استخراج پکتین از پوست گریپ‌فروت با استفاده از سونیکاتور
پکتین‌های موجود در محصولات جانبی میوه، مانند پوست یا پالپ، با استفاده از دستگاه‌های استخراج فراصوتی با کارایی بسیار بالا استخراج می‌شوند. فراصوت‌دهی، به‌عنوان روشی مطمئن برای استخراج پکتین با کاربری ساده و ایمن، ضمن افزایش سرعت تولید، بازده استخراج و کیفیت پکتین را افزایش می‌دهد. در ادامه، روش مؤثر استخراج فراصوتی پکتین از پوست گریپ‌فروت را شرح می‌دهیم.
استخراج فراصوتی پکتین، گام‌به‌گام
استخراج فراصوتی پکتین به استفاده از فراصوت پرتوان برای تسهیل آزادسازی پکتین‌ها از مادهٔ اولیه (مانند پوست میوه و محصولات جانبی مرکبات) گفته می‌شود. فراصوت‌دهی روشی تثبیت‌شده برای تخریب دیواره‌های سلولی و آزادسازی پکتین از مواد گیاهی است.
پروتکل زیر برای استخراج فراصوتی پکتین از پوست گریپ‌فروت با استفاده از سونیکاتور پروبی و سپس رسوب‌دهی با اتانول است:
مواد و تجهیزات مورد استفاده:
- 50gr پوست گریپ‌فروت
- 200mL آب تصفیه‌شده
- 400mL اتانول
- سونیکاتور UP200St + سونوتْرود S26d14
- بشرهای شیشه‌ای
سونیکاتور UIP4000hdT دستگاه استخراجی پرتوان با توان 4kW است که برای تولید صنعتی پکتین استفاده می‌شود.
آماده‌سازی مادهٔ اولیه:
- پوست مرکبات را به‌عنوان مادهٔ اولیه تهیه کنید. در این پروتکل از پوست گریپ‌فروت استفاده می‌کنیم.
- پوست مرکبات را کاملاً بشویید تا هرگونه آلودگی یا بقایای زائد از آن جدا شود.
- پوست مرکبات را به قطعات کوچک برش دهید تا سطح در دسترس برای استخراج افزایش یابد.
انتخاب حلال:
آب، که ارزان و غیرسمی است، حلال ترجیحی برای استخراج محسوب می‌شود. آب به‌دلیل توانایی حل‌کردن پکتین بدون ایجاد تخریب، معمولاً برای استخراج پکتین استفاده می‌شود. افزودن مقدار کمی اسید (مانند اسید سیتریک، اسید استیک، اسید نیتریک یا اسید هیدروکلریک) به آب به‌عنوان حلال، به حل‌شدن پکتین موجود در مواد گیاهی کمک می‌کند و فرایند استخراج را بهبود می‌بخشد. تنظیم pH حلال روی مقدار تقریبی 2-3، راهنمای مناسبی برای این کار است.
روش اجرای استخراج فراصوتی:
- حدود 50 gr از قطعات ریز خردشدهٔ پوست مرکبات را در یک بشر یا بالن قرار دهید.
- تقریباً 200 ml از حلال انتخاب‌شده را به پوست مرکبات اضافه کنید.
- برای تیمار مخلوط با امواج فراصوت از یک سونیکاتور پروبی استفاده کنید. ما از UP200Ht، دستگاه استخراج فراصوتی پرتوان با توان 200 وات و مجهز به سونوتْرود S26d14، استفاده می‌کنیم. دامنه را روی 100% تنظیم کنید.
- مخلوط را تقریباً به‌مدت 10 min فراصوت‌دهی کنید تا استخراج بهینه حاصل شود.
فیلتراسیون:
پس از فراصوت‌دهی، مخلوط را با استفاده از توری ریزبافت یا پارچهٔ صافی که از قبل مرطوب شده است، صاف کنید تا محلول پکتین استخراج‌شده از باقی‌ماندهٔ جامد، یعنی ذرات پوست گریپ‌فروت، جدا شود. تکرار چندبارهٔ این مراحل فیلتراسیون، حذف تمام بقایای جامد را تضمین می‌کند.
