Υπερήχων πηκτίνη εκχύλιση από φρούτα και βιολογικά απόβλητα

• Οι πεκτίνες είναι ένα πρόσθετο τροφίμων που χρησιμοποιείται πολύ συχνά και προστίθεται κυρίως για τις επιπτώσεις του.
• Υπερήχων εκχύλιση αυξάνει σημαντικά την απόδοση και την ποιότητα των εκχυλισμάτων πηκτίνη.
• Κατεργασία με υπερήχους είναι γνωστή για τη διαδικασία εντείνοντας αποτελέσματα, τα οποία χρησιμοποιούνται ήδη σε πολλαπλές βιομηχανικές διεργασίες.

Πεκτίνες και πηκτίνη εκχύλιση

Η πηκτίνη είναι ένας φυσικός σύνθετος πολυσακχαριτής (πολυποσακχαρίδης) που βρίσκεται ιδιαίτερα στα κυτταρικά τοιχώματα των καρπών, ειδικά στα εσπεριδοειδή και τα πυρηνόψα. Υψηλά περιεχόμενα πηκτίνης βρίσκονται στις φλούδες φρούτων τόσο των μήλων όσο και των εσπεριδοειδών. Το πυρηνέλαιο περιέχει 10-15% της πηκτίνης σε βάση ξηράς ύλης, ενώ η φλούδα εσπεριδοειδών περιέχει 20-30%. Οι πεκτίνες είναι βιοσυμβατές, βιοαποικοδομήσιμες και ανανεώσιμες και εμφανίζουν μεγάλες ιδιότητες πηκσιμότητας και πάχυνσης, γεγονός που τους καθιστά ένα εξαιρετικά αξιόλογο πρόσθετο. Οι πεκτίνες χρησιμοποιούνται ευρέως στα τρόφιμα, τα καλλυντικά και τα φαρμακευτικά προϊόντα ως τροποποιητής Ρεολογίας, όπως γαλακτωματοποιητής, Πηκτικός παράγοντας, υαλοπαράγοντας, σταθεροποιητής και πηκτωτής.
Η συμβατική εκχύλιση με πηκτίνη για βιομηχανικές εφαρμογές πραγματοποιείται με τη χρήση ενός οξέος-καταλυμένου διεργασίες (χρησιμοποιώντας νιτρικό, υδροχλωρικό ή θειικό οξύ). Η καταλυμένη εκχύλιση με οξύ είναι η πιο πολυσύχναστη διαδικασία στη βιομηχανική παραγωγή πηκτίνης, καθώς οι άλλες τεχνικές εκχύλισης, όπως η άμεση ζέση (60 º C-100 º C) για έως και 24 ώρες και το χαμηλό pH (1.0-3.0) είναι αργές και χαμηλές σε απόδοση και μπορεί να προκαλέσουν θερμική αποικοδόμηση Οι ίνες που εξάγονται και η απόδοση της πηκτίνης είναι μερικές φορές περιορισμένες από τις συνθήκες της διεργασίας. Ωστόσο, η οξική-καταλυμένη εκχύλιση έρχεται με τα μειονεκτήματά της, πάρα πολύ: η σκληρή όξινη θεραπεία προκαλεί αποπολυμερισμό και αποεστεροποίηση των αλυσίδων πηκτίνης, η οποία επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα της πηκτίνης. Η παραγωγή μεγάλων όγκων όξινων λυμάτων απαιτεί μεταμεταποίηση και δαπανηρή επεξεργασία ανακύκλωσης, γεγονός που καθιστά τη διαδικασία περιβαλλοντικό βάρος.

Υπερήχων Πεκτίνη εκχύλιση

Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια ήπια, μη θερμική θεραπεία, η οποία εφαρμόζεται σε πολλαπλές διεργασίες τροφίμων. Όσον αφορά την εκχύλιση των πεκτινών από τα φρούτα και τα λαχανικά, κατεργασία με υπερήχους παράγει πηκτίνη υψηλής ποιότητας. Υπερηχητικά εκχυλίζονται πεκτίνες Excel από το anhydrouronic τους, μεθξύλιο και ασβέστιο πεκτύλιο περιεχόμενο, καθώς και το βαθμό εστεροποίηση. Οι ήπιες συνθήκες της Υπερήχων εκχύλισης αποτρέπουν μια θερμική υποβάθμιση των θερμικών πεκτινών.
Η ποιότητα και η καθαρότητα της πηκτίνης μπορεί να ποικίλλουν ανάλογα με το αναϋδρογαλακτερικό οξύ, τον βαθμό εστεροποίησης, την περιεκτικότητα σε τέφρα της εκχυλίζεται πηκτίνη. Η πηκτίνη με υψηλό μοριακό βάρος και χαμηλή τέφρα (κάτω από 10%) περιεκτικότητα σε υψηλό ανυδρογαλακτανικό οξύ (πάνω από 65%) είναι γνωστό ως καλής ποιότητας πηκτίνη. Δεδομένου ότι η ένταση της υπερήχων θεραπείας μπορεί να ελεγχθεί με πολύ ακρίβεια, οι ιδιότητες του εκχυλίσματος πηκτίνης μπορεί να επηρεαστεί από τη ρύθμιση του πλάτους, θερμοκρασία εκχύλισης, πίεση, χρόνος κατακράτησης και διαλύτης.

Υπερήχων εκχύλιση μπορεί να τρέξει χρησιμοποιώντας διάφορα Οι διαλύτες όπως το νερό, το κιτρικό οξύ, το διάλυμα νιτρικού οξέος (HNO₃, pH 2,0), ή οξαλικό αμμώνιο/οξάλινο οξύ, το οποίο καθιστά επίσης δυνατή την ενσωμάτωση υπερήχων σε υπάρχουσες γραμμές εκχύλισης (συναρμολόγηση-τοποθέτηση).

Απόβλητα φρούτων ως πηγή: Ο υπέρηχος υψηλής απόδοσης έχει ήδη εφαρμοστεί με επιτυχία για την απομόνωση των πεκτινών από το πυρηνέλαιο, τις φλούδες εσπεριδοειδών (όπως πορτοκαλί, λεμόνι, γκρέιπφρουτ), τα πυρηνόπιτες, το ρόδι, τον πολτό ζαχαρότευτλων, τη φλούδα φρούτων του Δράκου, το φραγκόδινο κλαντίδη, τα φρούτα του πάθους φλούδα και φλούδες μάνγκο.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης

Hielscher Υπέρηχοι είναι ο συνεργάτης σας για τις διαδικασίες εξόρυξης από βότανα. Είτε θέλετε εξαγάγετε μικρές ποσότητες για την έρευνα και την ανάλυση ή την επεξεργασία μεγάλων όγκων για την εμπορική παραγωγή, έχουμε την κατάλληλη υπερήχων απορροφητήρα για εσάς. Μας υπερήχων εργαστηρίων επεξεργαστές καθώς μας πάγκου και βιομηχανικών ultrasonicators είναι ισχυρό, εύκολο στη χρήση και κατασκευαστεί για λειτουργία 24/7 με πλήρες φορτίο. Ένα ευρύ φάσμα αξεσουάρ όπως sonotrodes (υπερηχητικών ανιχνευτών / κέρατα) με διαφορετικά μεγέθη και σχήματα, τα κύτταρα ροής και αντιδραστήρες και ενισχυτές επιτρέπουν την βέλτιστη ρύθμιση για σας συγκεκριμένη διαδικασία εκχύλισης.
Όλες οι ψηφιακές μηχανές υπερήχων είναι εξοπλισμένες με έγχρωμη οθόνη αφής, ενσωματωμένη κάρτα SD για αυτόματη παρουσίαση δεδομένων και τηλεχειριστήριο προγράμματος περιήγησης για ολοκληρωμένη παρακολούθηση διεργασιών. Με τα εξελιγμένα συστήματα Υπερήχων Hielscher, μια υψηλή τυποποίηση της διαδικασίας και τον έλεγχο της ποιότητας γίνεται απλή.
Επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα για να συζητήσουμε τις απαιτήσεις της διαδικασίας εξόρυξης σας! Θα χαρούμε να σας βοηθήσει με μακροχρόνια εμπειρία μας στο βοτανικό εξαγωγές!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Ερευνητικά αποτελέσματα της εκχύλισης υπερήχων πηκτίνη

Απορρίμματα τομάτας: Για την αποφυγή μακράς εκχύλισης χρόνους (12 – 24 h) σε διαδικασία επανααναρρόφησης, υπερήχους χρησιμοποιήθηκε για την εντατικοποίηση της διαδικασίας εκχύλισης από την άποψη του χρόνου (15, 30, 45, 60 και 90 min). Ανάλογα με τους χρόνους εκχύλισης, οι αποκτηθούν οι αποδόσεις της πηκτίνης για το πρώτο υπερηχητικό βήμα εκχύλισης, σε θερμοκρασίες 60 °C και 80 °C είναι 15.2 – 17.2% και 16.3 – 18.5%, αντίστοιχα. όταν εφαρμόστηκε ένα δεύτερο υπερηχητικό βήμα εκχύλισης, η απόδοση των πηκτινών από τα απορρίμματα τομάτας αυξήθηκε σε 34 – 36%, ανάλογα με τις θερμοκρασίες και τους χρόνους). Προφανώς, υπερήχων εκχύλιση αυξάνει τη ρήξη της μήτρας κυψελίδας κυττάρων του τοίχου, οδηγώντας σε καλύτερες αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαλύτη και εκχυλίζονται υλικό.
Οι υπερηχητικά εκχυλίζονται πηκτίνες μπορεί να κατηγοριοποιηθεί ως υψηλή μεθοξυλίου πεκτίνες (HM-πηκτίνες) με γρήγορες ιδιότητες γάσεως (DE > 70%) και βαθμός εστεροποίησης 73.3 – 85.4%. n. η περιεκτικότητα σε πυριϊκό ασβέστιο σε υπερηχητικά εκχυλίζεται πηκτίνη μετρήθηκε μεταξύ 41,4% έως 97,5%, ανάλογα με τις παραμέτρους εκχύλισης (θερμοκρασία και χρόνος). Σε υψηλότερη θερμοκρασία της εκχύλισης με υπερήχους, τα περιεχόμενα του πεκτικού ασβεστίου είναι υψηλότερα (91 – 97%) και ως τέτοια παρούσα σημαντική παράμετρος της ικανότητας της πηκτίνης σε σύγκριση με τη συμβατική εκχύλιση.
Συμβατική εκχύλιση διαλύτη για διάρκεια 24ωρη δίνει παρόμοιες αποδόσεις πηκτίνης σε σύγκριση με 15 λεπτά υπερήχων θεραπεία εκχύλισης. Όσον αφορά τα αποτελέσματα που έχουν αποκτηθεί, μπορεί να συναχθεί ότι η υπερήχων θεραπεία μειώνει το χρόνο εκχύλισης εντυπωσιακά. Η Φασματοσκοπία NMR και FTIR επιβεβαιώνει την ύπαρξη κυρίως εστεροποιημένη πηκτίνη σε όλα τα δείγματα που ερευνήθηκαν. [Γκράσσινο et al. 2016]

Φλούδα φρούτων του πάθους: Η απόδοση εκχύλισης, το γαλακτορικό οξύ και ο βαθμός εστεροποίησης θεωρήθηκαν ως δείκτες της απόδοσης εκχύλισης. η υψηλότερη απόδοση της πηκτίνης που λαμβάνεται με υπερήχους υποβοηθούμενη εκχύλιση ήταν 12,67% (συνθήκες εκχύλισης 85 º C, 664 W/cm, pH 2,0 και 10 λεπτά). Για τις ίδιες αυτές συνθήκες, εκτελέστηκε μια συμβατική εκχύλιση θέρμανσης και το αποτέλεσμα ήταν 7,95%. Τα αποτελέσματα αυτά είναι σύμφωνα με άλλες μελέτες, οι οποίες αναφέρουν το σύντομο χρονικό διάστημα για την αποτελεσματική εκχύλιση των πολυσακχαρίτες, συμπεριλαμβανομένης της πηκτίνης, της ημικυτταρίνης και άλλων υδατοδιαλυτών πολυσακχαρίτες, υποβοηθούμενος από υπερήχους. Παρατηρήθηκε επίσης ότι η απόδοση εκχύλισης αυξήθηκε 1,6 φορές όταν η εκχύλιση υποβοηθήθηκε με υπερήχους. Τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν έδειξαν ότι ο υπέρηχος ήταν μια αποδοτική και χρονοβόρα τεχνική για την εκχύλιση της πηκτίνης από φλούδα φρούτων του πάθους. [Freitas de Ολιβέιρα et al. 2016]

Φραγκόσυκο Κλαντίδη: Υπερήχων υποβοηθούμενη εκχύλιση (ΗΑΕ) της πηκτίνης από την Opuntia φίκος (φη), μετά την απομάκρυνση του βλεννολογικού, επιχειρήθηκε η χρήση της μεθοδολογίας της επιφάνειας ανταπόκρισης. Οι μεταβλητές διεργασίας βελτιστοποιήθηκαν από την ισοπαραλλαγή του κεντρικού σύνθετου σχεδιασμού, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση εκχύλισης της πηκτίνης. Η βέλτιστη κατάσταση που αποκτήθηκε ήταν: χρόνος υπερήχων 70 min, θερμοκρασία 70, pH 1,5 και το ποσοστό νερού-ύλης 30 ml/g. Ο όρος αυτός επικυρώθηκε και η απόδοση της πειραματικής εκχύλισης ήταν 18,14% ± 1,41%, η οποία συνδεόταν στενά με την προβλεπόμενη αξία (19,06%). Έτσι, υπερήχων εκχύλιση παρουσιάζει μια υποσχόμενη εναλλακτική λύση στη συμβατική διαδικασία εκχύλισης χάρη στην υψηλή αποδοτικότητα που επιτεύχθηκε σε λιγότερο χρόνο και σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Η πηκτίνη εκχυλίζεται με υπερηχητική εκχύλιση από ΜΦΗ κλαντοδίδη (UAEPC) έχει χαμηλό βαθμό εστεροποίησης, υψηλή περιεκτικότητα σε ουρικό οξύ, σημαντικές λειτουργικές ιδιότητες και καλή αντι-ριζική δραστηριότητα. Τα αποτελέσματα αυτά είναι υπέρ της χρήσης της UAEPC ως πιθανού προσθέτου στη βιομηχανία τροφίμων. [Bayar et al. 2017]

Πυρηνέλαιο: Στο ερευνητικό χαρτί "υπερήχων υποβοηθούμενη εκχύλιση των πηκτινών από τα πυρηνέλαια που χρησιμοποιούν κιτρικό οξύ: μια προσέγγιση της μεθόδου της απόκρισης της επιφάνειας", κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για την εκχύλιση πηκτίνες από πυρηνοστίνες με κιτρικό οξύ ως τον εξαγόμενο παράγοντα. Σύμφωνα με τη μεθοδολογία επιφάνειας απόκρισης, η υψηλότερη απόδοση πηκτίνης (∼ 32,3%) μπορεί να επιτευχθεί όταν η διαδικασία εκχύλισης υπερήχων διεξάγεται σε 75 º C για 60 min χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα κιτρικό οξύ του pH 2,0. Αυτοί οι πεστικοί πολυσακχαρίτες, που αποτελούνται κυρίως από γαλακτορικές μονάδες οξέος (∼ 97% των συνολικών ζάχαρων), έχουν μέσο μοριακό βάρος 163.9 kDa και βαθμό εστεροποίησης (DE) 55,2%.
Η μορφολογία της επιφάνειας του πολυφυλοελαίου σταφυλιών δείχνει ότι η κατεργασία με υπερήχους παίζει σημαντικό ρόλο στο σπάσιμο του φυτικό ιστό και την ενίσχυση των αποδόσεων εκχύλισης. Η απόδοση που αποκτήθηκε μετά από υπερήχους εκχύλιση των πηκτινών με τη χρήση των βέλτιστων συνθηκών (75 °C, 60 min, pH 2,0) ήταν 20% υψηλότερη από την απόδοση που αποκτήθηκε όταν η εκχύλιση πραγματοποιήθηκε εφαρμόζοντας τις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας, χρόνου και pH, αλλά χωρίς υπερήχους Βοήθεια. Επιπλέον, οι πεκτίνες από εκχύλιση με υπερήχους παρουσίασαν επίσης ένα υψηλότερο μέσο μοριακό βάρος. [Minjares-Φουέντες et al. 2014]