Cải thiện sản xuất protein côn trùng bằng siêu âm

Côn trùng là một nguồn bền vững, dễ trồng để cung cấp protein và lipid dinh dưỡng chất lượng cao. Để tách protein và lipid khỏi côn trùng, chiết xuất siêu âm được sử dụng như một công nghệ hiệu quả cao và đáng tin cậy. Siêu âm đã được chứng minh là có tốc độ chiết xuất cao, năng suất protein và lipid cao, và xử lý nhanh chóng các thành phần côn trùng chất lượng cao.

Tại sao chiết xuất protein côn trùng bằng siêu âm Power?

Chiết xuất protein côn trùng thường được coi là có chất lượng cao hơn bột côn trùng vì nó chứa tỷ lệ protein cao hơn và tỷ lệ các vật liệu không mong muốn khác thấp hơn như chitin và chất béo.
Bột côn trùng thường được làm bằng cách nghiền toàn bộ côn trùng thành bột, có thể chứa một lượng đáng kể các vật liệu khó tiêu như chitin, bộ xương ngoài và các thành phần không bổ dưỡng khác. Ngược lại, chiết xuất protein côn trùng thường được tạo ra bằng cách chiết xuất protein từ côn trùng, dẫn đến sản phẩm protein tinh khiết và đậm đặc hơn. Chiết xuất siêu âm đã được chứng minh là một kỹ thuật sản xuất protein côn trùng chất lượng cao hiệu quả.
Nồng độ protein cao hơn trong chiết xuất protein côn trùng có nghĩa là nó có thể cung cấp nhiều protein hơn mỗi gam so với bột côn trùng, làm cho nó trở thành một nguồn protein hiệu quả hơn. Ngoài ra, việc loại bỏ các thành phần không bổ dưỡng có thể làm cho chiết xuất protein côn trùng dễ tiêu hóa hơn và có thể làm giảm nguy cơ các vấn đề về tiêu hóa ở động vật và con người tiêu thụ nó.
Hơn nữa, chiết xuất protein côn trùng có thể có hương vị và mùi nhẹ hơn so với bột côn trùng, khiến nó trở nên hấp dẫn hơn đối với người tiêu dùng. Nó cũng có một ứng dụng linh hoạt hơn, vì nó có thể được sử dụng như một thành phần trong nhiều loại thực phẩm và sản phẩm thức ăn chăn nuôi.
 

Chiết xuất siêu âm protein côn trùng

Chiết xuất siêu âm có thể dễ dàng thực hiện vào chế biến bột côn trùng thông thường và cho phép nâng cấp lên sản phẩm cuối cùng. Protein côn trùng chiết xuất siêu âm có chất lượng vượt trội so với bột côn trùng mang lại giá trị dinh dưỡng cao hơn, hương vị được cải thiện và chức năng tốt hơn.

Giao thức chung để chiết xuất protein côn trùng bằng máy siêu âm kiểu đầu dò

Giao thức chung để chiết xuất protein cấp thực phẩm từ ấu trùng ruồi lính bằng đầu dò siêu âm:
Vật liệu và thiết bị:

• Ấu trùng ruồi lính hoặc các loài côn trùng khác như ấu trùng giun bột (Tenebrio molitor), dế trưởng thành (Gryllus bimaculatus) và nhộng tằm (Bombyx mori) – nuôi cấy và thu hoạch trước đó
• Ultrasonicator loại thăm dò
• Máy xay sinh tố hoặc máy xay thực phẩm
• Nước cất có chứa 9,46 mM axit ascorbic hoặc dung môi khác được lựa chọn
• máy ly tâm
• Hộp thủy tinh hoặc nhựa
• Giấy lọc hoặc bộ lọc lưới

