مردود أعلى من البكتين بالاستخلاص بالموجات فوق الصوتية
يحقق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مردودًا مرتفعًا من البكتينات ذات الجودة الفائقة. وباستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية، يمكن إنتاج بكتينات قيّمة بكفاءة من مخلفات الفاكهة (مثل المنتجات الثانوية لمعالجة العصائر) وغيرها من المواد الخام البيولوجية. ويتفوق استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية على تقنيات الاستخلاص الأخرى بتحقيق مردود أعلى وجودة فائقة للبكتين وإجراء استخلاص سريع.
تكثيف استخلاص البكتين بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية
يُستخدم البكتين عاملًا للتجلط والاستحلاب والتثخين في العديد من المنتجات الغذائية، وكذلك مكوّنًا في مستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية. ويُجرى الاستخلاص الصناعي التقليدي للبكتين بالاستخلاص بالماء الساخن، حيث تُنقع المواد الخام، مثل قشور الحمضيات وتفل التفاح وغيرها من مخلفات الفاكهة، في ماء ساخن بدرجة حرارة 60–100°C عند قيمة pH منخفضة (نحو pH 1.5 – 3.5) لفترة طويلة. وهذا يجعل الاستخلاص التقليدي بالماء الساخن عملية مستهلكة للوقت والطاقة، وغالبًا ما لا تكون كفاءتها كافية حتى لتحرير كامل كمية البكتينات الموجودة في المادة الخام.
وللتغلب على عدم كفاءة طريقة الإنتاج التقليدية، يُطبَّق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بوصفه تقنية لتكثيف العملية، تقلل زمن الاستخلاص وتزيد مردود البكتين بدرجة كبيرة مقارنة بالاستخلاص التقليدي بالماء الساخن.
ميزة استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية
يُطبَّق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية في العديد من مجالات إنتاج المستخلصات، مثل المستخلصات النباتية والعشبية للأغذية والمكملات والمستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل. ومن الأمثلة البارزة جدًا على الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية استخلاص الكانابيديول (CBD) ومركبات أخرى من نبات القنب.
والاستخلاص بالموجات فوق الصوتية تقنية استخلاص غير حرارية، تحمي بذلك المركبات النشطة بيولوجيًا من التحلل الحراري. ويمكن التحكم بدقة في جميع معلمات العملية فوق الصوتية، مثل السعة والشدة والزمن ودرجة الحرارة والضغط. وهذا يتيح التحكم الدقيق في العملية والجودة، ويسهّل تكرار نتائج الاستخلاص التي تحققت وإعادة إنتاجها. ويقدّر منتجو المستخلصات المعالجة بالموجات فوق الصوتية لما توفره من قابلية موثوقة لتكرار العملية، مما يساعد على توحيد العمليات والمنتجات.
- شدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية
- درجة الحرارة
- قيمة pH
- الزمن
- حجم جسيمات المادة الخام
جهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية UIP4000hdT هو جهاز استخلاص قوي بقدرة 4kW لإنتاج البكتين صناعيًا.
اطّلع هنا على بروتوكول استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية من قشر الجريب فروت، الموضَّح في الفيديو أعلاه!
يتيح تحديد معلمات العملية ذات الصلة تحسين عملية الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لتحقيق أعلى كفاءة وجودة فائقة للمستخلص.
فعلى سبيل المثال، يُعد حجم جسيمات المادة الخام (مثل قشور الحمضيات) عاملًا مهمًا: فحجم الجسيمات الأصغر يعني مساحة سطح أكبر تؤثر فيها الموجات فوق الصوتية. ومن ثم يؤدي صغر حجم الجسيمات إلى مردود أعلى من البكتين ودرجة أقل من المثيلة ونسبة أكبر من مناطق الرامنوجالاكتورونان.
وتُعد قيمة pH لمذيب الاستخلاص (أي الماء + الحمض) معلمة أساسية أخرى. فعندما يُستخلص البكتين في ظروف حمضية، تتحلل العديد من مناطق الرامنوجالاكتورونان المتفرعة في البوليمر، بحيث تبقى أساسًا مناطق الهوموجالاكتورونان «المستقيمة»، مع عدد قليل من جزيئات السكريات المتعادلة المرتبطة بالسلسلة الخطية الرئيسية أو الموجودة فيها.
ويقلل استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية زمن الاستخلاص ويخفض درجة حرارة العملية المطلوبة، مما يقلل احتمال حدوث تعديل غير مرغوب فيه للبكتين بفعل الأحماض. وهذا يتيح استخدام الأحماض في ظروف محدودة لتعديل البكتينات بدقة وفقًا لمتطلبات المنتج.
ما الذي يجعل استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية بهذه الكفاءة؟
يؤثر الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مباشرة في انتفاخ جدران الخلايا وثقبها وتمزقها. ويسبب انتقال الكتلة المستحث بالموجات فوق الصوتية إماهة المادة البكتينية في الصفيحة الوسطى، مما يؤدي إلى تفكك الأنسجة النباتية. ويؤثر التجويف فوق الصوتي وقوى القص مباشرة في جدران الخلايا ويمزقانها. وتؤدي هذه الآليات إلى النتائج عالية الكفاءة للاستخلاص بالموجات فوق الصوتية.
أظهر التحليل الكيميائي وتحليل FT-IR أن البكتين المستخلص بالموجات فوق الصوتية (ويُسمى أيضًا البكتين المستخلص بمساعدة التجويف الصوتي، واختصاره ACAE)، الذي كان ذا وزن جزيئي ودرجة ميثوكسلة أقل، كان أغنى بمنطقة الرامنوجالاكتورونان-I ذات السلاسل الجانبية الطويلة مقارنة بالبكتين المستخلص بالطريقة الحرارية التقليدية. وكان استهلاك الطاقة لاستخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية أقل بدرجة كبيرة من طريقة التسخين التقليدية، مما يشير إلى آفاق تطبيقه الواعدة على نطاق الإنتاج الصناعي.
(راجع Wang et al., 2017)
ويؤكد Wang وزملاؤه (2017) أيضًا أن الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية ثبت أنه عملية أكثر اقتصادية ومراعاة للبيئة، ذات كفاءة أعلى وتكلفة أقل مقارنة بالاستخلاص بالتسخين التقليدي.
صور بالمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لبقايا لب بنجر السكر بتكبير 1000x: (a) قبل الاستخلاص، وبعد استخلاص البكتين باستخدام (b) Xylanasae (250 U/g)، و(c) السليولاز (300 U/g)، و(d) Xylanasae+السليولاز (1:1)، و(e) Xylanasae+السليولاز (1:1.5)، و(f) Xylanasae+السليولاز (1:2).
(الدراسة والصور: Abou-Elseoud et al., 2021)
كيف يعمل استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية؟
يعتمد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية على التأثيرات الميكانيكية الصوتية للموجات فوق الصوتية عالية الشدة. ولتعزيز استخلاص البكتين وتكثيفه بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية، تُقرن الموجات فوق الصوتية عالية القدرة بالوسط السائل عبر مسبار فوق صوتي (يُسمى أيضًا البوق فوق الصوتي أو السونوترود)، أي بالمعلّق المكوّن من المادة الخام المحتوية على البكتين والمذيب. وتنتقل الموجات فوق الصوتية عبر السائل وتُنشئ دورات متناوبة من الضغط المنخفض / الضغط المرتفع. وخلال دورات الضغط المنخفض، تتكوّن فقاعات فراغية دقيقة (تُسمى فقاعات التجويف)، تنمو على مدى عدة دورات ضغط. وأثناء دورات نمو الفقاعات هذه، تدخل الغازات المذابة في السائل إلى الفقاعة الفراغية، بحيث تتحول الفقاعة الفراغية إلى فقاعات غازية متنامية. وعند حجم معين، حين لا تستطيع الفقاعات امتصاص مزيد من الطاقة، تنهار بعنف نحو الداخل أثناء دورة ضغط مرتفع. ويتسم انهيار الفقاعات بقوى تجويف شديدة، تشمل درجات حرارة وضغوطًا مرتفعة جدًا تصل إلى 4000K و1000atm، على التوالي؛ وكذلك فروقًا كبيرة مقابلة في درجة الحرارة والضغط. وتفكك هذه الاضطرابات وقوى القص المتولدة بالموجات فوق الصوتية الخلايا النباتية وتحرر البكتينات الموجودة داخل الخلايا إلى المذيب المائي. ونظرًا إلى أن التجويف فوق الصوتي يُحدث انتقالًا شديدًا جدًا للكتلة، فإن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تحقق مردودًا مرتفعًا بصورة استثنائية خلال زمن معالجة قصير جدًا.
ولا تُستخدم المعالجة بالموجات فوق الصوتية لاستخلاص البكتين فحسب، بل تُستخدم أيضًا لعزل البوليفينولات من تفل الفاكهة ولبها وقشورها وبذورها. اقرأ المزيد هنا!
الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من الخلايا النباتية: يوضح المقطع العرضي المجهري (TS) آلية التأثيرات أثناء الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من الخلايا (بتكبير 2000x) [المصدر: Vilkhu et al. 2011]
جهاز استخلاص بالموجات فوق الصوتية بنظام الدفعات UIP2000hdT مزوّد ببوق cascatrode
البكتينات المستخلصة من مخلفات الفاكهة
غالبًا ما تكون مخلفات الفاكهة، مثل القشور وبقايا لب الفاكهة (بعد عصر عصير الفاكهة) وغيرها من المنتجات الثانوية للفاكهة، مصادر غنية بالبكتين. وبينما تُستخدم مخلفات الفاكهة غالبًا علفًا للحيوانات، فإن استخلاص البكتين يُعد استخدامًا أعلى قيمة لمخلفات الفاكهة.
ويُجرى بالفعل استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية بنجاح من قشور الحمضيات (مثل البرتقال واليوسفي والجريب فروت)، وقشور الشمام، وتفل التفاح، ولب بنجر السكر، وقشور المانجو، ومخلفات الطماطم، وكذلك الجاك فروت وفاكهة العاطفة وقشور التين، وغيرها.
دراسات حالة لاستخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية
نظرًا إلى عيوب الاستخلاص التقليدي للبكتين بالحرارة، بحثت الأوساط البحثية والصناعية بالفعل بدائل مبتكرة مثل الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية. ولذلك تتوفر معلومات وفيرة عن معلمات العملية لمختلف المواد الخام، وكذلك بيانات عن تحسين العملية.
استخلاص البكتين من تفل التفاح بالموجات فوق الصوتية
بحث Dranca وOroian (2019) عملية استخلاص البكتين من تفل التفاح بمساعدة الموجات فوق الصوتية، بتطبيق ظروف مختلفة للموجات فوق الصوتية واستخدام تصميم سطح الاستجابة Box-Behnken. ووجدا أن سعة الموجات فوق الصوتية تؤثر بشدة في مردود البكتين المستخلص ودرجة أسترته، بينما كان لقيمة pH للاستخلاص تأثير كبير في الاستجابات الثلاث جميعها، أي المردود ومحتوى GalA ودرجة الأسترة. وكانت الظروف المثلى للاستخلاص سعة 100%، وقيمة pH مقدارها 1.8، ونسبة مادة صلبة إلى سائل مقدارها 1:10 g/mL، ومعالجة بالموجات فوق الصوتية لمدة 30 min. وفي هذه الظروف، بلغ مردود البكتين 9.183%، وكان محتوى GalA فيه 98.127 g/100 g، ودرجة أسترته 83.202%. ولمقارنة نتائج البكتين المستخلص بالموجات فوق الصوتية بالبكتين التجاري، قورنت عينة البكتين الناتجة عن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية في الظروف المثلى بعينات تجارية من بكتين الحمضيات والتفاح باستخدام FT-IR وDSC والتحليل الريولوجي وSEM. وأبرزت التقنيتان الأوليان بعض الخصائص المميزة لعينة البكتين المستخلصة بالموجات فوق الصوتية، مثل نطاق التوزيع الأضيق للوزن الجزيئي، والترتيب الجزيئي المنتظم، ودرجة الأسترة المرتفعة المشابهة لدرجة أسترة بكتينات التفاح المتاحة تجاريًا. ويشير تحليل الخصائص المورفولوجية للعينة الناتجة بالموجات فوق الصوتية إلى نمط تحديد بين توزيع أحجام شظايا هذه العينة ومحتواها من GalA من جهة، وقدرتها على امتصاص الماء من جهة أخرى. وكانت لزوجة محلول البكتين المستخلص بالموجات فوق الصوتية أعلى بكثير من لزوجة المحاليل المحضّرة باستخدام البكتين التجاري، وربما يرجع ذلك إلى التركيز المرتفع لحمض الجالاكتورونيك. وعند أخذ درجة الأسترة المرتفعة أيضًا في الحسبان، قد يفسر ذلك سبب ارتفاع لزوجة البكتين المستخلص بالموجات فوق الصوتية. وخلص الباحثان إلى أن نقاوة البكتين المستخلص بالموجات فوق الصوتية من تفل تفاح Malus domestica ‘Fălticeni’ وبنيته وسلوكه الريولوجي تشير إلى تطبيقات واعدة لهذه الألياف القابلة للذوبان. (راجع Dranca & Oroian 2019)
- مردود أعلى
- معالجة أسرع
- ظروف معالجة ألطف
- كفاءة إجمالية محسّنة
- تشغيل بسيط وآمن
- عائد سريع على الاستثمار
جهاز استخلاص بالموجات فوق الصوتية عالي الأداء لإنتاج البكتين
يُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية تقنية معالجة موثوقة تسهّل إنتاج بكتينات عالية الجودة وتسرّعه من مواد خام متنوعة، مثل المنتجات الثانوية للحمضيات وقشورها وتفل التفاح وغيرها الكثير. وتغطي مجموعة منتجات Hielscher Ultrasonics النطاق الكامل من أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية المختبرية المدمجة إلى أنظمة الاستخلاص الصناعية. ولذلك يمكننا في Hielscher أن نقدم لكم جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية الأنسب لقدرة المعالجة التي تخططون لها. وسيساعدكم موظفونا ذوو الخبرة الطويلة بدءًا من اختبارات الجدوى وتحسين العملية وصولًا إلى تركيب نظام الموجات فوق الصوتية على مستوى الإنتاج النهائي.
وتتيح المساحة الصغيرة التي تشغلها أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لدينا، إلى جانب تنوع خيارات تركيبها، ملاءمتها حتى لمنشآت معالجة البكتين محدودة المساحة. وتُركّب أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية في منشآت إنتاج الأغذية والمستحضرات الصيدلانية والمكملات الغذائية في أنحاء العالم.
يعطيكم الجدول أدناه فكرة عن قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| من 1 إلى 500mL | من 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| من 0.1 إلى 20L | من 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| من 10 إلى 100L | من 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | من 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
تواصلوا معنا! / اسألونا!
[/two_thirds]
جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UIP1000hdT – استخلاص النكهة من الخوخ
الصورة: L’Air du Temps
Hielscher Ultrasonics – معدات استخلاص متطورة
تغطي مجموعة منتجات Hielscher Ultrasonics النطاق الكامل لأجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء، من النطاق الصغير إلى الكبير. وتتيح الملحقات الإضافية تجميع التهيئة الأنسب لجهاز الموجات فوق الصوتية لعملية استخلاص البكتين لديكم بسهولة. ويعتمد التجهيز الأمثل للموجات فوق الصوتية على القدرة المخطط لها والحجم والمادة الخام والعمل بنظام الدفعات أو ضمن خط المعالجة والجدول الزمني.
نظام الدفعات والمعالجة ضمن الخط
يمكن استخدام أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher للمعالجة بنظام الدفعات وبنظام التدفق المستمر. وتُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية بنظام الدفعات مثالية لاختبار العملية وتحسينها والإنتاج على نطاق صغير إلى متوسط. ولإنتاج كميات كبيرة من البكتين، قد تكون المعالجة ضمن الخط أكثر فائدة. وتتطلب عملية الخلط المستمر ضمن الخط تجهيزًا متطورًا – يتألف من مضخة وخراطيم أو أنابيب وخزانات – لكنها عالية الكفاءة وسريعة وتتطلب عمالة أقل بدرجة كبيرة. وتوفر Hielscher Ultrasonics تجهيز الاستخلاص الأنسب لحجم الاستخلاص وأهداف العملية لديكم.
أجهزة استخلاص بالموجات فوق الصوتية لكل قدرة إنتاجية
تغطي مجموعة منتجات Hielscher Ultrasonics النطاق الكامل لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، بدءًا من أجهزة المعالجة المختبرية المدمجة، مرورًا بالأنظمة المنضدية والتجريبية، وصولًا إلى أجهزة المعالجة الصناعية بالكامل ذات القدرة على معالجة حمولات شاحنات في الساعة. وتتيح لنا مجموعة المنتجات الكاملة أن نقدم لكم جهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية الأنسب للمادة الخام المحتوية على البكتين وقدرة المعالجة وأهداف الإنتاج لديكم.
وتُعد الأنظمة فوق الصوتية المنضدية مثالية لاختبارات الجدوى وتحسين العملية. ويجعل التوسع الخطي في النطاق، استنادًا إلى معلمات العملية المحددة، زيادة قدرات المعالجة من دفعات أصغر إلى إنتاج تجاري كامل أمرًا سهلًا جدًا. ويمكن زيادة النطاق إما بتركيب وحدة استخلاص بالموجات فوق الصوتية أكثر قدرة أو بتجميع عدة أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية تعمل بالتوازي. ومن خلال UIP16000، تقدم Hielscher أقوى جهاز استخلاص بالموجات فوق الصوتية في العالم.
سعات قابلة للتحكم الدقيق لتحقيق نتائج مثلى
يمكن التحكم بدقة في جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher، مما يجعلها أجهزة موثوقة للعمل المكثف في الإنتاج. وتُعد السعة إحدى معلمات العملية الحاسمة التي تؤثر في كفاءة استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية من الفاكهة والمخلفات البيولوجية وفعاليته.
تتيح جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher ضبط السعة بدقة. وتُعد السونوترودات وأبواق تعزيز السعة ملحقات تتيح تعديل السعة ضمن نطاق أوسع. ويمكن لأجهزة المعالجة الصناعية بالموجات فوق الصوتية من Hielscher توفير سعات عالية جدًا وتوفير شدة الموجات فوق الصوتية المطلوبة للتطبيقات الصعبة. ويمكن بسهولة التشغيل المستمر بسعات تصل إلى 200µm في تشغيل 24/7.
وتتيح لكم إعدادات السعة الدقيقة والمراقبة المستمرة لمعلمات العملية فوق الصوتية عبر برمجيات ذكية معالجة موادكم الخام في أكثر الظروف فوق الصوتية فعالية. معالجة مثلى بالموجات فوق الصوتية لتحقيق أفضل نتائج الاستخلاص!
وتتيح متانة معدات الموجات فوق الصوتية من Hielscher التشغيل 24/7 في ظروف العمل الشاق والبيئات الصعبة. وهذا يجعل معدات الموجات فوق الصوتية من Hielscher أداة عمل موثوقة تلبي متطلبات الاستخلاص لديكم.
اختبارات سهلة وخالية من المخاطر
يمكن توسيع نطاق عمليات الموجات فوق الصوتية بطريقة خطية بالكامل. وهذا يعني أن كل نتيجة حققتموها باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية مختبري أو منضدي يمكن توسيع نطاقها لتحقيق الناتج نفسه تمامًا باستخدام معلمات العملية نفسها تمامًا. وهذا يجعل المعالجة بالموجات فوق الصوتية مثالية لاختبارات الجدوى الخالية من المخاطر وتحسين العملية وتطبيقها لاحقًا في التصنيع التجاري. تواصلوا معنا لمعرفة كيف يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية زيادة إنتاج مستخلص البكتين لديكم.
أعلى جودة – تصميم وتصنيع في ألمانيا
بوصفها شركة مملوكة لعائلة وتديرها العائلة، تعطي Hielscher الأولوية لأعلى معايير الجودة لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لديها. وتُصمَّم جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية وتُصنَّع وتُختبر بدقة في مقرنا الرئيسي في Teltow بالقرب من برلين، ألمانيا. وتجعل متانة معدات الموجات فوق الصوتية من Hielscher وموثوقيتها منها أجهزة للعمل المكثف في إنتاجكم. ويُعد التشغيل 24/7 تحت الحمل الكامل وفي البيئات الصعبة سمة طبيعية لخلاطات Hielscher عالية الأداء.
تصنّع Hielscher Ultrasonics مجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتطبيقات الخلط والتشتيت والاستحلاب والاستخلاص على النطاق المختبري والتجريبي والصناعي.
حول البكتينات
البكتين عديد سكاريد غير متجانس متفرع، يتكون من مقاطع جالاكتورونان طويلة السلسلة وسكريات متعادلة أخرى مثل الرامنوز والأرابينوز والجالاكتوز والزيلوز. وبصورة أكثر تحديدًا، فإن البكتين كتلة من بوليمر مشترك تتكون من حمض الجالاكتورونيك المرتبط بروابط 1,4-α والرامنوز المرتبط بروابط 1,2، مع تفرعات جانبية من β-D-جالاكتوز وL-أرابينوز ووحدات سكرية أخرى. ونظرًا إلى وجود عدة مجموعات سكرية ومستويات مختلفة من أسترة الميثيل في البكتين، فإن البكتين ليس له وزن جزيئي محدد مثل عديدات السكاريد الأخرى. ويُعرَّف البكتين المخصص للاستخدام في الأغذية بأنه عديد سكاريد غير متجانس يحتوي على 65% على الأقل من وحدات حمض الجالاكتورونيك. ومن خلال تطبيق ظروف استخلاص محددة، يمكن تعديل البكتينات وإكسابها وظائف بنجاح لتلبية متطلبات محددة. ويكتسب إنتاج البكتينات المعدَّلة والمكسَبة وظائف أهمية لتطبيقات خاصة، مثل البكتين منخفض الميثوكسلة للمستحضرات الصيدلانية.
كيف يُفصل البكتين من محلول المستخلص؟
ترسيب البكتين بعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية: يمكن أن تساعد إضافة الإيثانول إلى محلول المستخلص على فصل البكتين من خلال عملية تُسمى الترسيب. والبكتين، وهو عديد سكاريد معقد يوجد في جدران خلايا النباتات، قابل للذوبان في الماء في الظروف العادية. ولكن بتغيير بيئة المذيب بإضافة الإيثانول، يمكن تقليل ذوبانية البكتين، مما يؤدي إلى ترسيبه من المحلول.
نوضح لكم أدناه الأساس الكيميائي لترسيب البكتين باستخدام الإيثانول:
- تفكيك الروابط الهيدروجينية: ترتبط جزيئات البكتين بعضها ببعض بروابط هيدروجينية تسهم في ذوبانها في الماء. ويفكك الإيثانول هذه الروابط الهيدروجينية بمنافسة جزيئات الماء على مواقع الارتباط في جزيئات البكتين. وعندما تحل جزيئات الإيثانول محل جزيئات الماء المحيطة بجزيئات البكتين، تضعف الروابط الهيدروجينية بين جزيئات البكتين، مما يقلل ذوبانها في المذيب.
- انخفاض قطبية المذيب: الإيثانول أقل قطبية من الماء، مما يعني أن قدرته على إذابة المواد القطبية مثل البكتين أقل. وعند إضافة الإيثانول إلى محلول المستخلص، تنخفض القطبية الإجمالية للمذيب، مما يجعل بقاء جزيئات البكتين في المحلول أقل ملاءمة. ويؤدي ذلك إلى ترسيب البكتين من المحلول، إذ يصبح أقل قابلية للذوبان في خليط الإيثانول والماء.
- زيادة تركيز البكتين: مع ترسب جزيئات البكتين من المحلول، يزداد تركيز البكتين في المحلول المتبقي. وهذا يتيح فصل البكتين عن الطور السائل بسهولة أكبر عن طريق الترشيح أو الطرد المركزي.
المؤلفات / المراجع
- Wafaa S. Abou-Elseoud, Enas A. Hassan, Mohammad L. Hassan (2021): Extraction of pectin from sugar beet pulp by enzymatic and ultrasound-assisted treatments. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, Volume 2, 2021.
- Marina Fernández-Delgado, Esther del Amo-Mateos, Mónica Coca, Juan Carlos López-Linares, M. Teresa García-Cubero, Susana Lucas (2023): Enhancement of industrial pectin production from sugar beet pulp by the integration of surfactants in ultrasound-assisted extraction followed by diafiltration/ultrafiltration. Industrial Crops and Products, Volume 194, 2023.
- Wang, Wenjun; Wu, Xingzhu; Chantapakul, Thunthacha; Wang, Danli; Zhang, Song; Ma Xiaobin; Ding, Tian; Ye, Xingqian; Liu, Donghong(2017): Acoustic cavitation assisted extraction of pectin from waste grapefruit peels: A green two-stage approach and its general mechanism. Food Research Journal Vol.102, December 2017. 101-110.
- Drance, Florina; Oroian, Mircea (2019): Ultrasound-Assisted Extraction of Pectin from Malus domestica ‘Fălticeni’ Apple Pomace. Processes 7(8): 488; 2019.
- Owais Yousuf; Anupama Singh; N. C. Shahi; Anil Kumar; A. K. Verma (2018): Ultrasound Assisted Extraction of Pectin from Orange Peel. Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences Vol 7 [12], November 2018. 48-54.
- Lena Rebecca Larsen; Julia Buerschaper; Andreas Schieber; Fabian Weber (2019): Interactions of Anthocyanins with Pectin and Pectin Fragments in Model Solutions. J Agric Food Chem 2019 Aug 21; 67(33). pp. 9344-9353.