki razgradijo celične stene in sprostijo beljakovine, ki se nato predelajo v različna živila.
Katere so prednosti mikoproteina?
Mikoprotein ponuja več prednosti, med drugim je vir hrane z visoko vsebnostjo beljakovin ter nizko vsebnostjo maščob in holesterola, zato je zdrava alternativa mesu. Bogat je s prehranskimi vlakninami, pomaga pri uravnavanju telesne mase in podpira rast mišic. Poleg tega ima proizvodnja mikoproteina v primerjavi s tradicionalno proizvodnjo mesa manjši vpliv na okolje, saj potrebuje manj zemljišč in vode ter povzroča manj izpustov toplogrednih plinov. Mikoprotein je tudi vsestranska sestavina za izdelavo različnih mesnih nadomestkov, s čimer zadovoljuje vse večje povpraševanje po rastlinski prehrani.
Literatura / reference
- 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.