Ultraljud extraktion av mykoprotein

För att uppfylla kraven på hållbara och näringsrika livsmedelsalternativ har mycoprotein dykt upp som en revolutionerande ingrediens, som härrör från svampar och främst används för att skapa köttersättningar, ofta kallade “falskt kött.” Denna proteinkälla erbjuder en lovande lösning på den växande efterfrågan på växtbaserad kost, vilket ger en rik, köttliknande konsistens och högt näringsvärde. För att låsa upp potentialen hos mykoprotein används en avancerad extraktionsteknik som kallas sondtyp ultraljudsbehandling. Denna metod utnyttjar kraften i ultraljudsvågor för att effektivt frigöra mykoprotein från svampceller, vilket säkerställer höga proteinutbyten på en anmärkningsvärt kort bearbetningstid.

Ultraljud mykoprotein extraktion

Extraktion av mykoprotein börjar med odling av ätliga svampar, såsom Fusarium venenatum, i kontrollerade bioreaktorer. I dessa svampceller är mykoprotein inkapslat, vilket kräver en robust extraktionsmetod för att frigöra det värdefulla proteinet. Sond-typ ultraljudsbehandling sticker ut som en idealisk teknik på grund av dess förmåga att inducera kraftfull cellstörning. Under denna process skapar kraftultraljud intensiva kavitationskrafter som bryter ner svamparnas cellväggar, vilket effektivt frigör intracellulärt innehåll inklusive proteiner, lipider och andra näringsämnen. Detta förbättrar inte bara extraktionseffektiviteten utan säkerställer också bevarandet av proteinets integritet och funktionella egenskaper.

Tillämpningen av ultraljudsvågor vid extraktion av mykoprotein ger flera betydande fördelar. För det första uppnår den enhetlig homogenisering, vilket är avgörande för att utveckla ett brett utbud av livsmedelsprodukter med olika texturer och smaker. Oavsett om det gäller köttanaloger, proteinrika snacks eller mjölkfria mjölkersättningar, möjliggör ultraljud den konsekventa kvaliteten på mykoprotein, vilket gör det till en mångsidig ingrediens i livsmedelsindustrin. Dessutom leder den snabba bearbetningstiden som är förknippad med denna teknik till högre produktivitet och minskad energiförbrukning, vilket är i linje med hållbarhetsmålen för modern livsmedelsproduktion. Ultraljud mykoprotein extraktion möter inte bara den växande konsumentefterfrågan på växtbaserat protein utan banar också väg för innovativa och näringsrika livsmedelslösningar.

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

Fallstudie – Ultraljud Mycoprotein Frisättning

Prakash et al. (2014) undersökte effekterna av ultraljud på mykoproteinfrisättningen från Fusarium Venenatum. De uppnådde en maximal proteinfrisättningshastighet på 580 μg extraherat mykoprotein inom 0,680 minuter.

Effekten av ultraljudsbehandling med malningsmetod på proteinfrisättning av Fusarium venenatum
källa: Prakash et al. 2014

mykoprotein

Mykoprotein är ett encelligt protein som finns i svampar. Mycoprotein erbjuder en hög mängd protein och fibrer och anses vara en hälsosam och hållbar källa till näringsmässigt värdefulla aminosyror. Mycoprotein innehåller vanligtvis cirka 45 % protein och 25 % fibrer i torrvikt. Mycoprotein är rikt på essentiella aminosyror och med en sammansättning på ca 41 % totalt protein har det ett liknande proteininnehåll som spirulina. Detta gör mycoprotein till en intressant proteinkälla för vegetarianer och veganer. Mycoprotein är rikt på fibrer. Dess fiberinnehåll består av ungefär en tredjedel kitin (N-acetylglukosamin) och två tredjedelar β-glukaner (1,3-glukan och 1,6-glukan). Med ett högt protein- och fiberinnehåll är mycoprotein en hälsosam och hållbar livsmedelskälla.
(jfr Finnigan et al. 2019)

Ultraljud extraktion – Arbetsprincip och fördelar

Ultraljud extraktion är baserad på fenomenet akustisk (ultraljud) kavitation. När kraftfulla ultraljudsvågor kopplas till en vätska eller slurry, komprimeras och expanderas vätskan omväxlande högtrycks- och lågtryckscykler och skapar små vakuumbubblor i mediet. Dessa vakuumbubblor växer över flera högtrycks-/lågtryckscykler tills de når en punkt då gasbubblan inte kan absorbera någon ytterligare energi. Vid punkten för maximal tillväxt imploderar bubblan våldsamt under en högtryckscykel. Under bubbelimplosionen uppstår lokalt extrema förhållanden som mycket hög temperatur, tryck och motsvarande tryck- och temperaturskillnader samt vätskestrålar med upp till 280 m/sek. Dessa intensiva krafter perforerar och bryter 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 den enkelt kan separeras för nedströmsprocesser.

Fördelar med ultraljud mykoprotein extraktion

Ultraljudsassisterad extraktion (UAE) är en mycket effektiv teknik för att frigöra och isolera intracellulärt material som proteiner, lipider och bioaktiva ämnen (t.ex. vitaminer och polyfenoler). Sonifiering är en processintensifiering, som ökar massöverföringen mellan cellens inre och vätska. Ultraljud extraktion resulterar i högre utbyten, minskad bearbetningstid, överlägsen extraktkvalitet, och minskade bearbetningskostnader och lägre energiförbrukning.

Ultraljudshomogenisatorer för mykoproteinbearbetning

Ultraljudscellstörare och -extraktorer är väletablerade verktyg i livsmedelsbearbetningsanläggningar. Ultraljudsapparater ger kavitationella höga skjuvkrafter och används för att isolera bioaktiva föreningar från växtmaterial och för att homogenisera två eller flera faser till en enhetlig blandning.
Hielscher Ultrasonics erbjuder en bred portfölj av högpresterande ultraljudsapparater från labb till industriell storlek.
Hielscher industriella sonsonikatorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljudssonotroder tillgängliga. Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tung belastning och i krävande miljöer.

Processstandardisering med Hielscher Ultrasonics

Extrakt som används i livsmedel eller läkemedel bör framställas i enlighet med god tillverkningssed och enligt standardiserade bearbetningsspecifikationer. Hielscher Ultrasonics digitala sonikatorer kommer med intelligent programvara, vilket gör det enkelt att ställa in och styra ultraljudsbehandling processen exakt. Automatisk dataregistrering skriver alla ultraljudsprocessparametrar som ultraljudsenergi (total och nettoenergi), amplitud, temperatur, tryck (när temperatur- och trycksensorer är monterade) med datum- och tidsstämpel på det inbyggda SD-kortet. Detta gör att du kan revidera varje ultraljudsbearbetat parti. Samtidigt säkerställs reproducerbarhet och kontinuerligt hög produktkvalitet.

Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: