Pektiini ekstraheerimine greibikoorest sonikaatori abil
Puuviljade kõrvalsaadustest, näiteks koortest või viljalihast, ekstraheeritakse pektiine ultraheliekstraktorite abil väga tõhusalt. Töökindla, lihtsa ja ohutu pektiini ekstraheerimismeetodina suurendab ultraheli töötlus pektiini saagist ja kvaliteeti kiirendatud tootmiskiirusel. Allpool demonstreerime tõhusat ultraheli abil pektiini ekstraheerimise tehnikat greibikoorest.
Ultraheli abil pektiini ekstraheerimine samm-sammult
Ultraheli abil pektiini ekstraheerimine tähendab võimsa ultraheli kasutamist pektiinide vabanemise soodustamiseks toorainest (nt puuviljakoored, tsitrusviljade kõrvalsaadused). Ultraheli töötlus (sonikeerimine) on väljakujunenud tehnika taimerakkude seinte lõhkumiseks ja pektiini vabastamiseks taimsest materjalist.
Järgnev protokoll kirjeldab ultraheli abil pektiini ekstraheerimist greibikoortest sondtüüpi sonikaatori abil ja sellele järgnevat etanoolsadestamist:
Kasutatud materjalid:
- 50gr greibikoort
- 200mL puhastatud vett
- 400mL etanooli
- Sonikaator UP200St + sonotrood S26d14
- Klaasist keeduklaasid
Ultrasonikaator UIP4000hdT on võimas 4kW ekstraktor, mida kasutatakse tööstuslikuks pektiinitootmiseks.
Tooraine ettevalmistamine:
- Hankige tooraineks tsitruseviljade koor. Selles protokollis kasutame greibikoori.
- Peske tsitruseviljade koor põhjalikult, et eemaldada mustus ja praht.
- Lõigake tsitruseviljade koor väikesteks tükkideks, et suurendada ekstraheerimise pindala.
Lahusti valik:
Eelistatud ekstraheerimislahusti on vesi, mis on odav ja mittetoksiline. Vett kasutatakse pektiini ekstraheerimiseks tavaliselt seetõttu, et see suudab pektiini lahustada ilma seda lagundamata. Väikese koguse hapete (nt sidrunhape, äädikhape, lämmastik- või vesinikkloriidhape) lisamine lahustina kasutatavale veele aitab pektiini taimsest materjalist lahustada ja parandab ekstraheerimisprotsessi. Lahusti seadmine pH väärtusele ligikaudu 2–3 pH on hea juhtväärtus.
Ultraheli abil ekstraheerimise protseduur:
- Asetage ligikaudu 50 gr peeneks hakitud tsitruseviljakoore tükke keeduklaasi või kolbi.
- Lisage tsitruseviljakoorele ligikaudu 200 ml valitud lahustit.
- Kasutage segu töötlemiseks ultrahelilainetega sondtüüpi sonikaatorit. Meie kasutame 200-vatist võimsat ultraheliekstraktorit UP200Ht, mis on varustatud sonotroodiga S26d14. Seadke amplituudiks 100%.
- Sonikeerige segu ligikaudu 10 min, kuni on saavutatud optimaalne ekstraheerimine.
Filtreerimine:
Pärast ultraheli töötlust filtreerige segu eelnevalt niisutatud peene võrgu või filtrikangaga, et eraldada ekstraheeritud pektiinilahus tahkest jäägist ehk greibikoore osakestest. Selle filtreerimisetapi mitmekordne kordamine tagab, et kõik tahked jäägid on eemaldatud.
Etanoolsadestamine:
- Pektiini sadestamiseks ekstraheeritud lahusest kasutatakse tavaliselt etanooli sadestava või protsessi peatava ainena.
- Viige filtreeritud pektiinilahus puhtasse anumasse.
- Lisage etanooli pektiinilahusele järk-järgult pideva segamise all. Etanooli ja pektiinilahuse suhe varieerub, kuid on tavaliselt ligikaudu 2:1 (etanool : lahus) mahu järgi.
- Jätkake etanooli lisamist, kuni lahuses on saavutatud etanooli lõppkontsentratsioon ligikaudu 70–80%. See kontsentratsioon soodustab pektiini sadenemist.
- Laske segul piisavalt kaua seista, tavaliselt mitu tundi või üleöö, et sadenemist soodustada.
- Pärast sadenemist koguge sadenenud pektiin tsentrifuugimise või filtreerimise teel.
- Peske sadenenud pektiini etanooliga, et eemaldada lisandid ja jääklahusti.
- Lõpuks kuivatage puhastatud pektiin vaakumis või madalal temperatuuril, et eemaldada järelejäänud niiskus.
Kuna pektiinisisaldus ja puuviljapõhine tooraine on loomulikult varieeruvad, võib ekstraheerimisprotseduuri olla vaja vastavalt kohandada. See tähendab, et konkreetseid ekstraheerimis- ja sadestamistingimusi võib olla vaja optimeerida sõltuvalt tsitruseviljakoore tüübist, küpsusastmest, pektiini saagisest ja soovitud pektiini omadustest. Pektiinisisalduse kvantifitseerimiseks ja ekstraheerimise efektiivsuse hindamiseks võib kasutada analüütilisi meetodeid, näiteks gravimeetrilist analüüsi või spektrofotomeetrilisi meetodeid.
Sonikaator UP400St ekstraheerimiseks
Jääkse suhkrupeedi viljaliha SEM-pilt 1000-kordsel suurendusel: (a) enne ekstraheerimist ning pärast pektiini ekstraheerimist kasutades (b) Xylanasae (250 U/g), (c) tsellulaasi (300 U/g), (d) Xylanasae+tsellulaasi (1:1), (e) Xylanasae+tsellulaasi (1:1,5) ning (f) Xylanasae+tsellulaasi (1:2).
(uuring ja pildid: Abou-Elseoud et al., 2021)
Tööstuslik pektiini ekstraheerimine Hielscher sonikaatoritega
Ülalpool demonstreeritud ultraheli abil pektiini ekstraheerimise protseduuri saab lineaarselt skaleerida tööstuslikuks voolutootmiseks. Ultraheli läbivoolukambriga reaktori kasutamine võimaldab töödelda suuri koguseid puuviljade kõrvalsaadusi pidevas voolutöötluses.
Hielscher Ultrasonics pakub laia valikut tööstuslikke sonikaatoreid puu- ja köögiviljamaterjali töötlemiseks pektiini tootmiseks.
Sonikeerimist kasutatakse mitte ainult pektiini ekstraheerimiseks, vaid ka polüfenoolide eraldamiseks puuviljade pressijääkidest, viljalihast, koortest ja seemnetest. Loe lisaks siit!
- kõrge efektiivsus
- tipptasemel tehnoloogia
- töökindlus ja vastupidavus
- reguleeritav, täpne protsessijuhtimine
- partii- ja voolutöötlus
- igale mahule
- intelligentne tarkvara
- nutikad funktsioonid (nt programmeeritavus, andmete logimine, kaugjuhtimine)
- lihtne ja ohutu kasutada
- väike hooldusvajadus
- CIP (kohapealne puhastus, clean-in-place)
Allolev tabel annab ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0,5 kuni 1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster, mis koosneb seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Disain, tootmine ja konsulteerimine – Saksamaal valmistatud kvaliteet
Hielscher ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Rasked tingimused ja nõudlikud keskkonnad ei valmista Hielscher ultrasonikaatoritele raskusi.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifitseeritud ettevõte ja pöörab erilist tähelepanu suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, mis ühendavad tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkuse. Loomulikult on Hielscher ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ning täidavad UL-i, CSA ja RoHs nõudeid.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid segamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, pilootmastaabis ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / viited
- Divyani Panwar, Parmjit S. Panesar, Harish K. Chopra (2023): Ultrasound-assisted extraction of pectin from Citrus limetta peels: Optimization, characterization, and its comparison with commercial pectin. Food Bioscience, Volume 51, 2023.
- Cibele Freitas de Oliveira, Diego Giordani, Rafael Lutckemier, Poliana Deyse Gurak, Florencia Cladera-Olivera, Ligia Damasceno Ferreira Marczak (2016): Extraction of pectin from passion fruit peel assisted by ultrasound. LWT – Food Science and Technology 71, 2016. 110-115.
- Antonela Nincevic Grassino, Mladen Brncic, Drazen Vikic-Topic, Suncica Roca, Maja Dent, Suzana Rimac Brncíc (2016): Ultrasound assisted extraction and characterization of pectin from tomato waste. Food Chemistry 198 (2016) 93–100.
- Krauser, S.; Saeed, A.; Iqbal, M. (2015): Comparative Studies on Conventional (Water-Hot Acid) and Non-Conventional (Ultrasonication) Procedures for Extraction and Chemical Characterization of Pectin from Peel Waste of Mango Cultivar Chausna. Pak. J. Bot., 47(4): 1527-1533, 2015.
Teadmisi väärt faktid: pektiin
Pektiin on kompleksne polüsahhariid, mida leidub taimede rakuseintes, eelkõige puuviljades, ja mis koosneb peamiselt α-1,4-glükosiidsidemetega seotud galakturoonhappe jääkidest. See struktuurne paigutus annab pektiinile ainulaadsed omadused, muutes selle mitmekülgseks biomolekuliks mitmesuguste tööstuslike rakendustega.
Loomulikus olekus esineb pektiin heterogeense polümeeride segunena, millel on erinev metüleerumisaste, mis põhjustab mitmekesiseid funktsionaalseid omadusi. Metüleerumisaste mõjutab pektiini geelistumisvõimet: madala metoksüülsusega pektiinid moodustavad tugevamaid geele kui kõrge metoksüülsusega vasted.
Pektiini funktsionaalsus tuleneb selle võimest interakteeruda vee, metalliioonide, suhkrute ja teiste makromolekulidega. Eelkõige muudavad selle geelistavad omadused selle väärtuslikuks koostisosaks toiduaine- ja farmaatsiatööstuses. Pektiini kasutatakse tavaliselt geelistava aine, stabilisaatori ja paksendajana toidutoodetes, nagu moosid, tarretised, puuviljasäilitised, kondiitritooted ja piimadesserdid. Farmaatsias toimib see kontrollitud ravimivabanemise maatriksina ja tablettide koostises sideainena.
Lisaks toiduaine- ja farmaatsiasektori rakendustele leiab pektiin kasutust ka paljudes teistes tööstusharudes. Kosmeetikatööstuses kasutatakse seda emulsioonide stabilisaatorina ja nahahooldustoodetes kilet moodustava ainena. Lisaks on pektiinil potentsiaalseid rakendusi biomeditsiinis, sealhulgas haavade paranemises, kudede inseneerias ja ravimite manustamissüsteemides, tänu oma biosobivusele ja biolagunevusele.
Pektiini mitmekesised funktsionaalsused ja biosobivus muudavad selle väärtuslikuks biomaterjaliks, millel on lai rakendusvaldkond paljudes tööstusharudes.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laborimastaabist kuni tööstusliku mastaabini.