بازده بالاتر پکتین با استخراج فراصوتی
استخراج فراصوتی به بازده بالای پکتین‌هایی با کیفیت ممتاز منجر می‌شود. با استفاده از فراصوت‌دهی می‌توان پکتین‌های ارزشمند را به‌طور کارآمد از ضایعات میوه، مانند محصولات جانبی فرآوری آب‌میوه، و سایر مواد اولیه زیستی تولید کرد. استخراج فراصوتی پکتین با بازده بالاتر، کیفیت برتر پکتین و فرایند استخراج سریع، از دیگر روش‌های استخراج پیشی می‌گیرد.
تشدید استخراج پکتین با فراصوت‌دهی
پکتین به‌عنوان عامل ژل‌کننده، امولسیون‌کننده و غلیظ‌کننده در بسیاری از محصولات غذایی و نیز به‌عنوان یکی از مواد تشکیل‌دهنده محصولات آرایشی و دارویی استفاده می‌شود. استخراج صنعتی متداول پکتین به روش استخراج با آب داغ انجام می‌شود؛ در این روش، مواد اولیه‌ای مانند پوست مرکبات، تفاله سیب و سایر ضایعات میوه برای مدتی طولانی در آب داغ با دمای 60–100°C و pH پایین، حدود pH 1٫5 – 3٫5، خیسانده می‌شوند. این امر استخراج متداول با آب داغ را به فرایندی زمان‌بر و پرمصرف از نظر انرژی تبدیل می‌کند که اغلب حتی برای آزادسازی تمام پکتین موجود در مواد اولیه نیز کارایی کافی ندارد.
برای رفع ناکارآمدی روش تولید متداول، استخراج فراصوتی به‌عنوان روشی برای تشدید فرایند به کار می‌رود که در مقایسه با استخراج سنتی با آب داغ، زمان استخراج را کاهش می‌دهد و بازده پکتین را به‌طور چشمگیری به حداکثر می‌رساند.
مزیت استخراج فراصوتی پکتین
استخراج فراصوتی در بسیاری از حوزه‌های تولید عصاره، از جمله تولید عصاره‌های گیاهی و گیاهان دارویی برای مواد غذایی، مکمل‌ها، داروها و محصولات آرایشی کاربرد دارد. نمونه‌ای بسیار شاخص از استخراج فراصوتی، استخراج کانابیدیول (CBD) و سایر ترکیبات از گیاه شاهدانه است.
استخراج فراصوتی یک روش استخراج غیرحرارتی است و از این طریق از ترکیبات زیست‌فعال در برابر تخریب حرارتی محافظت می‌کند. تمام پارامترهای فرایند فراصوتی، مانند دامنه، شدت، زمان، دما و فشار، به‌دقت قابل‌کنترل‌اند. این ویژگی امکان کنترل دقیق فرایند و کیفیت را فراهم می‌کند و تکرار و بازتولید نتایج به‌دست‌آمده از استخراج را آسان می‌سازد. تولیدکنندگان عصاره، فراصوت‌دهی را به‌دلیل تکرارپذیری قابل‌اعتماد فرایند ارزشمند می‌دانند؛ ویژگی‌ای که به استانداردسازی فرایندها و محصولات کمک می‌کند.
- شدت فراصوت‌دهی
- دما
- مقدار pH
- زمان
- اندازه ذرات مواد اولیه
دستگاه استخراج فراصوتی UIP4000hdT یک دستگاه استخراج قدرتمند با توان 4kW برای تولید صنعتی پکتین است.
دستورالعمل استخراج فراصوتی پکتین از پوست گریپ‌فروت را که در ویدیوی بالا نمایش داده شده است، اینجا ببینید!
تعیین پارامترهای مرتبط فرایند، امکان بهینه‌سازی فرایند استخراج فراصوتی را برای دستیابی به بالاترین کارایی و کیفیت ممتاز عصاره فراهم می‌کند.
برای نمونه، اندازه ذرات مواد اولیه، مانند پوست مرکبات، عامل مهمی است: اندازه کوچک‌تر ذرات به معنای سطح بیشتری برای اثرگذاری امواج فراصوت است. بنابراین، اندازه کوچک ذرات به بازده بالاتر پکتین، درجه متیلاسیون پایین‌تر و نسبت بیشتر نواحی رامنوگالاکتورونان منجر می‌شود.
