Ултразвучна екстракција микопротеина
Одговарајући на потребе за одрживим и хранљивим алтернативама у исхрани, микопротеин се појавио као револуционаран састојак који се добија из гљива и првенствено користи за производњу замена за месо, често називаних „лажним месом“. Овај извор протеина нуди обећавајуће решење за растућу потражњу за исхраном заснованом на биљним намирницама, пружајући богату текстуру налик месу и високу хранљиву вредност. Да би се искористио потенцијал микопротеина, примењује се напредна техника екстракције позната као соникација сондом. Ова метода користи снагу ултразвучних таласа за ефикасно ослобађање микопротеина из ћелија гљива, обезбеђујући високе приносе протеина за изузетно кратко време обраде.
Ултразвучна екстракција микопротеина
Екстракција микопротеина почиње узгојем јестивих гљива, као што је Fusarium venenatum, у контролисаним биореакторима. Микопротеин је затворен унутар ових ћелија гљива, па је за ослобађање драгоценог протеина потребна снажна метода екстракције. Соникација сондом издваја се као идеална техника због своје способности да изазове снажно разарање ћелија. Током овог процеса ултразвук велике снаге ствара интензивне кавитационе силе које разарају ћелијске зидове гљива, ефикасно ослобађајући унутарћелијски садржај, укључујући протеине, липиде и друге хранљиве материје. Тиме се не само повећава ефикасност екстракције већ се обезбеђује и очување интегритета и функционалних својстава протеина.
Примена ултразвучних таласа у екстракцији микопротеина нуди неколико значајних предности. Пре свега, постиже се равномерна хомогенизација, која је кључна за развој широког спектра прехрамбених производа различитих текстура и укуса. Било да је реч о аналозима меса, грицкалицама богатим протеинима или заменама за млеко без млечних састојака, ултразвучна обрада омогућава уједначен квалитет микопротеина, чинећи га вишенаменским састојком у прехрамбеној индустрији. Поред тога, кратко време обраде повезано са овом техником доводи до веће продуктивности и смањене потрошње енергије, у складу са циљевима одрживости савремене производње хране. Ултразвучна екстракција микопротеина не само да задовољава растућу потражњу потрошача за биљним протеинима већ и отвара пут иновативним и хранљивим решењима у исхрани.
Ултразвучни хомогенизатор UIP2000hdT (2kW) са шаржним реактором са непрекидним мешањем
Кинетика ослобађања протеина из Fusarium Venenatum соникацијом уз млевење
извор: Prakash et al. 2014
Студија случаја – Ултразвучно ослобађање микопротеина
Prakash et al. (2014) испитивали су ефекте ултразвучне обраде на ослобађање микопротеина из Fusarium Venenatum. Постигли су максималну брзину ослобађања протеина од 580μg екстрахованог микопротеина у року од 0,680 min.
Утицај методе соникације уз млевење на ослобађање протеина из Fusarium venenatum
извор: Prakash et al. 2014
- Висок принос / потпуна екстракција
- Висок квалитет
- Брза
- Блага, нетермичка
- Може се прецизно контролисати
- Економична
- Једноставна и безбедна за примену
Микопротеин
Микопротеин је протеин једноћелијских организама присутан у гљивама. Због високог садржаја протеина и влакана, микопротеин се сматра здравим и одрживим извором нутритивно вредних аминокиселина. Микопротеин обично садржи око 45% протеина и 25% влакана у сувој маси. Микопротеин је богат есенцијалним аминокиселинама и са приближно 41% укупних протеина има сличан садржај протеина као спирулина. То чини микопротеин занимљивим извором протеина за вегетаријанце и вегане. Микопротеин је богат влакнима. Његова влакна чине приближно једна трећина хитина (N-ацетилглукозамина) и две трећине β-глукана (1,3-глукана и 1,6-глукана). Захваљујући високом садржају протеина и влакана, микопротеин је здрав и одржив извор хране.
(уп. Finnigan et al. 2019)
Ултразвучна екстракција – Принцип рада и предности
Ултразвучна екстракција заснива се на феномену акустичне (ултразвучне) кавитације. Када се снажни ултразвучни таласи спрегну са течношћу или суспензијом, наизменични циклуси високог и ниског притиска сабијају и шире течност, стварајући сићушне вакуумске мехуриће у медијуму. Ти вакуумски мехурићи расту током више циклуса високог и ниског притиска, све док не достигну тачку у којој мехурић гаса више не може да апсорбује додатну енергију. У тачки максималног раста, мехурић снажно имплодира током циклуса високог притиска. Током имплозије мехурића локално настају екстремни услови, као што су веома висока температура, притисци и одговарајуће разлике притиска и температуре, као и млазеви течности брзине до 280m/sec. Ове интензивне силе перфорирају и разарају ћелијске зидове и подстичу пренос масе између унутрашњости ћелије и околне течности. Унутарћелијски материјал, као што су протеини, липиди и друга биоактивна једињења, преноси се у течност, из које се лако може издвојити за наредне процесе.
Користи ултразвучне екстракције микопротеина
Екстракција потпомогнута ултразвуком (UAE) је веома ефикасна техника за ослобађање и изоловање унутарћелијског материјала, као што су протеини, липиди и биоактивне супстанце (нпр. витамини и полифеноли). Соникација представља интензификацију процеса којом се повећава пренос масе између унутрашњости ћелије и течности. Ултразвучна екстракција доводи до већих приноса, краћег времена обраде, врхунског квалитета екстракта, смањених трошкова обраде и мање потрошње енергије.
Ултразвучни хомогенизатори за обраду микопротеина
Ултразвучни уређаји за разарање ћелија и екстрактори добро су утврђени алати у погонима за прераду хране. Стварајући кавитационе силе великог смицања, ултразвучни уређаји користе се за изоловање биоактивних једињења из биљног материјала и за хомогенизацију две или више фаза у уједначену смешу.
Hielscher Ultrasonics нуди широк асортиман ултразвучних уређаја високих перформанси, од лабораторијских до индустријских размера.
Индустријски соникатори Hielscher могу да постигну веома високе амплитуде. Амплитуде до 200µm могу се лако одржавати непрекидно у режиму рада 24/7. За још веће амплитуде доступне су ултразвучне сонотроде израђене по мери. Робусност ултразвучне опреме Hielscher омогућава рад 24/7 при великим оптерећењима и у захтевним окружењима.
Стандардизација процеса уз Hielscher Ultrasonics
Екстракте који се користе у храни или фармацеутским производима треба производити у складу са добром произвођачком праксом (GMP) и стандардизованим спецификацијама обраде. Дигитални соникатори Hielscher Ultrasonics опремљени су интелигентним софтвером који олакшава прецизно подешавање и контролу процеса соникације. Аутоматско бележење података уписује све параметре ултразвучног процеса, као што су ултразвучна енергија (укупна и нето енергија), амплитуда, температура и притисак (када су постављени сензори температуре и притиска), са ознаком датума и времена на уграђену SD картицу. То вам омогућава да прегледате сваку ултразвучно обрађену серију. Истовремено се обезбеђују поновљивост и стално висок квалитет производа.
Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| није применљиво | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| није применљиво | већи | група уређаја UIP16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Ултразвучни хомогенизатори велике снаге од лабораторијских до пилотских и индустријских размера.
Чињенице које вреди знати
Шта је микопротеин?
Микопротеин је такозвани протеин једноћелијских организама, што значи да се добија из једноћелијског организма. У случају микопротеина, тај једноћелијски организам је гљива. Зато је микопротеин познат и као протеин гљива. Слог „мико“ потиче од грчке речи „mykes“, која значи гљива.
За производњу микопротеина најчешће се користи гљива Fusarium venenatum. То је микроскопска гљива из рода Fusarium са високим садржајем протеина.
За комерцијалну производњу микопротеина, споре гљива се узгајају и ферментишу у хранљивој подлози са глукозом и другим хранљивим материјама. Наредни кораци обраде обухватају обраду паром, хлађење и замрзавање гљивичне биомасе са смањеним садржајем РНК. На крају се добија маса богата протеинима и влакнима, која се може прерадити у различите прехрамбене производе, као што су замене за месо или прехрамбени адитиви. Микопротеин се углавном користи за производњу такозваног „лажног меса“, односно замена за месо или аналога меса.
Како се производи микопротеин?
Микопротеин се производи ферментацијом одређене гљиве, обично Fusarium venenatum, у великим биореакторима у којима гљива расте и размножава се. Гљивична биомаса се затим сакупља, а микопротеин се екстрахује методама као што је соникација сондом ради разарања ћелијских зидова и ослобађања протеина, који се потом прерађује у различите прехрамбене производе.
Које су предности микопротеина?
Микопротеин има неколико предности, укључујући то што је извор хране богат протеинима, са мало масти и холестерола, што га чини здравом алтернативом месу. Богат је дијететским влакнима, помаже у контроли телесне тежине и подржава раст мишића. Поред тога, производња микопротеина има мањи утицај на животну средину у поређењу са традиционалном производњом меса, јер захтева мање земљишта и воде и емитује мање гасова са ефектом стаклене баште. Микопротеин је такође вишенаменски састојак за производњу различитих замена за месо, чиме одговара на растућу потражњу за исхраном заснованом на биљним намирницама.
Литература / Референце
- 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.