Ультразвукова екстракція для виробництва легемоглобіну

Більш чіткий, швидкий і масштабований спосіб розкрити потенціал “м'ясистий” Молекула, що лежить в основі рослинних продуктів харчування: легемоглобін – гемо-вмісний білок, що відповідає за аромат, колір і смак м’яса – стала однією з найцінніших біомолекул у галузі виробництва рослинних харчових продуктів. Видобуток легемоглобіну, який традиційно здійснюється за допомогою ферментації або складних процесів подальшої переробки, залишається дорогим і важким для масштабування. Обробка за допомогою ультразвуку повністю змінює цю ситуацію.
Ультразвукова обробка забезпечує ефективне вивільнення, диспергування та стабілізацію білків соєвого гемоглобіну, відкриваючи чіткий шлях до видобутку легемоглобіну в промислових масштабах.

Чому легемоглобін має значення

Легемоглобін у великій кількості міститься в кореневих бульбах сої та відіграє важливу біологічну роль у регуляції кисню. У харчовій промисловості його гемогрупа каталізує реакції, що формують смак під час приготування їжі, дуже нагадуючи смак м’яса тварин. Дослідники підтвердили, що легемоглобін сої зберігає здатність до зв’язування гему, пероксидазну активність та засвоюваність, що робить його придатним та безпечним харчовим інгредієнтом.
Проблема ніколи не полягала у функціональності – це була ефективна видобуток та масштабована переробка.
Ультразвукова екстракція підвищує вихід легемоглобіну, зберігає функціональність гему в легемоглобіні та дозволяє лінійно масштабувати процес від лабораторних умов до промислового виробництва, що робить її високоефективним і надійним методом отримання легемоглобіну для застосування у харчових продуктах рослинного походження.

Вилучення леггемоглобіну з біореакторів на основі сої або E. coli

Легемоглобін можна отримати двома принципово різними способами, але сучасне промислове виробництво базується на мікробному синтезі, а не на безпосередньому вилученні з соєвих бобів. Хоча легемоглобін у високих концентраціях природним чином міститься в кореневих бульбах сої, його безпосереднє вилучення з рослин є недоцільним у промислових масштабах через низький вихід продукту, сільськогосподарську мінливість та складність подальшого очищення. Як наслідок, легемоглобін переважно виробляють шляхом біосинтезу в генетично модифікованих мікроорганізмах, найчастіше в Escherichia coli або дріжджах, куди вводять ген легемоглобіну сої, який експресується в контрольованих умовах біореактора. Останні дослідження показують, що системи на основі E. coli, включаючи клітинні та безклітинні біореактори, здатні виробляти функціональний легемоглобін сої з правильною амінокислотною послідовністю, здатністю до зв’язування гему та ферментативною активністю, що робить мікробний синтез найкращим промисловим методом.
Ультразвукові екстрактори підходять для вилучення легемоглобіну з обох джерел – біореактори з кореневими бульбами сої та E. coli.

Як ультразвук покращує вилучення легемоглобіну

Ультразвукова обробка полягає у створенні високоінтенсивної акустичної кавітації в рідких середовищах. Коли мікроскопічні бульбашки руйнуються, вони створюють локалізовані зсувні сили, які:

• Руйнувати структури рослинних і мікробних клітин
• Вивільняють внутрішньоклітинні білки, такі як легемоглобін
• Зменшити утворення агрегатів білків та поліпшити їх дисперсію
• Прискорення масообміну без використання агресивних хімічних речовин

У контрольованих лабораторних системах вже було доведено, що ультразвукова обробка розбиває агрегати гемоглобіну та зменшує розмір частинок на кілька порядків, зберігаючи при цьому функціональність білка.

Це особливо важливо для легемоглобіну, оскільки агрегація та нерівномірне розподілення можуть обмежувати вихід продукту та ефективність подальшої переробки.

Від лабораторії до заводу: лінійна масштабованість за допомогою промислових ультразвукових апаратів

Однією з найбільших переваг ультразвуку є лінійна масштабованість. На відміну від механічної гомогенізації або кулькового подрібнення, потужність ультразвукової енергії прямо пропорційна об’єму оброблюваної речовини. Це означає, що параметри, оптимізовані в лабораторних умовах — такі як амплітуда, щільність енергії та час перебування — можна надійно перенести на пілотний та виробничий масштаби.

Промислові ультразвукові системи від компанії Hielscher Ultrasonics спеціально розроблені для цієї мети. Їхні потужні ультразвукові апарати з безперервним потоком дозволяють:

• Вилучення речовин безпосередньо з соєвої суспензії
• Відтворюване виділення білка в кілограмовому та тонному масштабі
• Точне регулювання споживання енергії (Вт/л)
• Цілодобова промислова експлуатація з використанням матеріалів, придатних для контакту з харчовими продуктами

Ці системи дають виробникам змогу плавно переходити від етапу R&D до промислового виробництва без перепроектування процесу.

Більш ретельна обробка — вища якість білка

Ще однією важливою перевагою ультразвукової екстракції є екологічність процесу. Дослідження показують, що ультразвук дозволяє зменшити використання агресивних розчинників або надмірної термічної обробки, які можуть призвести до пошкодження гемової групи або денатурації білків.

За умови належного контролю температури ультразвукова обробка дозволяє зберегти:

• Цілісність гему
• Властивості зв’язування кисню
• Перетравність у модельованих шлункових умовах

Це добре відповідає попиту галузі на технології переробки з «чистим етикетом» та з дотриманням принципів сталого розвитку.

Що це означає для продуктів на рослинній основі

Оскільки попит на м'ясні замінники рослинного походження продовжує зростати, виробники шукають способи знизити витрати та водночас поліпшити стабільність якості продукції. Ультразвукова екстракція пропонує переконливе рішення:

• Вища врожайність соєвої сировини
• Скорочення часу обробки
• Передбачуване масштабування
• Менша складність експлуатації

У поєднанні з ультразвуковими реакторами промислового класу від компанії Hielscher Ultrasonics ця технологія відкриває прямий шлях до комерційно вигідного виробництва легемоглобіну.

Наукові дані тепер підтверджують те, про що інженери-технологи вже давно здогадувалися: ультразвук — це не лише лабораторний інструмент – Це справжня «робоча конячка» промисловості. Для вилучення легемоглобіну з соєвих бобів ультразвукова обробка забезпечує ефективність, масштабованість та якість продукції в рамках єдиної платформи.

У міру подальшого розширення сектору рослинних харчових продуктів ультразвукова екстракція може стати основною технологією, яка нарешті зробить виробництво легемоглобіну швидшим, екологічнішим та економічно стійким.

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:

Проектування, виробництво та консалтинг – Якість зроблено в Німеччині

Ультразвукові апарати Hielscher добре відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність і простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові апарати в промислові об'єкти. З важкими умовами та вимогливими умовами легко справляються ультразвукові апарати Hielscher.

Hielscher Ultrasonics є сертифікованою компанією ISO і приділяє особливу увагу високопродуктивним ультразвуковим апаратам, які відрізняються найсучаснішими технологіями та зручністю для використання. Звичайно, ультразвукові апарати Hielscher відповідають вимогам CE та відповідають вимогам UL, CSA та RoHs.