مقدار pH حلال استخراج، یعنی آب + اسید، پارامتر اساسی دیگری است. هنگامی که پکتین در شرایط اسیدی استخراج می‌شود، بسیاری از نواحی شاخه‌دار رامنوگالاکتورونانِ پلیمر تجزیه می‌شوند؛ در نتیجه، عمدتاً نواحی «مستقیم» هموگالاکتورونان باقی می‌مانند که تعداد کمی مولکول قند خنثی به زنجیره خطی اصلی آن‌ها متصل‌اند یا درون آن قرار دارند.
استخراج فراصوتی پکتین زمان استخراج و دمای موردنیاز فرایند را کاهش می‌دهد و در نتیجه احتمال اصلاح ناخواسته پکتین به‌وسیله اسیدها کمتر می‌شود. به این ترتیب می‌توان از اسیدها در شرایط محدودشده استفاده کرد تا پکتین‌ها دقیقاً مطابق با الزامات محصول اصلاح شوند.
چه چیزی استخراج فراصوتی پکتین را تا این اندازه کارآمد می‌کند؟
استخراج فراصوتی مستقیماً بر تورم، سوراخ‌شدن و گسیختگی دیواره‌های سلولی اثر می‌گذارد. انتقال جرم ناشی از فراصوت باعث آب‌گیری مواد پکتینی در تیغه میانی می‌شود و به ازهم‌گسیختگی بافت‌های گیاهی می‌انجامد. کاویتاسیون فراصوتی و نیروهای برشی مستقیماً بر دیواره‌های سلولی اثر می‌گذارند و آن‌ها را می‌شکافند. این سازوکارها موجب دستیابی به نتایج بسیار کارآمد در استخراج فراصوتی می‌شوند.
بر اساس آنالیزهای شیمیایی و FT-IR، پکتین استخراج‌شده با فراصوت، که پکتین استخراج‌شده به کمک کاویتاسیون آکوستیکی با نام اختصاری ACAE نیز نامیده می‌شود، در مقایسه با پکتین استخراج‌شده به روش حرارتی متداول، وزن مولکولی و درجه متوکسیلاسیون پایین‌تری داشت و از نظر ناحیه رامنوگالاکتورونان-I با زنجیره‌های جانبی بلند غنی‌تر بود. مصرف انرژی برای استخراج فراصوتی پکتین به‌طور چشمگیری کمتر از روش گرمایش متداول بود؛ این امر نشان‌دهنده کاربرد امیدبخش آن در مقیاس تولید صنعتی است.
(رجوع کنید به Wang et al., 2017)
Wang و همکارانش (2017) همچنین تأکید می‌کنند که ثابت شده است استخراج به کمک فراصوت، در مقایسه با استخراج حرارتی متداول، فرایندی اقتصادی‌تر و سازگارتر با محیط‌زیست است که کارایی بالاتر و هزینه کمتری دارد.
تصاویر SEM از تفاله باقی‌مانده چغندرقند با بزرگ‌نمایی 1000x: (a) پیش از استخراج، و پس از استخراج پکتین با استفاده از (b) Xylanasae (250 U/g)، (c) Cellulase (300 U/g)، (d) Xylanasae+Cellulase (1:1)، و (e) Xylanasae+Cellulase (1:1٫5)، و (f) Xylanasae+Cellulase (1:2).
(پژوهش و تصاویر: Abou-Elseoud et al., 2021)
استخراج فراصوتی پکتین چگونه عمل می‌کند؟
استخراج فراصوتی بر اثرات مکانیکی ناشی از فراصوت با شدت بالا استوار است. برای تقویت و تشدید استخراج پکتین به کمک فراصوت‌دهی، امواج فراصوت پرتوان از طریق یک پروب فراصوتی، که هورن فراصوتی یا سونوتْرود نیز نامیده می‌شود، به محیط مایع منتقل می‌شوند؛ یعنی دوغابی متشکل از ماده اولیه حاوی پکتین و حلال. امواج فراصوت در مایع انتشار می‌یابند و چرخه‌های متناوب فشار پایین / فشار بالا ایجاد می‌کنند. در چرخه‌های فشار پایین، حباب‌های بسیار ریز خلأ، موسوم به حباب‌های کاویتاسیون، تشکیل می‌شوند و طی چندین چرخه فشار رشد می‌کنند. در این چرخه‌های رشد حباب، گازهای حل‌شده در مایع وارد حباب خلأ می‌شوند و در نتیجه حباب‌های خلأ به حباب‌های گازی در حال رشد تبدیل می‌شوند. هنگامی که حباب‌ها به اندازه معینی می‌رسند و دیگر نمی‌توانند انرژی بیشتری جذب کنند، در یک چرخه فشار بالا به‌شدت به درون فرو می‌پاشند. فروپاشی حباب با نیروهای شدید کاویتاسیونی همراه است، از جمله دما و فشار بسیار بالا که به‌ترتیب تا 4000K و 1000atm می‌رسند؛ همچنین اختلاف‌های زیاد دما و فشار متناظر با آن‌ها ایجاد می‌شود. این آشفتگی‌ها و نیروهای برشی ناشی از فراصوت، سلول‌های گیاهی را از هم می‌گسلند و پکتین‌های درون‌سلولی را در حلال پایه‌آبی آزاد می‌کنند. از آنجا که کاویتاسیون فراصوتی انتقال جرم بسیار شدیدی ایجاد می‌کند، فراصوت‌دهی در زمان پردازش بسیار کوتاه به بازده فوق‌العاده بالایی منجر می‌شود.
