استخلاص البكتين من قشر الجريب فروت باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية

يُستخلص البكتين من المنتجات الثانوية للفواكه، مثل القشور أو اللب، بكفاءة عالية جدًا باستخدام أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية. وبوصفها طريقة موثوقة وبسيطة وآمنة التشغيل لاستخلاص البكتين، تزيد المعالجة بالموجات فوق الصوتية من مردود البكتين وجودته مع تسريع الإنتاج. وفيما يلي، نعرض التقنية الفعالة لاستخلاص البكتين من قشر الجريب فروت بالموجات فوق الصوتية.

استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية خطوة بخطوة

يشير استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية إلى تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية القدرة لتعزيز تحرير البكتين من مادة خام (مثل قشور الفواكه والمنتجات الثانوية للحمضيات). والمعالجة بالموجات فوق الصوتية تقنية راسخة لتفكيك جدران الخلايا وتحرير البكتين من المواد النباتية.
فيما يلي بروتوكول لاستخلاص البكتين من قشور الجريب فروت بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية مزود بمسبار، يتبعه الترسيب بالإيثانول:


المواد المستخدمة:

• 50gr من قشر الجريب فروت
• 200mL من الماء المنقى
• 400mL من الإيثانول
• جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UP200St + سونوترود S26d14
• كؤوس زجاجية

تحضير المادة الخام:

• احصل على قشر الحمضيات بوصفه المادة الخام. نستخدم في هذا البروتوكول قشور الجريب فروت.
• اغسل قشر الحمضيات جيدًا لإزالة أي أوساخ أو بقايا.
• قطّع قشر الحمضيات إلى قطع صغيرة لزيادة مساحة السطح المتاحة للاستخلاص.

اختيار المذيب:
الماء هو المذيب المفضل للاستخلاص، وهو منخفض التكلفة وغير سام. ويُستخدم الماء عادةً لاستخلاص البكتين لقدرته على إذابة البكتين دون التسبب في تحلله. وتساعد إضافة كمية صغيرة من الأحماض (مثل حمض الستريك أو حمض الأسيتيك أو حمض النيتريك أو حمض الهيدروكلوريك) إلى الماء المستخدم كمذيب على إذابة البكتين من المواد النباتية وتعزيز عملية الاستخلاص. ويُعد ضبط المذيب على قيمة pH تبلغ نحو 2–3 قيمة إرشادية جيدة.
 
إجراء الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية:

• ضع نحو 50 gr من قطع قشر الحمضيات المفرومة ناعمًا في كأس أو دورق.
• أضف نحو 200 ml من المذيب المختار إلى قشر الحمضيات.
• استخدم جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية مزودًا بمسبار لمعالجة الخليط بالموجات فوق الصوتية. نستخدم جهاز UP200Ht، وهو جهاز استخلاص قوي بالموجات فوق الصوتية بقدرة 200 watts ومزود بالسونوترود S26d14. اضبط السعة على 100%.
• عالج الخليط بالموجات فوق الصوتية لمدة تقارب 10 min حتى يتحقق الاستخلاص الأمثل.

الترشيح:
بعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية، رشّح الخليط باستخدام شبكة دقيقة أو قماش ترشيح مبلل مسبقًا لفصل محلول البكتين المستخلص عن البقايا الصلبة، أي جسيمات قشر الجريب فروت. ويضمن تكرار خطوات الترشيح هذه عدة مرات إزالة جميع البقايا الصلبة.
 

الترسيب بالإيثانول:

• لترسيب البكتين من المحلول المستخلص، يُستخدم الإيثانول عادةً كعامل ترسيب أو عامل إيقاف للعملية.
• انقل محلول البكتين المرشح إلى وعاء نظيف.
• أضف الإيثانول تدريجيًا إلى محلول البكتين مع التحريك المستمر. وتختلف نسبة الإيثانول إلى محلول البكتين، لكنها تكون عادةً نحو 2:1 (الإيثانول: المحلول) من حيث الحجم.
• استمر في إضافة الإيثانول حتى يصل تركيزه النهائي في المحلول إلى نحو 70–80%. ويعزز هذا التركيز ترسيب البكتين.
• اترك الخليط ساكنًا مدة كافية، عادةً عدة ساعات أو طوال الليل، لتسهيل الترسيب.
• بعد الترسيب، اجمع البكتين المترسب بالطرد المركزي أو الترشيح.
• اغسل البكتين المترسب بالإيثانول لإزالة الشوائب والمذيب المتبقي.
• أخيرًا، جفف البكتين المنقى تحت التفريغ أو عند درجة حرارة منخفضة لإزالة أي رطوبة متبقية.

نظرًا إلى أن محتوى البكتين والمادة الخام المشتقة من الفواكه يخضعان لتباينات طبيعية، فقد يتطلب إجراء الاستخلاص تعديلات تبعًا لذلك. وهذا يعني أن ظروف الاستخلاص والترسيب المحددة قد تحتاج إلى تحسين بحسب نوع قشر الحمضيات ودرجة النضج ومردود البكتين وخصائص البكتين المطلوبة. ويمكن استخدام تقنيات تحليلية، مثل التحليل الوزني أو طرق القياس الطيفي الضوئي، لتحديد كمية البكتين وتقييم كفاءة الاستخلاص.

صور بالمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) للب متبقٍ من بنجر السكر عند تكبير 1000x: (a) قبل الاستخلاص، وبعد استخلاص البكتين باستخدام (b) Xylanasae (250 U/g)، و(c) Cellulase (300 U/g)، و(d) Xylanasae+Cellulase (1:1)، و(e) Xylanasae+Cellulase (1:1.5)، و(f) Xylanasae+Cellulase (1:2).
(الدراسة والصور: Abou-Elseoud et al., 2021)

استخلاص البكتين صناعيًا باستخدام أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher

يمكن توسيع نطاق إجراء استخلاص البكتين بالموجات فوق الصوتية الموضح أعلاه توسيعًا خطيًا ليصل إلى الإنتاج الصناعي ضمن خط الإنتاج. ويتيح استخدام مفاعل خلية التدفق بالموجات فوق الصوتية معالجة أحجام كبيرة من المنتجات الثانوية للفواكه معالجة مستمرة ضمن خط الإنتاج.
تقدم Hielscher Ultrasonics مجموعة متطورة من أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية الصناعية لمعالجة مواد الفواكه والخضروات لإنتاج البكتين.
 
لا تُستخدم المعالجة بالموجات فوق الصوتية لاستخلاص البكتين فحسب، بل تُستخدم أيضًا لعزل البوليفينولات من تفل الفواكه ولبها وقشورها وبذورها. اقرأ المزيد هنا!
 

يقدم الجدول أدناه مؤشرًا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا:

التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة صُنعت في ألمانيا

تشتهر أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بأعلى معايير الجودة والتصميم. وتتيح المتانة وسهولة التشغيل دمج أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا بسلاسة في المنشآت الصناعية. وتتعامل أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات الصعبة.

Hielscher Ultrasonics شركة حاصلة على شهادة ISO، وتولي اهتمامًا خاصًا لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. وبالطبع، تتوافق أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher مع CE وتفي بمتطلبات UL وCSA وRoHs.