Hướng dẫn từng bước để chiết xuất protein côn trùng

1. Chuẩn bị ấu trùng côn trùng:
   • Thu hoạch ấu trùng ruồi lính từ hệ thống chăn nuôi.
   • Rửa kỹ ấu trùng bằng nước cất để loại bỏ các mảnh vụn hoặc tạp chất.
   • Đông lạnh ấu trùng ở -20°C hoặc thấp hơn để vô hiệu hóa các enzym và duy trì chất lượng protein.
2. Gián đoạn ấu trùng:
   • Rã đông ấu trùng đông lạnh và chuyển chúng vào máy xay sinh tố hoặc máy xay thực phẩm.
   • Thêm một thể tích nước cất hoặc dung dịch đệm thích hợp để đạt được nồng độ protein mong muốn (ví dụ: 10% w? v).
   • Trộn hoặc xử lý ấu trùng cho đến khi thu được bùn đồng nhất.
   • Chuyển bùn vào hộp thủy tinh hoặc nhựa.
3. Khử mỡ (tùy chọn):
   • Khử mỡ bột côn trùng là một bước tùy chọn giúp tăng năng suất và chất lượng protein. Hàm lượng chất béo trong bột côn trùng được giảm thông qua xử lý hexan. Nhìn chung, đối với hầu hết các chiết xuất protein côn trùng cho con người, nên tẩy mỡ để nâng cao chất lượng protein. Quá trình khử mỡ hexan thông thường tốn thời gian. Siêu âm có thể đẩy nhanh quá trình khử mỡ của bột côn trùng đáng kể!
4. Siêu âm:
   • Nhúng đầu dò của máy siêu âm, ví dụ: UIP2000hdT, vào bùn ấu trùng.
   • Đặt các thông số ultrasonicator, ví dụ, 100% biên độ và thời gian sonication phù hợp với khối lượng và bùn.
   • Áp dụng sóng siêu âm cho bùn ấu trùng trong khi duy trì nhiệt độ ổn định để tránh biến tính protein.
   • Quá trình siêu âm giúp phá vỡ các tế bào và giải phóng protein khỏi ấu trùng.
   • Theo dõi nhiệt độ trong quá trình siêu âm. Máy siêu âm Hielscher được trang bị cảm biến nhiệt độ và điều khiển nhiệt độ.
5. Ly tâm:
   • Sau khi siêu âm, chuyển bùn ấu trùng được siêu âm vào ống ly tâm.
   • Ly tâm các ống với tốc độ và thời gian thích hợp để tách phần nổi có chứa protein khỏi các mảnh vụn rắn và các tế bào không bị vỡ.
   • Thu thập phần nổi có chứa các protein đã chiết xuất và chuyển nó vào một thùng sạch.
   • Tùy chọn, lặp lại bước ly tâm nếu cần để loại bỏ bất kỳ hạt rắn nào còn sót lại. Ngoài ra, lọc có thể được sử dụng như một kỹ thuật tách protein.
6. Phân tích và bảo quản protein:
   • Thực hiện phân tích protein để đánh giá chất lượng và thành phần của protein chiết xuất.
7. Bộ nhớ:
   • Bảo quản các protein chiết xuất trong các thùng chứa thích hợp ở nơi khô ráo, thoáng mát.

 
Côn trùng làm nguồn thức ăn: Insects such as crickets, worms, flies and larvae are rich in proteins. In order to fulfil the growing demand for high-quality proteins, insects have got valued as a healthy, sustainable, and environmental-friendly protein source, which is used for human food, pet food and livestock feed. Insects are ectothermic (which means they are cold-blooded and do not waste energy to produce heat to increase their body temperature), they do not require a lot of space, and they can be fed using waste as growth substrate. This makes insect proteins and lipids a promising food source, which can help to fill the “protein gap”, which has to be overcome to feed a rising world population and its demand for high-quality nutrients, especially protein.
Nuôi côn trùng: Insects are bred on insect farms, where they are grown in containers or reactors. With the advantage of being fast growing organisms, they require relatively low care, can be fed with organic waste, and are quickly cultivated to harvest size or ripeness. Especially fly larvae, mealworms and crickets are easy to breed. Regarding efficiency, the larvae of the black soldier fly is recognized for its excellent transformation of organic waste into high-quality protein. this is why the black soldier fly is also known as “queen of waste transformation” under insect farmers.
 
Các bước chế biến bột côn trùng: Khi côn trùng đã đạt đến kích thước hoặc sân vận động mục tiêu của chúng, chúng sẽ được thu hoạch. Điều này có nghĩa là chúng đã sẵn sàng để được chế biến thành nguyên liệu thực phẩm. Trước khi chế biến, côn trùng được rửa sạch trong nước, sàng và bảo quản sống ở nhiệt độ 4°C trong khoảng một ngày mà không cần thức ăn.
Sau đó, côn trùng được nấu chín, sau đó làm khô bằng không khí rất nóng hoặc bằng cách đun nóng chúng trong thùng chứa. Xử lý nhiệt cũng cần thiết để tiêu diệt vi khuẩn. Cuối cùng, côn trùng được xay thành bột côn trùng khô (còn được gọi là bột côn trùng). Bột côn trùng có thể được sử dụng như một thành phần thực phẩm hoặc phụ gia trong thức ăn chăn nuôi. Nhưng để tinh chế và nâng cấp bột côn trùng, các thành phần có giá trị nhất, tức là protein và lipid, được chiết xuất. Đặc biệt đạm côn trùng nguyên chất được đánh giá là thành phần dinh dưỡng cao, được sử dụng trong thanh protein, bột đạm và làm phụ gia vào nhiều sản phẩm thực phẩm như bánh nướng, khoai tây chiên, bánh quy giòn...
 
Sử dụng máy chiết kiểu đầu dò siêu âm để sản xuất protein côn trùng chất lượng cao!
 
Chiết xuất siêu âm protein chất lượng cao từ côn trùng:
Chiết xuất siêu âm được sử dụng để sản xuất bột protein, chất thủy phân và protein phân lập từ nhiều dạng côn trùng, bao gồm ruồi, giun, bọ, dế và ấu trùng. Bằng cách chiết xuất protein chất lượng cao từ bột côn trùng, siêu âm tạo ra các thành phần thực phẩm chức năng với thành phần dinh dưỡng vượt trội.

Ưu điểm của chiết xuất protein siêu âm từ côn trùng

Siêu âm được áp dụng rộng rãi để chiết xuất và xử lý protein từ các nguồn khác nhau như thực vật (ví dụ: từ đậu nành, gạo, hạt cải dầu, hướng dương, hạt bí ngô, v.v.), sữa (ví dụ: whey protein cô đặc (WPC), whey protein, chất giữ lại protein sữa, canxi caseinate), tảo (ví dụ: rong biển), hải sản (ví dụ: phụ phẩm cá và chất thải hải sản) và côn trùng (ví dụ: giun, ấu trùng, ruồi, giòi, bọ cánh cứng, dế, gián, v.v.).
Là một công nghệ chiết xuất hiệu quả cao và xanh, chiết xuất siêu âm protein côn trùng đã được tìm thấy vị trí của nó trong sản xuất bột protein côn trùng, thủy phân và phân lập. Do độ tin cậy của quy trình cao, độ lặp lại và mở rộng tuyến tính, siêu âm được sử dụng để chiết xuất protein từ côn trùng, để sửa đổi cấu trúc protein và cải thiện các tính chất hóa lý của protein.
Ví dụ, Mintha et al. (2020) đã áp dụng khai thác siêu âm cho ấu trùng ruồi lính đen (H. illucens). Họ báo cáo rằng sonication cải thiện cấu trúc protein, thay đổi chức năng protein và do đó có lợi cho việc sản xuất protein H. illucens? thủy phân. Đặc biệt, tiềm năng zeta, khả năng phân tán và giá trị thiol đã được tăng lên bằng siêu âm. Hơn nữa, độ đục và kích thước hạt của protein giảm sau khi sonication. Ultrasonication làm tăng đáng kể độ nhẹ (L *) của protein cô lập bởi x ̄ 7,46% so với kiểm soát không sonicated.