فراصوت‌دهی علاوه بر استخراج پکتین، برای جداسازی پلی‌فنول‌ها از تفاله، پالپ، پوست و دانه‌های میوه نیز به کار می‌رود. اینجا بیشتر بخوانید!
استخراج فراصوتی از سلول‌های گیاهی: مقطع عرضی میکروسکوپی (TS)، سازوکارهای اثرگذاری طی استخراج فراصوتی از سلول‌ها را نشان می‌دهد (بزرگ‌نمایی 2000x) [resource: Vilkhu et al. 2011]
دستگاه استخراج فراصوتی ناپیوسته UIP2000hdT با هورن cascatrode
پکتین‌های استخراج‌شده از ضایعات میوه
ضایعات میوه مانند پوست، باقی‌مانده پالپ میوه پس از آب‌گیری با پرس، و سایر محصولات جانبی میوه، اغلب منابع غنی پکتین هستند. با آنکه ضایعات میوه اغلب به‌عنوان خوراک دام استفاده می‌شوند، استخراج پکتین کاربرد ارزشمندتری برای این ضایعات است.
استخراج فراصوتی پکتین تاکنون با موفقیت از پوست مرکبات، مانند پرتقال، نارنگی و گریپ‌فروت، پوست خربزه، تفاله سیب، تفاله چغندرقند، پوست انبه، ضایعات گوجه‌فرنگی و نیز جک‌فروت، پشن‌فروت، پوست انجیر و موارد دیگر انجام شده است.
مطالعات موردی استخراج فراصوتی پکتین
به‌دلیل معایب استخراج متداول پکتین با حرارت، پژوهشگران و صنعت پیش‌تر جایگزین‌های نوآورانه‌ای مانند استخراج فراصوتی را بررسی کرده‌اند. ازاین‌رو، اطلاعات فراوانی درباره پارامترهای فرایند برای مواد اولیه گوناگون و نیز داده‌های بهینه‌سازی فرایند در دسترس است.
استخراج فراصوتی پکتین از تفاله سیب
Dranca و Oroian (2019) فرایند استخراج پکتین از تفاله سیب به کمک فراصوت را با اعمال شرایط مختلف فراصوتی و با استفاده از طرح سطح پاسخ Box-Behnken بررسی کردند. آن‌ها دریافتند که دامنه فراصوت تأثیر زیادی بر بازده و درجه استری‌شدن پکتین استخراج‌شده دارد، درحالی‌که pH استخراج بر هر سه پاسخ، یعنی بازده، محتوای GalA و درجه استری‌شدن، اثر چشمگیری می‌گذارد. شرایط بهینه استخراج شامل دامنه 100%، مقدار pH برابر با 1٫8، نسبت جامد به مایع 1:10 g/mL و فراصوت‌دهی به‌مدت 30 min بود. در این شرایط، بازده پکتین 9٫183%، محتوای GalA آن 98٫127 g/100 g و درجه استری‌شدن آن 83٫202% بود. برای مقایسه نتایج پکتین استخراج‌شده با فراصوت با پکتین تجاری، نمونه پکتین حاصل از استخراج فراصوتی در شرایط بهینه با نمونه‌های پکتین تجاری مرکبات و سیب، با استفاده از FT-IR، DSC، آنالیز رئولوژیکی و SEM مقایسه شد. دو روش نخست برخی ویژگی‌های نمونه پکتین استخراج‌شده با فراصوت را آشکار کردند؛ از جمله دامنه باریک‌تر توزیع وزن مولکولی، آرایش مولکولی منظم و درجه بالای استری‌شدن که مشابه پکتین‌های سیب موجود در بازار بود. بررسی ویژگی‌های ریخت‌شناختی نمونه به‌دست‌آمده با فراصوت نشان‌دهنده الگویی تعیین‌کننده در رابطه میان توزیع اندازه قطعات این نمونه و محتوای GalA آن از یک سو، و ظرفیت جذب آب از سوی دیگر است. گرانروی محلول پکتین استخراج‌شده با فراصوت بسیار بیشتر از محلول‌های تهیه‌شده با پکتین تجاری بود که شاید ناشی از غلظت بالای اسید گالاکتورونیک باشد. با در نظر گرفتن درجه بالای استری‌شدن نیز، این موضوع می‌تواند توضیح دهد که چرا گرانروی پکتین استخراج‌شده با فراصوت بیشتر بود. پژوهشگران نتیجه می‌گیرند که خلوص، ساختار و رفتار رئولوژیکی پکتین استخراج‌شده به روش فراصوتی از تفاله سیب Malus domestica ‘Fălticeni’ نشان‌دهنده کاربردهای امیدبخش این فیبر محلول است. (رجوع کنید به Dranca & Oroian 2019)
