Pektinekstraktion fra grapefrugtskal med en sonikator

Pektiner fra frugtbiprodukter såsom skaller eller frugtkød ekstraheres meget effektivt med ultralydsekstraktorer. Som en pålidelig, enkel og betjeningssikker metode til pektinekstraktion øger sonikering pektinudbyttet og pektinkvaliteten ved en højere produktionshastighed. Nedenfor demonstrerer vi den effektive teknik til ultralydsekstraktion af pektin fra grapefrugtskal.

Ultralydsekstraktion af pektin trin for trin

Ultralydsekstraktion af pektin betegner anvendelsen af effektultralyd til at fremme frigivelsen af pektiner fra en råvare (f.eks. frugtskaller eller biprodukter fra citrusfrugter). Sonikering er en veletableret teknik til at nedbryde cellevægge og frigive pektin fra plantemateriale.
Følgende protokol til ultralydsekstraktion af pektin fra grapefrugtskaller med en sonikator af probetypen og efterfølgende ethanoludfældning:


Anvendte materialer:

• 50gr grapefrugtskal
• 200mL renset vand
• 400mL ethanol
• Sonikator UP200St + sonotrode S26d14
• Bægerglas

Forberedelse af råvaren:

• Anskaf citrusskal som råvare. I denne protokol bruger vi grapefrugtskaller.
• Vask citrusskallen grundigt for at fjerne snavs eller urenheder.
• Skær citrusskallen i små stykker for at øge overfladearealet til ekstraktion.

Valg af opløsningsmiddel:
Vand er det foretrukne opløsningsmiddel til ekstraktion og er billigt og ugiftigt. Vand bruges almindeligvis til pektinekstraktion på grund af dets evne til at opløse pektin uden at forårsage nedbrydning. Tilsætning af en lille mængde syre (f.eks. citronsyre, eddikesyre, salpetersyre eller saltsyre) til vand som opløsningsmiddel hjælper med at opløse pektin fra plantematerialer og forbedrer ekstraktionsprocessen. En justering af opløsningsmidlet til en pH-værdi på ca. 2–3 pH er en god rettesnor.
 
Fremgangsmåde ved ultralydsekstraktion:

• Anbring ca. 50 gr finthakkede citrusskalstykker i et bægerglas eller en kolbe.
• Tilsæt cirka 200 ml af det valgte opløsningsmiddel til citrusskallen.
• Brug en sonikator af probetypen til at behandle blandingen med ultralydsbølger. Vi bruger UP200Ht, en kraftig ultralydsekstraktor på 200 watt udstyret med sonotroden S26d14. Indstil amplituden til 100%.
• Sonikér blandingen i cirka 10 min, indtil optimal ekstraktion er opnået.

Filtrering:
Efter sonikering filtreres blandingen gennem et finmasket net eller en filterdug, der er fugtet på forhånd, for at adskille den ekstraherede pektinopløsning fra de faste rester, dvs. grapefrugtskalpartiklerne. Ved at gentage disse filtreringstrin flere gange sikres det, at alle faste rester fjernes.
 

Ethanoludfældning:

• Til udfældning af pektin fra den ekstraherede opløsning bruges ethanol almindeligvis som udfældningsmiddel eller processtoppende middel.
• Overfør den filtrerede pektinopløsning til en ren beholder.
• Tilsæt gradvist ethanol til pektinopløsningen under konstant omrøring. Volumenforholdet mellem ethanol og pektinopløsning varierer, men er typisk omkring 2:1 (ethanol: opløsning).
• Fortsæt med at tilsætte ethanol, indtil en slutkoncentration på cirka 70–80% ethanol i opløsningen er nået. Denne koncentration fremmer udfældningen af pektin.
• Lad blandingen stå i tilstrækkelig tid, normalt flere timer eller natten over, for at lette udfældningen.
• Efter udfældningen opsamles det udfældede pektin ved centrifugering eller filtrering.
• Vask det udfældede pektin med ethanol for at fjerne urenheder og rester af opløsningsmiddel.
• Tør til sidst det rensede pektin under vakuum eller ved lav temperatur for at fjerne eventuel resterende fugt.

Da pektinindholdet og den frugtbaserede råvare er underlagt naturlige variationer, kan det være nødvendigt at tilpasse ekstraktionsproceduren tilsvarende. Det betyder, at de specifikke ekstraktions- og udfældningsbetingelser muligvis skal optimeres afhængigt af typen af citrusskal, modenhed, pektinudbytte og de ønskede pektinegenskaber. Analytiske teknikker såsom gravimetrisk analyse eller spektrofotometriske metoder kan anvendes til at kvantificere pektinindholdet og vurdere ekstraktionseffektiviteten.

SEM af resterende sukkerroepulp ved 1000x forstørrelse: (a) før ekstraktion og efter ekstraktion af pektin med (b) Xylanasae (250 U/g), (c) cellulase (300 U/g), (d) Xylanasae+cellulase (1:1), og (e) Xylanasae+cellulase (1:1,5), og (f) Xylanasae+cellulase (1:2).
(undersøgelse og billeder: Abou-Elseoud et al., 2021)

Industriel pektinekstraktion med sonikatorer fra Hielscher

Den samme fremgangsmåde til ultralydsekstraktion af pektin, som er demonstreret ovenfor, kan opskaleres lineært til industriel inlineproduktion. Anvendelsen af en ultralydsreaktor med flowcelle gør det muligt at behandle store mængder frugtbiprodukter ved kontinuerlig inlinebehandling.
Hielscher Ultrasonics tilbyder en avanceret serie af industrielle sonikatorer til forarbejdning af frugt- og grøntsagsmateriale til pektinproduktion.
 
Sonikering bruges ikke kun til pektinekstraktion, men også til isolering af polyfenoler fra frugtpresserester, frugtkød, skaller og frø. Læs mere her!
 

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:

Design, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland

Ultralydsapparater fra Hielscher er velkendte for deres højeste standarder for kvalitet og design. Robusthed og nem betjening muliggør problemfri integration af vores ultralydsapparater i industrielle anlæg. Ultralydsapparater fra Hielscher klarer nemt barske forhold og krævende miljøer.

Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Ultralydsapparater fra Hielscher er naturligvis i overensstemmelse med CE-kravene og opfylder kravene fra UL, CSA og RoHs.