Máy siêu âm hiệu suất cao để chế biến protein côn trùng

Chiết xuất và đồng nhất siêu âm là một công nghệ xử lý đáng tin cậy, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình sản xuất protein côn trùng chất lượng cao. Danh mục siêu âm Hielscher bao gồm đầy đủ các phạm vi từ máy siêu âm phòng thí nghiệm nhỏ gọn đến hệ thống chiết xuất công nghiệp. Qua đó, chúng tôi tại Hielscher có thể cung cấp cho bạn máy siêu âm phù hợp nhất cho năng lực quy trình dự kiến của bạn. Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm lâu năm của chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn từ các thử nghiệm khả thi và tối ưu hóa quy trình đến việc lắp đặt hệ thống siêu âm của bạn ở cấp độ sản xuất cuối cùng.
Dấu chân nhỏ của máy chiết siêu âm của chúng tôi cũng như tính linh hoạt của chúng trong các tùy chọn lắp đặt khiến chúng phù hợp ngay cả với các cơ sở chế biến protein côn trùng trong không gian nhỏ. Bộ xử lý siêu âm được lắp đặt trên toàn thế giới trong các cơ sở sản xuất thực phẩm và bổ sung dinh dưỡng cũng như để sản xuất thức ăn chăn nuôi và gia súc. Hơn nữa, máy trộn cắt cao siêu âm là lý tưởng để tạo ra protein côn trùng thành các sản phẩm thực phẩm của con người cũng như thành thức ăn cho vật nuôi đi kèm và thức ăn gia súc cho động vật trang trại.

Hielscher Siêu âm – Thiết bị khai thác tinh vi

Danh mục sản phẩm Hielscher Ultrasonics bao gồm đầy đủ các loại máy vắt siêu âm hiệu suất cao từ quy mô nhỏ đến lớn. Các phụ kiện bổ sung cho phép dễ dàng lắp ráp cấu hình thiết bị siêu âm phù hợp nhất cho quy trình protein côn trùng của bạn. Thiết lập siêu âm tối ưu phụ thuộc vào công suất, khối lượng, nguyên liệu thô, quy trình hàng loạt hoặc nội tuyến và thời gian dự kiến.

Chiết xuất côn trùng siêu âm – Xử lý hàng loạt và nội tuyến

Máy siêu âm Hielscher có thể được sử dụng để xử lý hàng loạt và liên tục. Xử lý hàng loạt siêu âm là lý tưởng để kiểm tra quy trình, tối ưu hóa và mức sản xuất quy mô vừa và nhỏ. Đối với việc sản xuất một khối lượng lớn protein côn trùng, quá trình xử lý nội tuyến có thể thuận lợi hơn. Mặc dù việc phân lô chỉ yêu cầu một thiết lập rất đơn giản, nhưng nó tốn nhiều thời gian và công sức hơn. Quy trình trộn nội tuyến liên tục đòi hỏi thiết lập phức tạp – bao gồm một máy bơm, ống mềm hoặc đường ống và bể chứa -, nhưng nó hiệu quả hơn, nhanh hơn và đòi hỏi ít lao động hơn đáng kể. Hielscher Ultrasonics có thiết lập chiết phù hợp nhất cho khối lượng chiết xuất và mục tiêu quy trình của bạn.