- بازده بالاتر
- پردازش سریع‌تر
- شرایط ملایم‌تر پردازش
- بهبود کارایی کلی
- کاربری ساده و ایمن
- بازگشت سریع سرمایه
دستگاه استخراج فراصوتی با عملکرد بالا برای تولید پکتین
استخراج فراصوتی یک فناوری پردازش قابل‌اعتماد است که تولید پکتین‌های باکیفیت را از مواد اولیه گوناگون، مانند محصولات جانبی و پوست مرکبات، تفاله سیب و بسیاری مواد دیگر، تسهیل و تسریع می‌کند. سبد محصولات Hielscher Ultrasonics طیف کاملی از سونیکاتورهای آزمایشگاهی جمع‌وجور تا سامانه‌های استخراج صنعتی را پوشش می‌دهد. بنابراین، ما در Hielscher می‌توانیم مناسب‌ترین سونیکاتور را برای ظرفیت فرایندی مدنظر شما ارائه کنیم. کارکنان باتجربه ما، از آزمون‌های امکان‌سنجی و بهینه‌سازی فرایند تا نصب سامانه فراصوتی شما در سطح نهایی تولید، همراهتان خواهند بود.
فضای اشغال‌شده اندک دستگاه‌های استخراج فراصوتی ما و انعطاف‌پذیری گزینه‌های نصب آن‌ها باعث می‌شود حتی در تأسیسات فرآوری پکتین با فضای محدود نیز جای بگیرند. پردازشگرهای فراصوتی در سراسر جهان در تأسیسات تولید مواد غذایی، دارو و مکمل‌های تغذیه‌ای نصب شده‌اند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر نوبت | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
[/two_thirds]
سونیکاتور UIP1000hdT – استخراج طعم از هلو
تصویر: L’Air du Temps
Hielscher Ultrasonics – تجهیزات پیشرفته استخراج
سبد محصولات Hielscher Ultrasonics طیف کاملی از دستگاه‌های استخراج فراصوتی با عملکرد بالا را از مقیاس کوچک تا بزرگ پوشش می‌دهد. لوازم جانبی تکمیلی، مونتاژ آسان مناسب‌ترین پیکربندی دستگاه فراصوتی را برای فرایند استخراج پکتین شما امکان‌پذیر می‌کنند. آرایش بهینه سامانه فراصوتی به ظرفیت مدنظر، حجم، ماده اولیه، ناپیوسته یا درون‌خطی بودن فرایند و زمان‌بندی بستگی دارد.
ناپیوسته و درون‌خطی
سونیکاتورهای Hielscher برای پردازش ناپیوسته و پردازش پیوسته با جریان عبوری قابل‌استفاده‌اند. پردازش فراصوتی ناپیوسته برای آزمون فرایند، بهینه‌سازی و تولید در مقیاس کوچک تا متوسط ایدئال است. برای تولید حجم‌های زیاد پکتین، پردازش درون‌خطی ممکن است مزایای بیشتری داشته باشد. فرایند اختلاط پیوسته درون‌خطی به آرایشی پیشرفته – متشکل از پمپ، شیلنگ‌ها یا لوله‌ها و مخازن – نیاز دارد، اما بسیار کارآمد و سریع است و به نیروی کار بسیار کمتری نیاز دارد. Hielscher Ultrasonics مناسب‌ترین آرایش استخراج را برای حجم استخراج و اهداف فرایندی شما در اختیار دارد.