رسوب‌دهی با اتانول:
- برای رسوب‌دادن پکتین از محلول حاصل از استخراج، معمولاً از اتانول به‌عنوان عامل رسوب‌دهنده یا متوقف‌کنندهٔ فرایند استفاده می‌شود.
- محلول پکتین صاف‌شده را به ظرفی تمیز منتقل کنید.
- در حین هم‌زدن مداوم، اتانول را به‌تدریج به محلول پکتین اضافه کنید. نسبت اتانول به محلول پکتین متغیر است، اما معمولاً نسبت حجمی آن حدود 2:1 (اتانول: محلول) است.
- افزودن اتانول را ادامه دهید تا غلظت نهایی اتانول در محلول به حدود 70-80% برسد. این غلظت، رسوب‌دهی پکتین را تسهیل می‌کند.
- برای تسهیل رسوب‌دهی، اجازه دهید مخلوط به‌مدت کافی، معمولاً چند ساعت یا یک شب، بدون حرکت بماند.
- پس از رسوب‌دهی، پکتین رسوب‌کرده را با سانتریفیوژ یا فیلتراسیون جمع‌آوری کنید.
- پکتین رسوب‌کرده را با اتانول بشویید تا ناخالصی‌ها و حلال باقی‌مانده حذف شوند.
- در پایان، پکتین خالص‌شده را تحت خلأ یا در دمای پایین خشک کنید تا رطوبت باقی‌مانده از بین برود.
ازآنجاکه مقدار پکتین و مادهٔ اولیهٔ میوه‌ای دستخوش تغییرات طبیعی هستند، ممکن است لازم باشد روش استخراج متناسب با این تغییرات تنظیم شود. این بدان معناست که بسته به نوع پوست مرکبات، میزان رسیدگی، بازده استخراج پکتین و خواص مطلوب آن، ممکن است به بهینه‌سازی شرایط مشخص استخراج و رسوب‌دهی نیاز باشد. برای اندازه‌گیری مقدار پکتین و ارزیابی کارایی استخراج می‌توان از روش‌های تحلیلی مانند آنالیز وزن‌سنجی یا روش‌های طیف‌سنجی نوری استفاده کرد.
سونیکاتور UP400St برای استخراج
تصاویر SEM از تفالهٔ باقی‌ماندهٔ 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 صنعتی پکتین با سونیکاتورهای Hielscher
همین روش استخراج فراصوتی پکتین که در بالا شرح داده شد، قابلیت افزایش مقیاس خطی برای تولید صنعتی درون‌خطی را دارد. استفاده از راکتور سلول جریان فراصوتی، پردازش حجم‌های زیاد محصولات جانبی میوه را در یک تیمار پیوستهٔ درون‌خطی امکان‌پذیر می‌کند.
Hielscher Ultrasonics مجموعه‌ای پیشرفته از سونیکاتورهای صنعتی را برای پردازش مواد اولیهٔ میوه و سبزیجات به‌منظور تولید پکتین عرضه می‌کند.
فراصوت‌دهی علاوه بر استخراج پکتین، برای جداسازی پلی‌فنول‌ها از تفاله، پالپ، پوست و دانه‌های میوه نیز استفاده می‌شود. اینجا بیشتر بخوانید!
- کارایی بالا
- فناوری روز
- قابلیت اطمینان و استحکام
- کنترل دقیق و قابل تنظیم فرایند
- ناپیوسته و درون‌خطی
- برای هر حجمی
- نرم‌افزار هوشمند
- قابلیت‌های هوشمند (مانند برنامه‌پذیری، ثبت داده‌ها، کنترل از راه دور)
- کاربری آسان و ایمن
- نیاز اندک به نگهداری
- CIP (شست‌وشو در محل)
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 0٫5 تا 1٫5mL | قابل اعمال نیست | VialTweeter | 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| قابل اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
سونیکاتورهای Hielscher به بالاترین استانداردهای کیفیت و طراحی شهرت دارند. استحکام و کاربری آسان، ادغام بی‌دردسر سونیکاتورهای ما در تأسیسات صنعتی را امکان‌پذیر می‌کند. سونیکاتورهای Hielscher به‌آسانی از عهدهٔ شرایط سخت و محیط‌های پرچالش برمی‌آیند.
Hielscher Ultrasonics شرکتی دارای گواهی ISO است و بر سونیکاتورهای پربازده مجهز به فناوری روز و برخوردار از کاربری آسان تأکید ویژه‌ای دارد. البته سونیکاتورهای Hielscher با الزامات CE انطباق دارند و الزامات UL، CSA و RoHs را برآورده می‌کنند.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی پربازده را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید: پکتین
پکتین یک پلی‌ساکارید پیچیده است که در دیواره‌های سلولی گیاهان، به‌ویژه در میوه‌ها، یافت می‌شود و عمدتاً از باقی‌مانده‌های اسید گالاکتورونیک تشکیل شده است که با پیوندهای گلیکوزیدی α-1,4 به هم متصل‌اند. این آرایش ساختاری، خواص منحصربه‌فردی به پکتین می‌بخشد و آن را به یک زیست‌مولکول چندمنظوره با کاربردهای صنعتی گوناگون تبدیل می‌کند.
پکتین در حالت طبیعی به‌صورت مخلوطی ناهمگن از پلیمرها با درجات متفاوت متیلاسیون وجود دارد که به ویژگی‌های عملکردی متنوع منجر می‌شود. درجهٔ متیلاسیون بر توانایی پکتین در تشکیل ژل تأثیر می‌گذارد؛ پکتین‌های کم‌متوکسی در مقایسه با انواع پرمتوکسی، ژل‌های قوی‌تری تشکیل می‌دهند.
قابلیت‌های عملکردی پکتین از توانایی آن در برهم‌کنش با آب، یون‌های فلزی، قندها و سایر درشت‌مولکول‌ها ناشی می‌شود. به‌ویژه خواص ژل‌سازی آن، پکتین را به ماده‌ای ارزشمند در صنایع غذایی و دارویی تبدیل می‌کند. پکتین معمولاً به‌عنوان عامل ژل‌ساز، پایدارکننده و غلیظ‌کننده در محصولات غذایی مانند مربا، ژله، فرآورده‌های میوه‌ای کنسروشده، شیرینی‌ها و دسرهای لبنی استفاده می‌شود. در داروسازی، پکتین به‌عنوان ماتریسی برای رهایش کنترل‌شدهٔ دارو و به‌عنوان چسباننده در فرمولاسیون قرص‌ها به کار می‌رود.
پکتین علاوه بر کاربردهای خود در بخش‌های غذایی و دارویی، در صنایع گوناگون دیگری نیز کاربرد دارد. در صنعت محصولات آرایشی، از آن به‌عنوان پایدارکننده در امولسیون‌ها و عامل تشکیل‌دهندهٔ فیلم در محصولات مراقبت از پوست استفاده می‌شود. همچنین پکتین به‌دلیل زیست‌سازگاری و زیست‌تخریب‌پذیری، کاربردهای بالقوه‌ای در زیست‌پزشکی، از جمله ترمیم زخم، مهندسی بافت و سامانه‌های دارورسانی دارد.
این قابلیت‌های عملکردی متنوع و ماهیت زیست‌سازگار پکتین، آن را به زیست‌ماده‌ای ارزشمند با دامنهٔ گسترده‌ای از کاربردها در صنایع متعدد تبدیل می‌کند.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی پربازده را از مقیاس آزمایشگاهی تا ابعاد صنعتی تولید می‌کند.