Khai thác protein bèo tấm

Bèo tấm (Lemna minor) là một loại cây thủy sinh phát triển nhanh giàu protein và các hợp chất dinh dưỡng khác. Khai thác siêu âm được sử dụng như một công nghệ chế biến hiệu quả cao và đáng tin cậy để giải phóng protein, lipid và chất dinh dưỡng thực vật từ bèo tấm. Sonication cho phép xử lý đơn giản và nhanh chóng bèo tấm cho các sản phẩm cấp thực phẩm.

Bèo tấm cho mục đích dinh dưỡng

Bèo tấm (chi Lemna), một loài thực vật thủy sinh có hoa, là loài thực vật có hoa nhỏ nhất được biết đến. Còn được gọi là Wolffia, đậu lăng nước, hoặc ống kính nước, bèo tấm mọc trong môi trường nước ngọt và có thể được tìm thấy trên toàn thế giới. Trong chi bèo tấm, nhiều loài khác nhau như Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella và Wolffia được biết đến. Kể từ khi nhà máy Lemna có khả năng tăng trưởng nhanh chóng có thể tăng gấp đôi kích thước hàng ngày, bèo tấm đã thu hút sự quan tâm từ các nhà khoa học và kỹ sư thực phẩm làm việc trong lĩnh vực dinh dưỡng, an ninh lương thực và thực phẩm chức năng. Ở các vùng của Đông Nam Á, bèo tấm được biết đến từ lâu với mật độ dinh dưỡng và được biết đến với biệt danh “thịt viên rau” do hàm lượng protein cao (hơn 45% khối lượng khô). Bèo tấm cung cấp hồ sơ protein hoàn chỉnh (như trứng gà mái), chứa tất cả chín axit amin thiết yếu và sáu axit amin có điều kiện.

Lipid và protein từ bèo tấm

Bèo tấm chứa 20–35% protein, 4–7% chất béo và 4–10% tinh bột cho mỗi trọng lượng khô. Thật thú vị, sự phân bố axit amin trong bèo tấm gần với khuyến nghị của WHO, ví dụ: 4,8% lysine, 2,7% methionine và cystein, và 7,7% phenylalanine và tyrosine. Hàm lượng axit béo không bão hòa đa là từ 48 đến 71% và hàm lượng axit béo n3 cao dẫn đến tỷ lệ n6 / n3 thuận lợi là 0,5 hoặc ít hơn. (Appenroth et al. 2017)

Hình ảnh SEM của mẫu bèo tấm: Hàng trên hiển thị các ô còn nguyên vẹn của các mẫu đối chứng bèo tấm
Hàng dưới cho thấy các mẫu bèo tấm được chiết xuất bằng cách sử dụng UP400ST sonicator. Các tế bào cho thấy sự cố cơ học rõ ràng do sonication.
Nghiên cứu và hình ảnh: ©2023 Inguanez et. Al.

Khai thác siêu âm của bèo tấm

Khai thác siêu âm được sử dụng để chiết xuất các hợp chất bèo tấm, đặc biệt là protein và lipid làm sản phẩm thực phẩm. Bột protein Lemna và lipid Lemna được giải phóng và phân lập hiệu quả từ cây bèo thủy sinh.

Làm thế nào là sonication được áp dụng cho khai thác bèo tấm?

Sau khi thu hoạch Lemna, lượng nước dư thừa được loại bỏ (ví dụ: bằng cách ly tâm). Đối với khai thác siêu âm, bùn giàu sinh khối (tức là dày đặc Lemna) là thích hợp hơn vì nó làm cho quá trình siêu âm hiệu quả hơn. Bùn bèo tấm có thể bao gồm bèo tấm và nước hoặc một dung môi khác được lựa chọn. Bùn này được đưa vào lò phản ứng siêu âm, nơi cavitation âm thanh phá vỡ ma trận tế bào và giải phóng các hợp chất nội bào vào môi trường chiết xuất dựa trên nước hoặc dung môi.

Chọn dung môi chiết xuất của bạn

Khai thác siêu âm tương thích với (gần như) bất kỳ loại dung môi. Trong môi trường nghiên cứu, các hợp chất bèo tấm đã được chiết xuất bằng cách sử dụng các dung môi như ethanol dung môi phân cực cũng như các hỗn hợp dung môi không phân cực khác nhau bao gồm metanol-ethanol, chloroform-ethanol, hexane-ethanol, diethyl ether-ethanol, ether-ethanol dầu mỏ ở tỷ lệ thể tích khác nhau.
Dung môi phù hợp kết hợp với ultrasonication tăng cường giải phóng phyto-nutrient của sinh khối bèo tấm. Ultrasonication đồng nhất và phá vỡ cấu trúc tế bào thực vật dẫn đến sự gián đoạn và tan rã tế bào. Khai thác siêu âm được sử dụng rộng rãi để sản xuất chiết xuất thực vật, nấm và tảo.

Cơ chế khai thác siêu âm

Siêu âm điện kết hợp với chất lỏng hoặc bùn dẫn đến các hiệu ứng cường độ cao năng lượng như xâm thực âm thanh, cắt và rung. Những hiệu ứng của siêu âm điện được áp dụng thành công để làm tan rã và phá hủy cấu trúc tế bào. Ngoài ra, sonication phá vỡ các liên kết phân tử của lipid, protein và carbohydrate để các chất dinh dưỡng đa lượng và hóa chất phyto được giải phóng khỏi bên trong tế bào của nguyên liệu thực vật, ví dụ như bèo tấm. Qua đó, ultrasonication tăng cường và rút ngắn việc khai thác đáng kể.

Máy chiết xuất siêu âm cho protein bèo tấm và lipid

Hệ thống khai thác siêu âm hiệu suất cao từ Hielscher Ultrasonics được sử dụng trên toàn thế giới trên R&D, mức sản xuất nhỏ, vừa và hoàn toàn thương mại. Máy vắt siêu âm hiệu suất cao tăng cường quá trình khai thác và tăng năng suất và hiệu quả tổng thể của sản xuất chiết xuất chất lượng cao. Hielscher Ultrasonics cung cấp thiết bị khai thác cho bất kỳ khối lượng / công suất quá trình. Có kinh nghiệm trong khai thác thực vật trong hơn 25 năm, Hielscher Ultrasonics là đối tác đáng tin cậy của bạn cho khai thác siêu âm hiệu suất cao!