ફળો અને જૈવિક કચરામાંથી અલ્ટ્રાસોનિક પેક્ટિન નિષ્કર્ષણ
- પેક્ટિન ખૂબ જ વારંવાર વપરાતું ખાદ્ય ઉમેરણ છે, જેને મુખ્યત્વે જેલ બનાવવાની તેની અસર માટે ઉમેરવામાં આવે છે.
- અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પેક્ટિનના અર્કની ઉપજ અને ગુણવત્તામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
- સોનિકેશન પ્રક્રિયાને તીવ્ર બનાવતી તેની અસરો માટે જાણીતું છે, જેનો ઉપયોગ વિવિધ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં પહેલેથી જ થાય છે.
પેક્ટિન અને પેક્ટિનનું નિષ્કર્ષણ
પેક્ટિન એક કુદરતી જટિલ પોલિસેકેરાઇડ (હેટેરોપોલિસેકેરાઇડ) છે, જે ખાસ કરીને ફળોની કોષભિત્તિઓમાં, વિશેષ કરીને ખાટાં ફળોમાં અને સફરજનનો રસ કાઢ્યા પછીના અવશેષોમાં જોવા મળે છે. સફરજન અને ખાટાં ફળો બંનેની છાલમાં પેક્ટિનનું પ્રમાણ ઊંચું હોય છે. શુષ્ક પદાર્થના આધારે સફરજનનો રસ કાઢ્યા પછીના અવશેષોમાં 10–15% પેક્ટિન હોય છે, જ્યારે ખાટાં ફળોની છાલમાં 20–30% હોય છે. પેક્ટિન જૈવસુસંગત, જૈવવિઘટનક્ષમ અને નવીનીકરણીય પોલિસેકેરાઇડ છે, જે જેલ બનાવવાની અને ઘટ્ટ કરવાની ઉત્તમ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે, તેથી તે અત્યંત મૂલ્યવાન ઉમેરણ છે. ખાદ્ય, સૌંદર્યપ્રસાધન અને ઔષધીય ઉત્પાદનોમાં તેનો વ્યાપક ઉપયોગ પ્રવાહવર્તન સુધારક તરીકે થાય છે, જ્યાં તે જેલ બનાવનાર, ચળકાટ આપનાર, સ્થિરતા આપનાર અને ઘટ્ટ કરનાર ઘટક તરીકે તથા કેટલીક સંરચનાઓમાં ઇમલ્સિફાયર તરીકે કાર્ય કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ ફળોની છાલ અને રસ કાઢ્યા પછીના અવશેષોમાંથી ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા પેક્ટિનને અલગ કરવાની કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ છે, જે પ્રક્રિયાનો સમય અને કુલ ખર્ચ ઘટાડવાની સાથે ઉપજ વધારે છે.
પ્રોબ પ્રકારનું સોનિકેટર UIP1000hdT ફળોના કચરામાંથી પેક્ટિન અને ફિનોલના નિષ્કર્ષણ માટે વપરાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પેક્ટિન નિષ્કર્ષણ
અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ એક સૌમ્ય, બિનઉષ્મીય ઉપચાર છે, જેનો ઉપયોગ વિવિધ ખાદ્ય પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે. ફળો અને શાકભાજીમાંથી પેક્ટિનના નિષ્કર્ષણમાં સોનિકેશન ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળું પેક્ટિન ઉત્પન્ન કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક રીતે નિષ્કર્ષિત પેક્ટિન તેના એનહાઇડ્રોયુરોનિક એસિડ, મેથોક્સિલ અને કેલ્શિયમ પેક્ટેટના પ્રમાણ તેમજ તેના એસ્ટરીકરણના અંશને કારણે ઉત્કૃષ્ટ હોય છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણની સૌમ્ય પરિસ્થિતિઓ ઉષ્માસંવેદનશીલ પેક્ટિનનું ઉષ્મીય વિઘટન અટકાવે છે.
નિષ્કર્ષિત પેક્ટિનમાં એનહાઇડ્રોગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડ, એસ્ટરીકરણના અંશ અને રાખના પ્રમાણના આધારે પેક્ટિનની ગુણવત્તા અને શુદ્ધતા બદલાઈ શકે છે. ઊંચું આણ્વિક વજન, રાખનું ઓછું પ્રમાણ (10% કરતાં ઓછું) અને એનહાઇડ્રોગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડનું ઊંચું પ્રમાણ (65% કરતાં વધુ) ધરાવતા પેક્ટિનને સારી ગુણવત્તાવાળું પેક્ટિન માનવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચારની તીવ્રતાને અત્યંત ચોકસાઈપૂર્વક નિયંત્રિત કરી શકાતી હોવાથી, કંપવિસ્તાર, નિષ્કર્ષણનું તાપમાન, દબાણ, નિવાસ સમય અને દ્રાવકને સમાયોજિત કરીને પેક્ટિનના અર્કના ગુણધર્મોને પ્રભાવિત કરી શકાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટે વિવિધ દ્રાવકો વાપરી શકાય છે, જેમ કે પાણી, સાઇટ્રિક એસિડ, નાઇટ્રિક એસિડનું દ્રાવણ (HNO3, pH 2.0), અથવા એમોનિયમ ઓક્સાલેટ/ઓક્સાલિક એસિડ, જે હાલની નિષ્કર્ષણ લાઇનોમાં સોનિકેશનને સંકલિત કરવાનું પણ શક્ય બનાવે છે (રેટ્રોફિટિંગ).
- જેલ બનાવવાની ઊંચી ક્ષમતા
- સારી વિક્ષેપણક્ષમતા
- પેક્ટિનનો રંગ
- કેલ્શિયમ પેક્ટેટનું ઊંચું પ્રમાણ
- ઓછું વિઘટન
- પર્યાવરણને અનુકૂળ
સ્રોત તરીકે ફળોનો કચરો: સફરજનના પોમેસ, ખાટાં ફળોની છાલ (જેમ કે નારંગી, લીંબુ, ગ્રેપફ્રૂટ), દ્રાક્ષના પોમેસ, દાડમ, શુગર બીટના માવા, ડ્રેગન ફ્રૂટની છાલ, પ્રિક્લી પિઅરના ક્લેડોડ્સ, પેશન ફ્રૂટની છાલ અને કેરીની છાલમાંથી પેક્ટિન અલગ કરવા માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ થઈ ચૂક્યો છે.
અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પછી પેક્ટિનનું અવક્ષેપણ
નિષ્કર્ષના દ્રાવણમાં ઇથેનોલ ઉમેરવાથી અવક્ષેપણ નામની પ્રક્રિયા દ્વારા પેક્ટિનને અલગ કરવામાં મદદ મળી શકે છે. વનસ્પતિની કોષભિત્તિઓમાં જોવા મળતું જટિલ પોલિસેકેરાઇડ પેક્ટિન સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે. જોકે, ઇથેનોલ ઉમેરીને દ્રાવકનું પર્યાવરણ બદલવાથી પેક્ટિનની દ્રાવ્યતા ઘટાડી શકાય છે, જેના પરિણામે તે દ્રાવણમાંથી અવક્ષેપિત થાય છે.
ઇથેનોલનો ઉપયોગ કરીને થતા પેક્ટિનના અવક્ષેપણ પાછળનું રસાયણશાસ્ત્ર ત્રણ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા સમજાવી શકાય છે:
- હાઇડ્રોજન બંધોનું વિઘટન: પેક્ટિનના અણુઓ હાઇડ્રોજન બંધોથી એકબીજા સાથે જોડાયેલા રહે છે, જે પાણીમાં તેમની દ્રાવ્યતામાં ફાળો આપે છે. ઇથેનોલ પેક્ટિનના અણુઓ પરનાં બંધનસ્થાનો માટે પાણીના અણુઓ સાથે સ્પર્ધા કરીને આ હાઇડ્રોજન બંધોને તોડે છે. પેક્ટિનના અણુઓની આસપાસ પાણીના અણુઓનું સ્થાન ઇથેનોલના અણુઓ લેતાં, પેક્ટિનના અણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બંધો નબળા પડે છે, જેના કારણે દ્રાવકમાં તેમની દ્રાવ્યતા ઘટે છે.
- દ્રાવકની ધ્રુવીયતામાં ઘટાડો: ઇથેનોલ પાણી કરતાં ઓછું ધ્રુવીય છે, એટલે કે પેક્ટિન જેવા ધ્રુવીય પદાર્થોને ઓગાળવાની તેની ક્ષમતા ઓછી છે. નિષ્કર્ષના દ્રાવણમાં ઇથેનોલ ઉમેરવામાં આવતાં દ્રાવકની એકંદર ધ્રુવીયતા ઘટે છે, જેના કારણે પેક્ટિનના અણુઓનું દ્રાવણમાં રહેવું ઓછું અનુકૂળ બને છે. ઇથેનોલ અને પાણીના મિશ્રણમાં પેક્ટિનની દ્રાવ્યતા ઘટતાં તે દ્રાવણમાંથી અવક્ષેપિત થાય છે.
- પેક્ટિનની સાંદ્રતામાં વધારો: પેક્ટિનના અણુઓ દ્રાવણમાંથી અવક્ષેપિત થતાં, બાકી રહેલા દ્રાવણમાં પેક્ટિનની સાંદ્રતા વધે છે. આનાથી ગાળણ અથવા અપકેન્દ્રણ દ્વારા પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાંથી પેક્ટિનને વધુ સરળતાથી અલગ કરી શકાય છે.
ઇથેનોલનો ઉપયોગ કરીને પેક્ટિનને અવક્ષેપિત કરવું એ નિષ્કર્ષના દ્રાવણમાંથી પેક્ટિનને અલગ કરવાની સરળ અને અસરકારક પદ્ધતિ છે. આ પ્રક્રિયાનું એવું પગલું છે જે અલ્ટ્રાસોનિક પેક્ટિન નિષ્કર્ષણ પછી સરળતાથી હાથ ધરી શકાય છે. નિષ્કર્ષના દ્રાવણમાં ઇથેનોલ ઉમેરવાથી દ્રાવકનું પર્યાવરણ એવી રીતે બદલાય છે કે પેક્ટિનની દ્રાવ્યતા ઘટે છે, જેના પરિણામે તેનું અવક્ષેપણ થાય છે અને ત્યારબાદ તેને દ્રાવણમાંથી અલગ કરવામાં આવે છે. વિવિધ ઔદ્યોગિક અને ખાદ્ય ઉપયોગો માટે વનસ્પતિ સામગ્રીમાંથી પેક્ટિનના નિષ્કર્ષણ અને શુદ્ધિકરણમાં આ તકનીકનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે.
પોમેસ, છાલ અને માવાનું મૂલ્યવર્ધન કરવામાં રસ છે? – ફળોના કચરામાંથી પોલિફેનોલના નિષ્કર્ષણ વિશે વધુ વાંચો!
અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહ-પસાર રિએક્ટર
- વધુ ઉપજ
- વધુ સારી ગુણવત્તા
- બિનતાપીય
- નિષ્કર્ષણના સમયમાં ઘટાડો
- પ્રક્રિયાનું તીવ્રીકરણ
- હાલની પ્રણાલીમાં ઉપકરણ જોડવું શક્ય છે
- પર્યાવરણને અનુકૂળ નિષ્કર્ષણ
પેક્ટિનના નિષ્કર્ષણ માટે ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ
પોમેસ, છાલ અને બીજ જેવી વનસ્પતિ સામગ્રીમાંથી નિષ્કર્ષણની પ્રક્રિયાઓ માટે Hielscher Ultrasonics તમારું સહયોગી છે. તમે સંશોધન અને વિશ્લેષણ માટે ઓછી માત્રામાં નિષ્કર્ષણ કરવા માગતા હો કે વ્યાપારી ઉત્પાદન માટે મોટા જથ્થા પર પ્રક્રિયા કરવા માગતા હો, અમારી પાસે તમારા માટે યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષક છે. અમારા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રયોગશાળા હોમોજેનાઇઝર્સ તેમજ અમારા બેન્ચ-ટોપ અને ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ મજબૂત, ઉપયોગમાં સરળ અને સંપૂર્ણ ભાર હેઠળ 24/7 કામગીરી માટે બનાવવામાં આવેલા છે. વિવિધ કદ અને આકારના સોનોટ્રોડ્સ (અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ / હોર્ન્સ), ફ્લો સેલ્સ, રિએક્ટર્સ અને બૂસ્ટર્સ જેવી સહાયક સામગ્રીની વિશાળ શ્રેણી તમારી ચોક્કસ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયા માટે શ્રેષ્ઠ ગોઠવણી શક્ય બનાવે છે.
તમામ ડિજિટલ અલ્ટ્રાસોનિક મશીનોમાં વ્યાપક પ્રક્રિયા નિરીક્ષણ માટે રંગીન ટચ ડિસ્પ્લે, સ્વચાલિત ડેટા નોંધણી માટે સંકલિત SD Card અને બ્રાઉઝર દ્વારા દૂરસ્થ નિયંત્રણની સુવિધા આપવામાં આવેલી છે. Hielscher ની અદ્યતન અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓથી પ્રક્રિયાનું ઉચ્ચ સ્તરનું માનકીકરણ અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ સરળ બને છે.
તમારી પેક્ટિન નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાની જરૂરિયાતોની ચર્ચા કરવા આજે જ અમારો સંપર્ક કરો! અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણમાં અમારા લાંબા ગાળાના અનુભવ દ્વારા તમને સહાય કરવામાં અને સર્વોચ્ચ પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા તથા શ્રેષ્ઠ પેક્ટિન ગુણવત્તા પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરવામાં અમને આનંદ થશે!
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે:
| બેચનું આયતન | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલાં ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 10 થી 2000mL | 20 થી 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 થી 100L | 2 થી 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 થી 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | વધુ | સમૂહમાં ગોઠવેલાં UIP16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
પ્રયોગશાળાનું સોનિકેટર UP200Ht દ્રાવક તરીકે પાણીનો ઉપયોગ કરીને ગ્રેપફ્રૂટની છાલમાંથી પેક્ટિનનું નિષ્કર્ષણ કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પેક્ટિન નિષ્કર્ષણનાં સંશોધન પરિણામો
ટામેટાંનો કચરો: રિફ્લક્સ પ્રક્રિયામાં લાંબા નિષ્કર્ષણ સમય (12–24 h)ને ટાળવા માટે, સમયની દૃષ્ટિએ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાને તીવ્ર બનાવવા અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો (15, 30, 45, 60 અને 90 min). નિષ્કર્ષણ સમયના આધારે, પ્રથમ અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ તબક્કામાં 60°C અને 80°C તાપમાને પ્રાપ્ત પેક્ટિન ઉપજ અનુક્રમે 15.2–17.2% અને 16.3–18.5% છે. જ્યારે બીજો અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ તબક્કો લાગુ કરવામાં આવ્યો, ત્યારે તાપમાન અને સમયના આધારે ટામેટાંના કચરામાંથી પેક્ટિનની ઉપજ વધીને 34–36% થઈ હતી). સ્પષ્ટપણે, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ ટામેટાંની કોષભિત્તિના મેટ્રિક્સનું વિઘટન વધારે છે, જેનાથી દ્રાવક અને નિષ્કર્ષિત પદાર્થ વચ્ચે વધુ સારી આંતરક્રિયાઓ થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક રીતે નિષ્કર્ષિત પેક્ટિનને ઝડપથી જેલ રચવાના ગુણધર્મો (DE > 70%) અને 73.3–85.4% એસ્ટરીકરણ અંશ ધરાવતા ઉચ્ચ મેથોક્સિલ પેક્ટિન (HM-pectin) તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. n. નિષ્કર્ષણ પરિમાણો (તાપમાન અને સમય)ના આધારે, અલ્ટ્રાસોનિક રીતે નિષ્કર્ષિત પેક્ટિનમાં કેલ્શિયમ પેક્ટેટનું પ્રમાણ 41.4% થી 97.5% વચ્ચે માપવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણના વધુ ઊંચા તાપમાને કેલ્શિયમ પેક્ટેટનું પ્રમાણ વધુ (91–97%) હોય છે અને તેથી પરંપરાગત નિષ્કર્ષણની તુલનામાં તે પેક્ટિનની જેલ બનાવવાની ક્ષમતાનું મહત્ત્વપૂર્ણ પરિમાણ બને છે.
24hr સમયગાળાનું પરંપરાગત દ્રાવક નિષ્કર્ષણ, 15 minની અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ સારવારની સરખામણીમાં સમાન પેક્ટિન ઉપજ આપે છે. પ્રાપ્ત પરિણામોને ધ્યાનમાં લેતાં એવું તારણ કાઢી શકાય છે કે અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર નિષ્કર્ષણનો સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. NMR અને FTIR સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી તપાસવામાં આવેલા તમામ નમૂનાઓમાં મુખ્યત્વે એસ્ટરીકૃત પેક્ટિનની હાજરીની પુષ્ટિ કરે છે. [Grassino et al. 2016]
પેશન ફ્રૂટની છાલ: નિષ્કર્ષણ ઉપજ, ગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડ અને એસ્ટરીકરણ અંશને નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતાના સૂચકો તરીકે ગણવામાં આવ્યા હતા. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત નિષ્કર્ષણ દ્વારા પ્રાપ્ત પેક્ટિનની સર્વોચ્ચ ઉપજ 12.67% હતી (નિષ્કર્ષણની પરિસ્થિતિઓ 85ºC, 664 W/cm2, pH 2.0 અને 10 min). આ જ પરિસ્થિતિઓમાં પરંપરાગત ગરમી દ્વારા નિષ્કર્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું અને પરિણામ 7.95% હતું. આ પરિણામો અન્ય અભ્યાસો સાથે સુસંગત છે, જેમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી પેક્ટિન, હેમિસેલ્યુલોઝ અને અન્ય જલદ્રાવ્ય પોલિસેકેરાઇડ્સ સહિતના પોલિસેકેરાઇડ્સનું અસરકારક નિષ્કર્ષણ ઓછા સમયમાં થતું હોવાનું જણાવવામાં આવ્યું છે. એવું પણ જોવામાં આવ્યું હતું કે અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી નિષ્કર્ષણ કરવામાં આવ્યું ત્યારે નિષ્કર્ષણની ઉપજ 1.6 ગણી વધી હતી. પ્રાપ્ત પરિણામોએ દર્શાવ્યું કે પેશન ફ્રૂટની છાલમાંથી પેક્ટિનના નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એક કાર્યક્ષમ અને સમય બચાવતી તકનીક હતી. [Freitas de Oliveira et al. 2016]
પ્રિક્લી પિઅરના ક્લેડોડ્સ: મ્યુસિલેજ દૂર કર્યા પછી Opuntia ficus indica (OFI)ના ક્લેડોડ્સમાંથી પેક્ટિનનું અલ્ટ્રાસોનિક-સહાયિત નિષ્કર્ષણ (UAE) કરવાનો પ્રયાસ પ્રતિભાવ સપાટી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યો હતો. પેક્ટિન નિષ્કર્ષણની ઉપજ સુધારવા માટે આઇસોવેરિયન્ટ સેન્ટ્રલ કમ્પોઝિટ ડિઝાઇન દ્વારા પ્રક્રિયાના ચલોને શ્રેષ્ઠ બનાવવામાં આવ્યા હતા. પ્રાપ્ત શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિ આ હતી: સોનિકેશન સમય 70 min, તાપમાન 70, pH 1.5 અને પાણી-સામગ્રીનો ગુણોત્તર 30 ml/g. આ પરિસ્થિતિની માન્યતા ચકાસવામાં આવી હતી અને પ્રાયોગિક નિષ્કર્ષણનું પરિણામ 18.14% ± 1.41% હતું, જે આગાહી કરેલા મૂલ્ય (19.06%)ની ખૂબ નજીક હતું. આમ, ઓછા સમયમાં અને નીચા તાપમાને પ્રાપ્ત થયેલી ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાને કારણે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાનો આશાસ્પદ વિકલ્પ પ્રસ્તુત કરે છે. OFIના ક્લેડોડ્સમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ દ્વારા મેળવેલા પેક્ટિન (UAEPC)માં એસ્ટરીકરણનો અંશ ઓછો, યુરોનિક એસિડનું પ્રમાણ ઊંચું, મહત્ત્વપૂર્ણ કાર્યાત્મક ગુણધર્મો અને સારી મુક્ત મૂળક વિરોધી સક્રિયતા હોય છે. આ પરિણામો ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં સંભવિત ઉમેરણ તરીકે UAEPCના ઉપયોગની તરફેણ કરે છે. [Bayar et al. 2017]
દ્રાક્ષનો પોમેસ: “સાઇટ્રિક એસિડનો ઉપયોગ કરીને દ્રાક્ષના દબાણ પછીના અવશેષમાંથી પેક્ટિન્સનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત નિષ્કર્ષણ: પ્રતિભાવ સપાટી પદ્ધતિનો અભિગમ” નામના સંશોધનપત્રમાં, નિષ્કર્ષક તરીકે સાઇટ્રિક એસિડનો ઉપયોગ કરીને દ્રાક્ષના દબાણ પછીના અવશેષમાંથી પેક્ટિન્સ કાઢવા માટે સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પ્રતિભાવ સપાટી પદ્ધતિ અનુસાર, pH 2.0 ધરાવતા સાઇટ્રિક એસિડના દ્રાવણનો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયા 75ºC પર 60 min માટે કરવામાં આવે ત્યારે પેક્ટિનની સર્વોચ્ચ ઉપજ (∼32.3%) મેળવી શકાય છે. મુખ્યત્વે ગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડના એકમોથી બનેલા આ પેક્ટિક પોલિસેકેરાઇડ્સમાં (કુલ શર્કરાના ∼97%) સરેરાશ અણુભાર 163.9kDa અને એસ્ટરીકરણની માત્રા (DE) 55.2% હોય છે.
સોનિકેશન કરેલા દ્રાક્ષના દબાણ પછીના અવશેષની સપાટીની આકારરચના દર્શાવે છે કે વનસ્પતિ પેશીઓને તોડવામાં અને નિષ્કર્ષણની ઉપજ વધારવામાં સોનિકેશન મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓ (75°C, 60 min, pH 2.0) હેઠળ પેક્ટિન્સના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પછી મળેલી ઉપજ, તાપમાન, સમય અને pHની સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ પરંતુ અલ્ટ્રાસોનિક સહાય વિના કરાયેલા નિષ્કર્ષણની ઉપજ કરતાં 20% વધુ હતી. વધુમાં, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણથી મેળવેલા પેક્ટિન્સનો સરેરાશ અણુભાર પણ વધુ હતો. [Minjares-Fuentes et al. 2014]
કાસ્કાટ્રોડ હોર્ન સાથેનું અલ્ટ્રાસોનિક બેચ એક્સ્ટ્રેક્ટર UIP2000hdT
જાણવા યોગ્ય તથ્યો
પેક્ટિન શું છે?
પેક્ટિન કુદરતી રીતે મળી આવતું હેટેરોપોલિસેકેરાઇડ છે, જે મુખ્યત્વે સફરજનના દબાણ પછીના અવશેષ અને ખાટાં ફળો જેવાં ફળોમાં જોવા મળે છે. પેક્ટિન્સ, જેને પેક્ટિક પોલિસેકેરાઇડ્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, ગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડથી સમૃદ્ધ હોય છે. પેક્ટિક સમૂહમાં અનેક જુદા જુદા પોલિસેકેરાઇડ્સ ઓળખવામાં આવ્યા છે. હોમોગેલેક્ટ્યુરોનાન્સ એ α-(1–4) બંધોથી જોડાયેલા D-ગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડની રેખીય શૃંખલાઓ છે. પ્રતિસ્થાપિત ગેલેક્ટ્યુરોનાન્સની વિશેષતા એ છે કે તેમાં D-ગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડના અવશેષોની મુખ્ય શૃંખલામાંથી શાખાઓ રૂપે જોડાયેલા સેકેરાઇડ અવશેષો હોય છે (જેમ કે ઝાઇલોગેલેક્ટ્યુરોનાન અને એપિયોગેલેક્ટ્યુરોનાનના સંબંધિત કિસ્સાઓમાં અનુક્રમે D-ઝાયલોઝ અથવા D-એપિયોઝ). રેમ્નોગેલેક્ટ્યુરોનાન I પેક્ટિન્સ (RG-I)ની મુખ્ય શૃંખલા પુનરાવર્તિત ડાઇસેકેરાઇડથી બનેલી હોય છે: 4)-α-D-ગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડ-(1,2)-α-L-રેમ્નોઝ-(1. ઘણા રેમ્નોઝ અવશેષો સાથે વિવિધ તટસ્થ શર્કરાઓની પાર્શ્વશૃંખલાઓ જોડાયેલી હોય છે. આ તટસ્થ શર્કરાઓ મુખ્યત્વે D-ગેલેક્ટોઝ, L-એરાબિનોઝ અને D-ઝાયલોઝ હોય છે. તટસ્થ શર્કરાઓના પ્રકારો અને પ્રમાણ પેક્ટિનના ઉદ્ભવસ્રોત અનુસાર બદલાય છે.
પેક્ટિનનો બીજો રચનાત્મક પ્રકાર રેમ્નોગેલેક્ટ્યુરોનાન II (RG-II) છે, જે એક જટિલ, અત્યંત શાખાવાળો પોલિસેકેરાઇડ છે અને કુદરતમાં ઓછો જોવા મળે છે. રેમ્નોગેલેક્ટ્યુરોનાન IIની મુખ્ય શૃંખલા માત્ર D-ગેલેક્ટ્યુરોનિક એસિડના એકમોથી બનેલી હોય છે. અલગ પાડેલા પેક્ટિનનો અણુભાર સામાન્ય રીતે 60,000–1,30,000 g/mol હોય છે, જે ઉદ્ભવસ્રોત અને નિષ્કર્ષણની પરિસ્થિતિઓ અનુસાર બદલાય છે.
પેક્ટિનના જેલ બનાવવાના ગુણધર્મોને શું અસર કરે છે?
પેક્ટિનનું જેલન pH, તાપમાન, આયનિક પ્રબળતા (અન્ય દ્રાવ્ય પદાર્થો), અણુનું કદ, મિથાઇલીકરણની માત્રા (DM), પાર્શ્વશૃંખલાઓનું પ્રમાણ અને એકંદર વિદ્યુતભાર ઘનતા દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. વનસ્પતિ પેશીઓમાં પેક્ટિન પાણીમાં દ્રાવ્ય (“મુક્ત”) અને પાણીમાં અદ્રાવ્ય અંશો રૂપે જોવા મળે છે. અણુભાર ઘટે તેમ દ્રાવ્યતા સામાન્ય રીતે વધે છે અને મિથાઇલ-એસ્ટરનું પ્રમાણ વધુ હોય ત્યારે પણ ઘણીવાર વધે છે, પરંતુ pH, તાપમાન અને હાજર સહદ્રાવ્ય પદાર્થો પણ તેને અસર કરે છે.
મિથાઇલીકરણની માત્રાના આધારે બે કાર્યાત્મક વર્ગો નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે:
- ઉચ્ચ-મિથોક્સિલ પેક્ટિન (HMP; DM > 50%) દ્રાવ્ય ઘન પદાર્થોનું પ્રમાણ ઊંચું હોય ત્યારે (≥55 wt% સુક્રોઝ) અમ્લીય માધ્યમમાં (pH 2.0–3.5) જેલ બનાવે છે; આ મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન બંધન અને જલવિરોધી જોડાણો દ્વારા થાય છે, જે સ્થિર વિદ્યુતીય અપાકર્ષણને દબાવે છે.
- ઓછા-મિથોક્સિલ પેક્ટિન (LMP; DM < 50%) પડોશી કાર્બોક્સિલ સમૂહો વચ્ચે Ca²⁺ દ્વારા મધ્યસ્થિત આયનિક તિર્યકબંધન (“ઇંડાંની પેટી” જેવા જોડાણ વિસ્તારો) દ્વારા વધુ વ્યાપક pH શ્રેણી (2.0–6.0)માં જેલ બનાવે છે.
પેક્ટિન્સનો ઉપયોગ કેવી રીતે થાય છે?
ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં, પેક્ટિન માર્મલેડ, ફળના સ્પ્રેડ, જામ, જેલી, પીણાં, સૉસ, હિમશીતિત ખાદ્યપદાર્થો, મીઠાઈઓ અને બેકરી ઉત્પાદનોમાં ઉમેરવામાં આવે છે. મીઠાઈ તરીકેની જેલીમાં સારી જેલ સંરચના આપવા, ચાવતી વખતે સ્વચ્છ રીતે તૂટવાની ગુણવત્તા આપવા અને સ્વાદ સારી રીતે મુક્ત થાય તે માટે પેક્ટિનનો ઉપયોગ થાય છે. પીવાના દહીં જેવાં અમ્લીય પ્રોટીન પીણાંને સ્થિર કરવા, રસ આધારિત પીણાંની બનાવટ, મોંમાં અનુભવાતી અનુભૂતિ અને ગૂદાની સ્થિરતા સુધારવા તથા બેક કરેલા ખાદ્યપદાર્થોમાં ચરબીના વિકલ્પ તરીકે પણ પેક્ટિનનો ઉપયોગ થાય છે. કેલરી ઘટાડેલા / ઓછી કેલરીવાળા ઉત્પાદનોમાં, ચરબી અને/અથવા ખાંડના વિકલ્પ તરીકે પેક્ટિન ઉમેરવામાં આવે છે.
ઔષધ ઉદ્યોગમાં, લોહીમાં કોલેસ્ટેરોલનું સ્તર અને જઠરાંત્રિય વિકારો ઘટાડવા માટે તેનો ઉપયોગ થાય છે.
પેક્ટિનના અન્ય ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં ખાદ્ય આવરણપટોમાં તેનો ઉપયોગ, પાણી/તેલ ઇમલ્શન માટે ઇમલ્શન સ્થિરકારક તરીકે, પ્રવાહવર્તન સુધારક અને પ્લાસ્ટિસાઇઝર તરીકે તથા કાગળ અને કાપડ માટે સાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકેનો ઉપયોગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
પેક્ટિનના સારા સ્ત્રોત કયા છે?
મોટાભાગની વનસ્પતિઓની કોષભિત્તિઓમાં પેક્ટિન મળી આવે છે, છતાં વ્યાવસાયિક રીતે ઉત્પાદિત પેક્ટિનના બે મુખ્ય સ્ત્રોત સફરજનનો ખોળ અને નારંગીની છાલ છે, કારણ કે તેમનું પેક્ટિન ઉચ્ચ ગુણવત્તાનું હોય છે. અન્ય સ્ત્રોતો ઘણીવાર નબળો જેલ બનાવવાનો ગુણધર્મ દર્શાવે છે. ફળોમાં, સફરજન અને ખાટાં ફળો ઉપરાંત પીચ, જરદાળુ, નાશપતી, જામફળ, ક્વિન્સ, આલુ અને ગૂસબેરી પેક્ટિનની ઊંચી માત્રા માટે જાણીતાં છે. શાકભાજીમાં, ટામેટાં, ગાજર અને બટાટા પેક્ટિનની ઊંચી માત્રા માટે જાણીતાં છે.
પેક્ટિનના ઉત્પાદન માટે ટામેટાંના ગૂદાનો ઉપયોગ શા માટે થાય છે?
ટામેટાંનો રસ, પેસ્ટ, પ્યુરી, કેચપ, સૉસ અને સાલસા જેવાં ઉત્પાદનો બનાવવા માટે દર વર્ષે લાખો ટન ટામેટાં (Lycopersicon esculentum Mill.) પર પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, જેના પરિણામે મોટી માત્રામાં કચરો ઉત્પન્ન થાય છે. ટામેટાંને દબાવીને રસ કાઢ્યા પછી મળતા ટામેટાંના કચરામાં 33% બીજ, 27% છાલ અને 40% ગૂદો હોય છે, જ્યારે સૂકવેલા ટામેટાંના ખોળમાં 44% બીજ અને 56% ગૂદો તથા છાલ હોય છે. પેક્ટિનના ઉત્પાદન માટે ટામેટાંનો કચરો ઉત્તમ સ્ત્રોત છે.
સાહિત્ય/સંદર્ભો
- Bayar N., Bouallegue T., Achour M., Kriaa M., Bougatef A., Kammoun R. (2017): Ultrasonic extraction of pectin from Opuntia ficus indica cladodes after mucilage removal: Optimization of experimental conditions and evaluation of chemical and functional properties. Ultrasonic pectin extraction from prickly pear cladodes. Food Chemistry 235, 2017.
- Raffaella Boggia, Federica Turrini, Carla Villa, Chiara Lacapra, Paola Zunin, Brunella Parodi (2016): Green Extraction from Pomegranate Marcs for the Production of Functional Foods and Cosmetics. Pharmaceuticals (Basel). 2016 Dec; 9(4): 63.
- 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.
- R. Minjares-Fuentes, A. Femenia, M.C. Garaua, J.A. Meza-Velázquez, S. Simal, C. Rosselló (2014): Ultrasound-assisted extraction of pectins from grape pomace using citric acid: A response surface methodology approach. Carbohydrate Polymers 106 (2014) 179–189.