دستگاه‌های استخراج فراصوتی برای هر ظرفیت تولید
طیف محصولات Hielscher Ultrasonics تمامی پردازشگرهای فراصوتی را در بر می‌گیرد؛ از سونیکاتورهای آزمایشگاهی جمع‌وجور و سامانه‌های رومیزی و پایلوت تا پردازشگرهای فراصوتی کاملاً صنعتی با ظرفیت پردازش چندین محموله کامیون در ساعت. این طیف کامل محصولات به ما امکان می‌دهد مناسب‌ترین دستگاه استخراج فراصوتی را برای ماده اولیه حاوی پکتین، ظرفیت فرایند و اهداف تولید شما ارائه کنیم.
سامانه‌های فراصوتی رومیزی برای آزمون‌های امکان‌سنجی و بهینه‌سازی فرایند ایدئال‌اند. افزایش مقیاس خطی بر اساس پارامترهای تثبیت‌شده فرایند، افزایش ظرفیت پردازش از محموله‌های کوچک‌تر تا تولید کاملاً تجاری را بسیار آسان می‌کند. افزایش مقیاس را می‌توان با نصب یک واحد استخراج فراصوتی پرتوان‌تر یا با اتصال چندین سونیکاتور به‌صورت موازی انجام داد. Hielscher با UIP16000، پرتوان‌ترین دستگاه استخراج فراصوتی جهان را ارائه می‌کند.
دامنه‌های قابل‌کنترل با دقت بالا برای نتایج بهینه
همه سونیکاتورهای Hielscher به‌دقت قابل‌کنترل‌اند و به همین دلیل تجهیزات پرکار و قابل‌اعتمادی در تولید هستند. دامنه یکی از پارامترهای حیاتی فرایند است که بر کارایی و اثربخشی استخراج فراصوتی پکتین از میوه و ضایعات زیستی تأثیر می‌گذارد.
تمام سونیکاتورهای Hielscher امکان تنظیم دقیق دامنه را فراهم می‌کنند. سونوتْرودها و هورن‌های تقویت‌کننده از لوازم جانبی‌ای هستند که تغییر دامنه را در بازه‌ای حتی گسترده‌تر امکان‌پذیر می‌سازند. پردازشگرهای فراصوتی صنعتی Hielscher می‌توانند دامنه‌های بسیار بالا و شدت فراصوتی موردنیاز برای کاربردهای دشوار را تأمین کنند. کارکرد پیوسته با دامنه‌هایی تا 200µm در بهره‌برداری 24/7 به‌راحتی امکان‌پذیر است.
تنظیم دقیق دامنه و پایش دائمی پارامترهای فرایند فراصوتی از طریق نرم‌افزار هوشمند به شما امکان می‌دهد ماده اولیه خود را در مؤثرترین شرایط فراصوتی پردازش کنید. فراصوت‌دهی بهینه برای دستیابی به بهترین نتایج استخراج!
استحکام تجهیزات فراصوتی Hielscher امکان کارکرد 24/7 را در شرایط کاری سنگین و محیط‌های دشوار فراهم می‌کند. این ویژگی، تجهیزات فراصوتی Hielscher را به ابزاری قابل‌اعتماد تبدیل می‌کند که نیازهای استخراج شما را برآورده می‌سازد.
آزمون آسان و بدون ریسک
مقیاس فرایندهای فراصوتی را می‌توان به‌صورت کاملاً خطی افزایش داد. این بدان معناست که هر نتیجه‌ای که با استفاده از یک سونیکاتور آزمایشگاهی یا رومیزی به دست آورده‌اید، با استفاده از دقیقاً همان پارامترهای فرایند، در مقیاس بالاتر نیز با دقیقاً همان خروجی قابل‌دستیابی است. این ویژگی، فراصوت‌دهی را برای آزمون‌های امکان‌سنجی بدون ریسک، بهینه‌سازی فرایند و سپس پیاده‌سازی در تولید تجاری ایدئال می‌سازد. با ما تماس بگیرید تا بدانید فراصوت‌دهی چگونه می‌تواند تولید عصاره پکتین شما را افزایش دهد.
