Approfondimenti di settore da NIZO: utilizzo e ottimizzazione della filtrazione su membrana per l'estrazione di proteine ​​vegetali

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26 gennaio 2023 - Ultimo aggiornamento il 26 gennaio 2023 alle 16:52 GMT

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Per trasformare una fonte proteica – come latticini o materiale vegetale – in un ingrediente proteico vitale, devi separare la proteina che desideri dalle varie molecole che non ti servono. La filtrazione a membrana si è rivelata una tecnologia di estrazione proteica nel settore lattiero-caseario; ora anche gli attori nel campo delle proteine ​​vegetali, siano essi start-up o produttori affermati, stanno dando un'occhiata più da vicino.

Si tratta di una tecnologia che offre chiari vantaggi, se si riescono a superare le sfide, come spiega Fred van de Velde, Expertise Group Leader Protein Functionality di NIZO.

René Floris:​Cos’è la filtrazione su membrana e quali sono i suoi vantaggi?​

Fred van de Velde: Con la filtrazione su membrana, si filtra il flusso di materiale attraverso una membrana polimerica (o in alcuni casi ceramica). I pori di questa membrana consentono alle molecole più piccole di passare ed essere eliminate, mentre le molecole proteiche più grandi vengono trattenute. Le membrane sono disponibili in una vasta gamma di materiali e dimensioni dei pori e offrono numerosi vantaggi rispetto alla precipitazione acida, un'altra tecnologia di estrazione proteica spesso utilizzata nella produzione di proteine ​​vegetali.

RF: Quali sono i vantaggi dell'utilizzo della filtrazione su membrana?​

FV: In primo luogo, la filtrazione su membrana offre rese più elevate perché si recupera praticamente tutta la proteina, cosa che non avviene con la precipitazione acida. In secondo luogo, le proteine ​​mantengono meglio la loro funzionalità con la filtrazione su membrana. In terzo luogo, è una tecnica più rispettosa dell'ambiente: la precipitazione acida utilizza sia una base che un acido, risultando in un flusso laterale di sale e un prodotto contenente un contenuto di sale relativamente elevato. La filtrazione a membrana, invece, utilizza acqua semplice per eliminare le molecole indesiderate. Infine, puoi ottenere una soluzione proteica altamente concentrata, che richiede meno energia nella fase di essiccazione finale, risparmiando sui costi e offrendo un altro vantaggio ambientale.

RF: Quali sono le sfide legate all'utilizzo della filtrazione su membrana?​

FV: Durante l'estrazione delle proteine, i residui si accumulano sulla membrana, riducendone la capacità filtrante. La velocità di accumulo di incrostazioni dipende dalla dimensione dei pori della membrana e dall'interazione che si verifica tra il materiale di partenza e il materiale della membrana. Ciò accade sia con le proteine ​​dei latticini che con quelle vegetali. Tuttavia, nel settore lattiero-caseario, i processi per ridurre al minimo le incrostazioni e la pulizia sono già stati ben ottimizzati. In molti sensi, il settore lattiero-caseario è piuttosto semplice: si ha a che fare con un tipo di prodotto (latte), tutti i componenti del latte sono ben solubilizzati e il suo comportamento è compreso, grazie alla lunga storia del settore. Ma con le proteine ​​vegetali la complessità è molto maggiore: esistono molte fonti proteiche diverse, ognuna delle quali si comporta in modo diverso, e questi comportamenti variabili non sono ancora ben compresi. Quindi, se vogliamo ridurre le incrostazioni, e quindi diminuire la pulizia, i tempi di inattività, ecc., dobbiamo capire molto di più sui meccanismi che causano lo strato di residui di incrostazione delle proteine ​​vegetali.

RF: Cosa provoca l'imbrattamento delle membrane da parte delle proteine ​​vegetali?​

FV: Sulla base della nostra esperienza presso NIZO con la filtrazione su membrana e le proteine ​​vegetali, abbiamo identificato una serie di meccanismi che possono causare un accumulo di residui sulle membrane. Il primo sono i componenti insolubili nel materiale di partenza, che potrebbero bloccare i pori della membrana. Questo ovviamente non è un problema con i latticini/latte, che sono costituiti da componenti solubili. Il materiale vegetale contiene anche fibre non proteiche, che possono anch'esse ostruire i pori. Un altro potenziale meccanismo è l'adsorbimento delle proteine ​​o addirittura il dispiegamento delle proteine ​​sulla membrana, che può causare incrostazioni. Inoltre, i polifenoli, abbondanti anche negli alimenti vegetali, possono interagire con le proteine, accelerando potenzialmente la formazione degli strati di incrostazione.