Экстракция подсолнечного белка с применением ультразвукового излучения

Подсолнечный шрот является перспективным источником белка, который может применяться как пищевой ингредиент в рецептурах мясных, мучных и кондитерских изделий. Для выделения подсолнечного белка традиционно применяется технология щелочной экстракции, но ее эффективность может быть повышена с помощью физических методов: ультразвукового и микроволнового излучения, экстракции при повышенном давлении и других. Данная статья посвящена применению ультразвуковой обработки с целью повышения эффективности экстракции белка из обезжиренного растительного материала: из белковой фракции подсолнечного шрота и из подсолнечного шрота. Подготовку опытных проб к экстракции белка проводили с применением обработки опытных проб в ультразвуковой ванне в течение 15 минут при частоте 40 герц при температуре 24-28° С. Контрольную пробу такой предварительной обработке не подвергали. Затем из сырья выделяли белок методом щелочной экстракции с последующим изоэлектрическим осаждением. Показана возможность получения белкового продукта с более высоким содержанием сырого протеина (93,66% на сухое вещество) по сравнению с контрольным образцом. Определен массовый выход белка, составивший 64% от его содержания в сырье. Показано влияние ультразвуковой обработки на эффективность экстракции белка из сырья с различным содержанием сырого протеина. Результаты исследования показывают целесообразность применения ультразвука в получении белка подсолнечника. В частности, содержание сырого протеина в белковой пасте с помощью ультразвуковой обработки было повышено на 8,23% по сравнению с контрольной пробой. Сопоставление полученных результатов показало их соответствие с результатами других исследований. При этом существует лишь небольшое количество исследований, посвященных применению ультразвука при экстракции продуктов переработки подсолнечника.

1. Stepycheva N.V., Makarov S.V., Kucherenko P.N. Secondary material resources of oil-producing plants. Russ J Gen Chem. 2021; 82: 969-976.

2. Li J., Wang W., Xu W. et al. Evaluation of multiscale mechanisms of ultrasound-assisted extraction from porous plant materials: Experiment and modeling on this intensified process. Food Research International. 2024; 182: Article 114034.

3. Kleekayai T., Khalesi M., Amigo-Benavent M. et al. Enzyme-Assisted Extraction of Plant Proteins. In: Hernández-Álvarez A.J., Mondor M., Nosworthy M.G. Green Protein Processing Technologies from Plants. Springer, Cham; 2023.

4. Jahan K., Ashfaq A., Younis K. et al. A review of the effects of ultrasound-assisted extraction factors on plant protein yield and functional properties. Food Measure. 2022; 16: 2875-2883.

5. Navaf M., Sunooj K.V., Aaliya B. et al. Contemporary insights into the extraction, functional properties, and therapeutic applications of plant proteins. Journal of Agriculture and Food Research. 2023; 14: Article 100861.

6. Sorita G.D., Leimann F.V., Ferreira S.R.S. Phenolic Fraction from Peanut (Arachis hypogaea L.) By-product: Innovative Extraction Techniques and New Encapsulation Trends for Its Valorization. Food Bioprocess Technol. 2023; 16: 726-748.

7. Shen L., Pang S., Zhong M. et al. A comprehensive review of ultrasonic assisted extraction (UAE) for bioactive components: Principles, advantages, equipment, and combined technologies. Ultrasonics Sonochemistry. 2023; 101: Article 106646.

8. Kamal H., Ali A., Manickam S. et al. Impact of cavitation on the structure and functional quality of extracted protein from food sources – An overview. Food Chemistry. 2023; 407: Article 135071.

9. Hadidi M., Aghababaei F., McClements D.J. Enhanced alkaline extraction techniques for isolating and modifying plant-based proteins. Food Hydrocolloids. 2023; 145: Article 109132.

10. Friolli M.P.S., Silva E.K., Napoli D.C.S. et al. High-intensity ultrasound-based process strategies for obtaining edible sunflower (Helianthus annuus L.) flour with low-phenolic and high-protein content. Ultrasonics Sonochemistry. 2023; 97: Article 106449.

11. Yang C., Liu W., Zhu X. et al. Ultrasound-assisted enzymatic digestion for efficient extraction of proteins from quinoa. LWT. 2024; 194: Article 115784.

12. Liu X., Wang M., Xue F. et al. Application of ultrasound treatment to improve the technofunctional properties of hemp protein isolate. Future Foods. 2022; 6: Article 100176.

13. Grossmann L., McClements D. J. Current insights into protein solubility: A review of its importance for alternative proteins. Food Hydrocolloids. 2023; 137: Article 108416.

14. Islam Z., Mir N. A., Gani A. Effect of controlled enzymatic treatment on the physicochemical, structural and functional properties of high-intensity ultrasound treated album (Chenopodium album) protein. Food Hydrocolloids. 2023; 144: Article 108940.

15. Jiang Y., Zhou X., Zheng Y. et al. Impact of ultrasonication/shear emulsifying/microwaveassisted enzymatic extraction on rheological, structural, and functional properties of Akebia trifoliata (Thunb.) Koidz. seed protein isolates. Food Hydrocolloids. 2021; 112: Article 106355.

16. Das R.S., Tiwari B.K., Chemat F. et al. Impact of ultrasound processing on alternative protein systems: Protein extraction, nutritional effects and associated challenges. Ultrasonics Sonochemistry. 2022; 91: Article 106234.

17. Kumar M., Tomar M., Potkule J. et al. Advances in the plant protein extraction: Mechanism and recommendations. Food Hydrocolloids. 2021; 115: 106595.

18. Khadhraoui B., Ummat V., Tiwari B.K. et al. Review of ultrasound combinations with hybrid and innovative techniques for extraction and processing of food and natural products. Ultrasonics Sonochemistry. 2021; 76: Article 105625.

19. Ampofo J., Ngadi M. Ultrasound-assisted processing: Science, technology and challenges for the plant-based protein industry. Ultrasonics Sonochemistry. 2022; 84: Article 105955.

20. Dabbour M., Jiang H., Mintah B.K. et al. Ultrasonic-assisted protein extraction from sunflower meal: Kinetic modeling, functional, and structural traits. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2021; 74: Article 102824.

21. Loushigam G., Shanmugam A. Modifications to functional and biological properties of proteins of cowpea pulse crop by ultrasound-assisted extraction. Ultrasonics Sonochemistry. 2023; 97: Article 106448.

22. Karabulut G., Kapoor R., Feng H. Biotransformation approaches using solid-state fermentation and germination with high-intensity ultrasound to produce added-value hemp protein nanoaggregates. Food Bioscience. 2023; 56: Article 103400.