بالاترین کیفیت – طراحی و ساخت آلمان
Hielscher به‌عنوان کسب‌وکاری با مالکیت و مدیریت خانوادگی، بالاترین استانداردهای کیفیت را برای پردازشگرهای فراصوتی خود در اولویت قرار می‌دهد. تمام سونیکاتورها در دفتر مرکزی ما در تلتو، نزدیک برلین در آلمان، طراحی و تولید می‌شوند و به‌طور کامل مورد آزمون قرار می‌گیرند. استحکام و قابلیت‌اعتماد تجهیزات فراصوتی Hielscher، آن‌ها را به تجهیزاتی پرکار در تولید شما تبدیل می‌کند. کارکرد 24/7 تحت بار کامل و در محیط‌های دشوار، ویژگی ذاتی مخلوط‌کن‌های Hielscher با عملکرد بالا است.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
درباره پکتین‌ها
پکتین یک هتروپلی‌ساکارید شاخه‌دار است که از بخش‌های گالاکتورونان با زنجیره بلند و سایر قندهای خنثی مانند رامنوز، آرابینوز، گالاکتوز و زایلوز تشکیل شده است. به‌طور دقیق‌تر، پکتین بلوکی از یک کوپلیمر است که اسید گالاکتورونیک با پیوند 1,4-α و رامنوز با پیوند 1,2 را همراه با شاخه‌های جانبی β-D-گالاکتوز، L-آرابینوز و سایر واحدهای قندی در بر می‌گیرد. از آنجا که در پکتین چندین بخش قندی و سطوح متفاوتی از استری‌شدن متیلی وجود دارد، پکتین مانند دیگر پلی‌ساکاریدها وزن مولکولی معینی ندارد. پکتینی که برای استفاده در مواد غذایی مشخص شده است، به‌صورت هتروپلی‌ساکاریدی حاوی حداقل 65% واحدهای اسید گالاکتورونیک تعریف می‌شود. با اعمال شرایط استخراج مشخص، می‌توان پکتین‌ها را با موفقیت اصلاح و عامل‌دار کرد تا الزامات خاصی را برآورده سازند. تولید پکتین‌های عامل‌دار و اصلاح‌شده برای کاربردهای ویژه موردتوجه است؛ برای مثال، پکتین با درجه متوکسیلاسیون پایین برای محصولات دارویی.
پکتین چگونه از محلول عصاره جدا می‌شود؟
رسوب‌دهی پکتین پس از استخراج فراصوتی: افزودن اتانول به محلول عصاره می‌تواند به جداسازی پکتین از طریق فرایندی به نام رسوب‌دهی کمک کند. پکتین، پلی‌ساکاریدی پیچیده که در دیواره سلولی گیاهان وجود دارد، در شرایط معمول در آب محلول است. بااین‌حال، با تغییر محیط حلال از طریق افزودن اتانول، می‌توان حلالیت پکتین را کاهش داد و موجب رسوب آن از محلول شد.
در ادامه، مبانی شیمیایی رسوب‌دهی پکتین با استفاده از اتانول را توضیح می‌دهیم:
- گسستن پیوندهای هیدروژنی: مولکول‌های پکتین به‌وسیله پیوندهای هیدروژنی در کنار هم نگه داشته می‌شوند و این پیوندها به حلالیت آن‌ها در آب کمک می‌کنند. اتانول با رقابت با مولکول‌های آب برای جایگاه‌های اتصال روی مولکول‌های پکتین، این پیوندهای هیدروژنی را مختل می‌کند. با جایگزین‌شدن مولکول‌های اتانول به‌جای مولکول‌های آب در اطراف مولکول‌های پکتین، پیوندهای هیدروژنی میان مولکول‌های پکتین ضعیف می‌شوند و حلالیت آن‌ها در حلال کاهش می‌یابد.
- کاهش قطبیت حلال: اتانول از آب کم‌قطب‌تر است؛ یعنی توانایی کمتری برای حل‌کردن مواد قطبی مانند پکتین دارد. با افزودن اتانول به محلول عصاره، قطبیت کلی حلال کاهش می‌یابد و شرایط برای باقی‌ماندن مولکول‌های پکتین در محلول نامساعدتر می‌شود. در نتیجه، با کاهش حلالیت پکتین در مخلوط اتانول و آب، پکتین از محلول رسوب می‌کند.
- افزایش غلظت پکتین: با رسوب‌کردن مولکول‌های پکتین از محلول، غلظت پکتین در محلول باقی‌مانده افزایش می‌یابد. این امر جداسازی پکتین از فاز مایع را از طریق فیلتراسیون یا سانتریفیوژ آسان‌تر می‌کند.
منابع / مراجع
- 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.