Máy vắt siêu âm cho mọi công suất sản phẩm

Phạm vi sản phẩm Hielscher Ultrasonics bao gồm toàn bộ phổ của bộ vi xử lý siêu âm từ ultrasonicators phòng thí nghiệm nhỏ gọn trên băng ghế dự bị và hệ thống thí điểm để bộ vi xử lý siêu âm hoàn toàn công nghiệp với khả năng xử lý tải trọng xe tải mỗi giờ. Phạm vi sản phẩm đầy đủ cho phép chúng tôi cung cấp cho bạn máy vắt siêu âm phù hợp nhất cho nguyên liệu thô, năng lực xử lý và mục tiêu sản xuất của bạn.
Hệ thống để bàn siêu âm là lý tưởng cho các thử nghiệm khả thi và tối ưu hóa quá trình. Mở rộng quy mô tuyến tính dựa trên các thông số quy trình đã thiết lập giúp dễ dàng tăng công suất xử lý từ các lô nhỏ hơn sang sản xuất thương mại hoàn toàn. Up-scaling có thể được thực hiện bằng cách cài đặt một đơn vị vắt siêu âm mạnh mẽ hơn hoặc cụm một số ultrasonicators song song. Với UIP16000, Hielscher cung cấp máy vắt siêu âm mạnh nhất trên toàn thế giới.

Biên độ có thể kiểm soát chính xác cho kết quả tối ưu

Tất cả các máy siêu âm Hielscher đều có thể điều khiển chính xác và do đó ngựa làm việc đáng tin cậy trong sản xuất. Biên độ là một trong những thông số quy trình quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả và hiệu quả của việc chiết xuất chất dinh dưỡng bằng sóng siêu âm từ côn trùng.
Vật liệu côn trùng như ấu trùng và ruồi yêu cầu siêu âm nhẹ hơn và cài đặt biên độ thấp hơn, trong khi dế và côn trùng có vỏ bộ xương ngoài dày yêu cầu siêu âm ở biên độ cao hơn để giải phóng các chất dinh dưỡng mục tiêu. Tất cả các bộ vi xử lý Hielscher Ultrasonics đều cho phép thiết lập chính xác biên độ. Sonotrodes và còi tăng cường là phụ kiện cho phép sửa đổi biên độ trong phạm vi rộng hơn nữa. Bộ xử lý siêu âm công nghiệp Hielscher có thể cung cấp biên độ rất cao và cung cấp cường độ siêu âm cần thiết cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7.
Cài đặt biên độ chính xác và giám sát vĩnh viễn các thông số quá trình siêu âm thông qua phần mềm thông minh cung cấp cho bạn khả năng xử lý hạt giống của bạn với các điều kiện siêu âm hiệu quả nhất. Sonication tối ưu cho kết quả khai thác tốt nhất!
Tính mạnh mẽ của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng và trong môi trường đòi hỏi khắt khe. Điều này làm cho thiết bị siêu âm Hielscher trở thành một công cụ làm việc đáng tin cậy đáp ứng các yêu cầu chiết xuất của bạn.

Kiểm tra quy trình dễ dàng, không rủi ro

Các quy trình siêu âm có thể được chia tỷ lệ hoàn toàn tuyến tính. Điều này có nghĩa là mọi kết quả mà bạn đạt được bằng cách sử dụng máy siêu âm phòng thí nghiệm hoặc máy siêu âm để bàn, có thể được mở rộng thành cùng một đầu ra bằng cách sử dụng các thông số quy trình giống hệt nhau. Điều này làm cho siêu âm lý tưởng để kiểm tra tính khả thi không có rủi ro, tối ưu hóa quy trình và triển khai tiếp theo vào sản xuất thương mại. Liên hệ với chúng tôi để tìm hiểu cách siêu âm có thể làm tăng sản xuất protein côn trùng của bạn!

Chất lượng cao nhất – Được thiết kế và sản xuất tại Đức

Là một doanh nghiệp gia đình và do gia đình điều hành, Hielscher ưu tiên các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất cho bộ xử lý siêu âm của mình. Tất cả các máy siêu âm đều được thiết kế, sản xuất và thử nghiệm kỹ lưỡng tại trụ sở chính của chúng tôi ở Teltow gần Berlin, Đức. Độ bền và độ tin cậy của thiết bị siêu âm Hielscher làm cho nó trở thành một con ngựa làm việc trong sản xuất của bạn. Hoạt động 24/7 dưới đầy tải và trong môi trường khắt khe là một đặc điểm tự nhiên của máy trộn hiệu suất cao Hielscher.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: