Ultraljudsextraktion av mykoprotein

För att möta efterfrågan på hållbara och näringsrika livsmedelsalternativ har mykoprotein vuxit fram som en revolutionerande ingrediens som utvinns ur svampar och främst används för att framställa köttersättningar, ofta kallade ”låtsaskött”. Denna proteinkälla erbjuder en lovande lösning på den växande efterfrågan på växtbaserad kost genom att ge en fyllig, köttliknande konsistens och ett högt näringsvärde. För att frigöra mykoproteinets potential används en avancerad extraktionsteknik som kallas ultraljudsbehandling med sond. Denna metod utnyttjar ultraljudsvågornas kraft för att effektivt frigöra mykoprotein från svampceller och säkerställer därmed ett högt proteinutbyte under en anmärkningsvärt kort bearbetningstid.

Ultraljudsextraktion av mykoprotein

Extraktion av mykoprotein börjar med odling av ätliga svampar, såsom Fusarium venenatum, i kontrollerade bioreaktorer. Inuti dessa svampceller är mykoproteinet inkapslat, vilket kräver en robust extraktionsmetod för att frigöra det värdefulla proteinet. Ultraljudsbehandling med sond utmärker sig som en idealisk teknik tack vare sin förmåga att åstadkomma kraftig cellsönderdelning. Under denna process skapar högeffektsultraljud intensiva kavitationskrafter som bryter ned svamparnas cellväggar och effektivt frigör intracellulärt innehåll, däribland proteiner, lipider och andra näringsämnen. Detta förbättrar inte bara extraktionseffektiviteten utan säkerställer också att proteinets integritet och funktionella egenskaper bevaras.

Användningen av ultraljudsvågor vid extraktion av mykoprotein erbjuder flera betydande fördelar. För det första uppnås en jämn homogenisering, vilket är avgörande för att utveckla ett brett utbud av livsmedelsprodukter med varierande konsistenser och smaker. Oavsett om det gäller köttanaloger, proteinrika mellanmål eller mjölkfria mjölkersättningar möjliggör ultraljudsbehandling en jämn kvalitet på mykoproteinet, vilket gör det till en mångsidig ingrediens inom livsmedelsindustrin. Dessutom leder teknikens korta bearbetningstid till högre produktivitet och minskad energiförbrukning, i linje med hållbarhetsmålen för modern livsmedelsproduktion. Ultraljudsextraktion av mykoprotein möter inte bara konsumenternas växande efterfrågan på växtbaserat protein utan banar också väg för innovativa och näringsrika livsmedelslösningar.

Kinetik för proteinfrisättning från Fusarium Venenatum genom ultraljudsbehandling med malning
källa: Prakash et al. 2014

Fallstudie – frisättning av mykoprotein med ultraljud

Prakash et al. (2014) undersökte ultraljudsbehandlingens effekter på frisättningen av mykoprotein från Fusarium Venenatum. De uppnådde en maximal proteinfrisättningshastighet på 580μg extraherat mykoprotein inom 0,680 min.

Effekt av ultraljudsbehandling med malning på proteinfrisättningen från Fusarium venenatum
källa: Prakash et al. 2014

Mykoprotein

Mykoprotein är ett encellsprotein som finns i svampar. Tack vare sitt höga innehåll av protein och fibrer betraktas mykoprotein som en hälsosam och hållbar källa till näringsmässigt värdefulla aminosyror. Mykoprotein innehåller vanligtvis cirka 45% protein och 25% fibrer räknat på torrvikten. Mykoprotein är rikt på essentiella aminosyror och har med cirka 41% totalt protein en proteinhalt som liknar spirulinas. Detta gör mykoprotein till en intressant proteinkälla för vegetarianer och veganer. Mykoprotein är rikt på fibrer. Dess fiberinnehåll består av cirka en tredjedel kitin (N-acetylglukosamin) och två tredjedelar β-glukaner (1,3-glukan och 1,6-glukan). Med sitt höga protein- och fiberinnehåll är mykoprotein en hälsosam och hållbar livsmedelskälla.
(jfr Finnigan et al. 2019)

Ultraljudsextraktion – funktionsprincip och fördelar

Ultraljudsextraktion bygger på fenomenet akustisk kavitation (ultraljudskavitation). När kraftfulla ultraljudsvågor kopplas in i en vätska eller suspension komprimeras och expanderas vätskan genom omväxlande högtrycks- och lågtryckscykler, vilket skapar mycket små vakuumbubblor i mediet. Dessa vakuumbubblor växer under flera högtrycks-/lågtryckscykler tills de når en punkt där gasbubblan inte kan absorbera mer energi. Vid maximal tillväxt imploderar bubblan våldsamt under en högtryckscykel. Under bubblans implosion uppstår lokalt extrema förhållanden, såsom mycket hög temperatur, mycket höga tryck och motsvarande tryck- och temperaturskillnader samt vätskestrålar med hastigheter på upp till 280m/sec. Dessa intensiva krafter perforerar och bryter sönder cellväggar och främjar massöverföringen mellan cellens inre och den omgivande vätskan. Det intracellulära materialet, såsom proteiner, lipider och andra bioaktiva föreningar, överförs till vätskan, varifrån det enkelt kan separeras för efterföljande processer.

Fördelar med ultraljudsextraktion av mykoprotein

Ultraljudsassisterad extraktion (UAE) är en mycket effektiv teknik för att frigöra och isolera intracellulärt material såsom proteiner, lipider och bioaktiva ämnen (t.ex. vitaminer och polyfenoler). Ultraljudsbehandling är en processintensifiering som ökar massöverföringen mellan cellens inre och vätskan. Ultraljudsextraktion ger högre utbyten, kortare bearbetningstid, överlägsen extraktkvalitet samt minskade bearbetningskostnader och lägre energiförbrukning.

Ultraljudshomogenisatorer för bearbetning av mykoprotein

Ultraljudsbaserade cellsönderdelare och extraktorer är väletablerade verktyg i livsmedelsbearbetningsanläggningar. Genom att alstra kraftiga skjuvkrafter via kavitation används ultraljudsapparater för att isolera bioaktiva föreningar från växtmaterial och för att homogenisera två eller flera faser till en enhetlig blandning.
Hielscher Ultrasonics erbjuder ett brett sortiment av högpresterande ultraljudsapparater från laboratorie- till industristorlek.
Hielschers industriella ultraljudsapparater kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift dygnet runt, sju dagar i veckan. För ännu högre amplituder finns kundanpassade ultraljudssonotroder. Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör drift dygnet runt, sju dagar i veckan, vid hög belastning och i krävande miljöer.

Processtandardisering med Hielscher Ultrasonics

Extrakt som används i livsmedel eller läkemedel bör framställas i enlighet med god tillverkningssed (GMP) och enligt standardiserade bearbetningsspecifikationer. De digitala ultraljudsapparaterna från Hielscher Ultrasonics har intelligent programvara som gör det enkelt att ställa in och styra ultraljudsbehandlingen exakt. Automatisk dataregistrering lagrar alla ultraljudsprocessparametrar, såsom ultraljudsenergi (total energi och nettoenergi), amplitud, temperatur och tryck (när temperatur- och trycksensorer är monterade), med datum- och tidsstämpel på det inbyggda SD-kortet. Detta gör det möjligt att granska varje ultraljudsbehandlad sats. Samtidigt säkerställs reproducerbarhet och genomgående hög produktkvalitet.

Tabellen nedan ger en uppfattning om den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: