Chiết xuất mycoprotein bằng siêu âm
Đáp ứng nhu cầu về các lựa chọn thực phẩm thay thế bền vững và bổ dưỡng, mycoprotein đã nổi lên như một thành phần mang tính cách mạng, có nguồn gốc từ nấm và chủ yếu được sử dụng để tạo ra các sản phẩm thay thế thịt, thường được gọi là “thịt giả”. Nguồn protein này mang đến một giải pháp đầy hứa hẹn cho nhu cầu ngày càng tăng về chế độ ăn dựa trên thực vật, cung cấp kết cấu phong phú giống thịt và giá trị dinh dưỡng cao. Để khai thác tiềm năng của mycoprotein, người ta sử dụng một kỹ thuật chiết xuất tiên tiến gọi là xử lý siêu âm bằng đầu dò. Phương pháp này tận dụng sức mạnh của sóng siêu âm để giải phóng mycoprotein từ tế bào nấm một cách hiệu quả, đảm bảo hiệu suất thu hồi protein cao trong thời gian xử lý ngắn đáng kể.
Chiết xuất mycoprotein bằng siêu âm
Quá trình chiết xuất mycoprotein bắt đầu bằng việc nuôi cấy các loài nấm ăn được, chẳng hạn như Fusarium venenatum, trong các thiết bị phản ứng sinh học được kiểm soát. Mycoprotein được bao bọc bên trong các tế bào nấm này, đòi hỏi một phương pháp chiết xuất mạnh để giải phóng nguồn protein có giá trị. Xử lý siêu âm bằng đầu dò nổi bật như một kỹ thuật lý tưởng nhờ khả năng phá vỡ tế bào mạnh mẽ. Trong quá trình này, siêu âm công suất tạo ra các lực xâm thực mạnh làm phá vỡ thành tế bào nấm, giải phóng hiệu quả các thành phần nội bào bao gồm protein, lipid và các chất dinh dưỡng khác. Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả chiết xuất mà còn đảm bảo duy trì tính toàn vẹn và các đặc tính chức năng của protein.
Việc ứng dụng sóng siêu âm trong chiết xuất mycoprotein mang lại một số ưu điểm đáng kể. Trước hết, phương pháp này đạt được sự đồng nhất hóa đồng đều, yếu tố rất quan trọng để phát triển nhiều loại sản phẩm thực phẩm với kết cấu và hương vị đa dạng. Dù dùng cho các sản phẩm mô phỏng thịt, đồ ăn nhẹ giàu protein hay các sản phẩm thay thế sữa không chứa sữa động vật, xử lý siêu âm giúp đảm bảo chất lượng ổn định của mycoprotein, biến nó thành một thành phần đa dụng trong ngành thực phẩm. Ngoài ra, thời gian xử lý nhanh của kỹ thuật này giúp tăng năng suất và giảm tiêu thụ năng lượng, phù hợp với các mục tiêu bền vững của ngành sản xuất thực phẩm hiện đại. Chiết xuất mycoprotein bằng siêu âm không chỉ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về protein có nguồn gốc thực vật mà còn mở đường cho các giải pháp thực phẩm sáng tạo và bổ dưỡng.
Máy đồng nhất hóa siêu âm UIP2000hdT (2kW) với thiết bị phản ứng theo mẻ được khuấy liên tục
Động học giải phóng protein từ Fusarium Venenatum bằng xử lý siêu âm kết hợp nghiền
nguồn: Prakash và cộng sự 2014
Nghiên cứu điển hình – Giải phóng mycoprotein bằng siêu âm
Prakash và cộng sự (2014) đã nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý siêu âm đến việc giải phóng mycoprotein từ Fusarium Venenatum. Họ đạt tốc độ giải phóng protein tối đa với 580μg mycoprotein được chiết xuất trong vòng 0,680 min.
Ảnh hưởng của phương pháp xử lý siêu âm kết hợp nghiền đến sự giải phóng protein của Fusarium venenatum
nguồn: Prakash và cộng sự 2014
- Hiệu suất thu hồi cao / chiết xuất hoàn toàn
- Chất lượng cao
- Nhanh chóng
- Nhẹ nhàng, không dùng nhiệt
- Có thể kiểm soát chính xác
- Hiệu quả về chi phí
- Vận hành đơn giản và an toàn
Mycoprotein
Mycoprotein là một loại protein đơn bào có trong nấm. Với hàm lượng protein và chất xơ cao, mycoprotein được xem là nguồn cung cấp các axit amin có giá trị dinh dưỡng, lành mạnh và bền vững. Mycoprotein thường chứa khoảng 45% protein và 25% chất xơ tính theo khối lượng khô. Mycoprotein giàu các axit amin thiết yếu và với thành phần chứa khoảng 41% protein tổng số, có hàm lượng protein tương tự tảo xoắn spirulina. Điều này khiến mycoprotein trở thành một nguồn protein đáng quan tâm đối với người ăn chay và người ăn thuần chay. Mycoprotein rất giàu chất xơ. Thành phần chất xơ của nó bao gồm khoảng một phần ba chitin (N-acetylglucosamine) và hai phần ba β-glucan (1,3-glucan và 1,6-glucan). Với hàm lượng protein và chất xơ cao, mycoprotein là một nguồn thực phẩm lành mạnh và bền vững.
(xem Finnigan và cộng sự 2019)
Chiết xuất bằng siêu âm – Nguyên lý hoạt động và lợi ích
Chiết xuất bằng siêu âm dựa trên hiện tượng xâm thực âm học (siêu âm). Khi sóng siêu âm mạnh được truyền vào chất lỏng hoặc huyền phù, các chu kỳ áp suất cao và áp suất thấp luân phiên nén và giãn chất lỏng, tạo ra các bọt chân không cực nhỏ trong môi trường. Các bọt chân không này lớn dần qua nhiều chu kỳ áp suất cao/áp suất thấp cho đến khi bọt khí không thể hấp thụ thêm năng lượng. Tại thời điểm đạt kích thước lớn nhất, bọt sụp đổ dữ dội trong một chu kỳ áp suất cao. Trong quá trình bọt sụp đổ, các điều kiện cực đoan xuất hiện cục bộ, chẳng hạn như nhiệt độ và áp suất rất cao, các chênh lệch áp suất và nhiệt độ tương ứng, cùng với các tia chất lỏng có vận tốc lên đến 280m/sec. Những lực mạnh này đục thủng và phá vỡ thành tế bào, đồng thời thúc đẩy quá trình truyền khối giữa bên trong tế bào và chất lỏng xung quanh. Các vật chất nội bào như protein, lipid và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác được chuyển vào chất lỏng, từ đó có thể dễ dàng được tách ra để thực hiện các công đoạn xử lý tiếp theo.
Lợi ích của chiết xuất mycoprotein bằng siêu âm
Chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (UAE) là một kỹ thuật có hiệu quả cao để giải phóng và phân lập các vật chất nội bào như protein, lipid và các chất có hoạt tính sinh học (ví dụ: vitamin và polyphenol). Xử lý siêu âm là một biện pháp tăng cường quá trình, giúp tăng truyền khối giữa bên trong tế bào và chất lỏng. Chiết xuất bằng siêu âm mang lại hiệu suất thu hồi cao hơn, rút ngắn thời gian xử lý, nâng cao chất lượng dịch chiết, đồng thời giảm chi phí xử lý và mức tiêu thụ năng lượng.
Máy đồng nhất hóa siêu âm dùng trong chế biến mycoprotein
Các thiết bị phá vỡ tế bào và chiết xuất bằng siêu âm là những công cụ đã được sử dụng rộng rãi tại các cơ sở chế biến thực phẩm. Tạo ra lực cắt cao nhờ hiện tượng xâm thực, các máy siêu âm được sử dụng để phân lập các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật và đồng nhất hóa hai hoặc nhiều pha thành một hỗn hợp đồng nhất.
Hielscher Ultrasonics cung cấp danh mục đa dạng các máy siêu âm hiệu suất cao, từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.
Các máy siêu âm công nghiệp của Hielscher có thể tạo ra biên độ rất cao. Có thể dễ dàng duy trì biên độ lên đến 200µm khi vận hành liên tục 24/7. Đối với các biên độ cao hơn nữa, có sẵn các đầu siêu âm được thiết kế theo yêu cầu. Độ bền chắc của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong các môi trường khắc nghiệt.
Chuẩn hóa quy trình với Hielscher Ultrasonics
Các dịch chiết được sử dụng trong thực phẩm hoặc dược phẩm cần được sản xuất theo Thực hành sản xuất tốt (GMP) và các thông số kỹ thuật xử lý đã được chuẩn hóa. Máy siêu âm kỹ thuật số của Hielscher Ultrasonics được trang bị phần mềm thông minh, giúp dễ dàng thiết lập và kiểm soát chính xác quá trình xử lý siêu âm. Chức năng ghi dữ liệu tự động ghi tất cả các thông số của quá trình siêu âm, chẳng hạn như năng lượng siêu âm (năng lượng tổng và năng lượng thuần), biên độ, nhiệt độ, áp suất (khi lắp cảm biến nhiệt độ và áp suất), kèm dấu ngày giờ vào thẻ SD tích hợp. Điều này cho phép bạn rà soát từng lô đã xử lý bằng siêu âm. Đồng thời, khả năng tái lập và chất lượng sản phẩm luôn ở mức cao được đảm bảo.
Bảng dưới đây cung cấp thông tin tham khảo về năng lực xử lý gần đúng của các máy siêu âm của chúng tôi:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị được khuyến nghị |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200mL/min | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000hdT |
| không áp dụng | 10 đến 100L/min | UIP16000 |
| không áp dụng | lớn hơn | cụm thiết bị UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy đặt câu hỏi cho chúng tôi!
Máy đồng nhất hóa siêu âm công suất cao ở các quy mô từ phòng thí nghiệm đến thí điểm và công nghiệp .
Những thông tin đáng biết
Mycoprotein là gì?
Mycoprotein là một loại được gọi là protein đơn bào, nghĩa là có nguồn gốc từ một sinh vật đơn bào. Đối với mycoprotein, sinh vật đơn bào đó là nấm. Vì vậy, mycoprotein còn được gọi là protein nấm. Âm tiết “myco” bắt nguồn từ từ “mykes” trong tiếng Hy Lạp, có nghĩa là nấm.
Trong sản xuất mycoprotein, Fusarium venenatum là loài nấm thường được sử dụng. Đây là một loài vi nấm thuộc chi Fusarium và có hàm lượng protein cao.
Để sản xuất mycoprotein thương mại, bào tử nấm được nuôi cấy và lên men trong môi trường dinh dưỡng chứa glucose và các chất dinh dưỡng khác. Các bước xử lý tiếp theo bao gồm hấp, làm lạnh và đông lạnh sinh khối nấm đã được giảm hàm lượng RNA. Cuối cùng, thu được một khối giàu protein và chất xơ, có thể được chế biến thành nhiều sản phẩm thực phẩm khác nhau như các sản phẩm thay thế thịt hoặc phụ gia thực phẩm. Mycoprotein chủ yếu được sử dụng để sản xuất các sản phẩm được gọi là “thịt giả”, tức là các sản phẩm thay thế thịt hoặc mô phỏng thịt.
Mycoprotein được sản xuất như thế nào?
Mycoprotein được sản xuất bằng cách lên men một loài nấm cụ thể, thường là Fusarium venenatum, trong các thiết bị phản ứng sinh học lớn, nơi nấm sinh trưởng và nhân lên. Sau đó, sinh khối nấm được thu hoạch và mycoprotein được chiết xuất bằng các phương pháp như xử lý siêu âm bằng đầu dò để phá vỡ thành tế bào và giải phóng protein, rồi tiếp tục chế biến protein này thành nhiều sản phẩm thực phẩm khác nhau.
Mycoprotein có những ưu điểm gì?
Mycoprotein mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm việc là một nguồn thực phẩm giàu protein, ít chất béo và ít cholesterol, khiến nó trở thành một lựa chọn thay thế thịt lành mạnh. Mycoprotein giàu chất xơ thực phẩm, giúp kiểm soát cân nặng và hỗ trợ phát triển cơ bắp. Ngoài ra, việc sản xuất mycoprotein có tác động đến môi trường thấp hơn so với sản xuất thịt truyền thống, cần ít đất và nước hơn, đồng thời phát thải ít khí nhà kính hơn. Mycoprotein còn là một thành phần đa dụng để tạo ra nhiều loại sản phẩm thay thế thịt, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về chế độ ăn dựa trên thực vật.
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- Prakash P.; Namasivayam S.K.R. (2014): Evaluation of Protein Release Rate from Mycoprotein – Fusarium Venenatum by Cell Disruption Method. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Vol 6, Issue 7, 2014. 491-493.
- Wan M. F. B. W. Nawawi, Mitchell Jones, Richard J. Murphy, Koon-Yang Lee, Eero Kontturi, Alexander Bismarck (2020): Nanomaterials Derived from Fungal Sources – Is It the New Hype? Biomacromolecules 21, 2020. 30-55.
- J. Lonchamp, M. Akintoye, P. S. Clegg, S. R. Euston (2020): Sonicated extracts from the Quorn fermentation co-product as oil-lowering emulsifiers and foaming agents. European Food Research and Technology (2020) 246:767–780.
- Tim JA Finnigan, Benjamin T Wall, Peter J Wilde, Francis B Stephens, Steve L Taylor, Marjorie R Freedman (2019): Mycoprotein: The Future of Nutritious Nonmeat Protein, a Symposium Review. Current Developments in Nutrition, June 2019.