מיצוי פקטין מקליפת אשכולית באמצעות סוניקטור

פקטינים מתוצרי לוואי של פירות, כגון קליפות או ציפה, ממוצים ביעילות גבוהה מאוד באמצעות מערכות מיצוי אולטרסוניות. כשיטה אמינה, פשוטה ובטוחה לתפעול למיצוי פקטין, סוניקציה מגדילה את תפוקת הפקטין ומשפרת את איכותו תוך האצת קצב הייצור. להלן נדגים את הטכניקה היעילה למיצוי אולטרסוני של פקטין מקליפת אשכולית.

מיצוי אולטרסוני של פקטין שלב אחר שלב

מיצוי אולטרסוני של פקטין מתאר שימוש באולטרסאונד רב־עוצמה כדי לקדם שחרור פקטינים מחומר גלם (למשל קליפות פירות ותוצרי לוואי של פירות הדר). סוניקציה היא טכניקה מבוססת היטב לפירוק דופנות תאים ולשחרור פקטין מחומר צמחי.
הפרוטוקול הבא למיצוי אולטרסוני של פקטין מקליפות אשכולית באמצעות סוניקטור מסוג גשוש ולאחר מכן שיקוע באתנול:


החומרים והציוד שבהם נעשה שימוש:

• 50gr קליפת אשכולית
• 200mL מים מטוהרים
• 400mL אתנול
• סוניקטור UP200St + סונוטרודה S26d14
• כוסות כימיות מזכוכית

הכנת חומר הגלם:

• הצטיידו בקליפת פרי הדר כחומר גלם. בפרוטוקול זה אנו משתמשים בקליפות אשכולית.
• שטפו היטב את קליפת פרי ההדר כדי להסיר כל לכלוך או פסולת.
• חתכו את קליפת פרי ההדר לחתיכות קטנות כדי להגדיל את שטח הפנים למיצוי.

בחירת הממס:
מים הם הממס המועדף למיצוי, והם זולים ואינם רעילים. מים משמשים בדרך כלל למיצוי פקטין בזכות יכולתם להמיס פקטין מבלי לגרום לפירוקו. הוספת כמות קטנה של חומצות (למשל חומצה ציטרית, חומצה אצטית, חומצה חנקתית או חומצה הידרוכלורית) למים המשמשים כממס מסייעת בהמסת פקטין מחומרים צמחיים ומשפרת את תהליך המיצוי. כוונון הממס לערך pH של כ־2–3 הוא קו מנחה טוב.
 
הליך המיצוי האולטרסוני:

• הניחו כ־50 gr של חתיכות קליפת פרי הדר קצוצות דק בכוס כימית או בבקבוק מעבדה.
• הוסיפו לקליפת פרי ההדר כ־200 ml מהממס שנבחר.
• השתמשו בסוניקטור מסוג גשוש כדי לטפל בתערובת בגלים אולטרסוניים. אנו משתמשים ב־UP200Ht, מערכת מיצוי אולטרסונית רבת־עוצמה בהספק 200 ואט, המצוידת בסונוטרודה S26d14. הגדירו את האמפליטודה ל־100%.
• בצעו סוניקציה של התערובת במשך כ־10 min עד להשגת מיצוי מיטבי.

סינון:
לאחר הסוניקציה, סננו את התערובת באמצעות רשת צפופה או בד סינון שהורטבו מראש, כדי להפריד את תמיסת הפקטין שמוצה מהשארית המוצקה, כלומר מחלקיקי קליפת האשכולית. חזרה על שלבי סינון אלה כמה פעמים מבטיחה הסרה של כל השאריות המוצקות.
 

שיקוע באתנול:

• לשיקוע פקטין מהתמיסה שהתקבלה במיצוי, נהוג להשתמש באתנול כחומר משקע או כחומר לעצירת התהליך.
• העבירו את תמיסת הפקטין המסוננת למכל נקי.
• הוסיפו אתנול בהדרגה לתמיסת הפקטין תוך ערבוב רציף. היחס בין האתנול לתמיסת הפקטין משתנה, אך בדרך כלל הוא כ־2:1 (אתנול: תמיסה) לפי נפח.
• המשיכו להוסיף אתנול עד להגעה לריכוז סופי של כ־70–80% אתנול בתמיסה. ריכוז זה מקדם את שיקוע הפקטין.
• הניחו לתערובת לעמוד במשך זמן מספיק, בדרך כלל כמה שעות או למשך הלילה, כדי לסייע לשיקוע.
• לאחר השיקוע, אספו את הפקטין ששקע באמצעות צנטריפוגה או סינון.
• שטפו את הפקטין ששקע באתנול כדי להסיר מזהמים ושאריות ממס.
• לבסוף, יבשו את הפקטין המטוהר בריק או בטמפרטורה נמוכה כדי להסיר כל לחות שנותרה.

מכיוון שתכולת הפקטין וחומר הגלם שמקורו בפירות נתונים לשונות טבעית, ייתכן שיידרשו התאמות בהליך המיצוי בהתאם לכך. משמעות הדבר היא שייתכן שיהיה צורך למטב את תנאי המיצוי והשיקוע הספציפיים בהתאם לסוג קליפת פרי ההדר, למידת הבשלות, לתפוקת הפקטין ולתכונות הפקטין הרצויות. ניתן להשתמש בטכניקות אנליטיות כגון אנליזה גרבימטרית או שיטות ספקטרופוטומטריות כדי לכמת את תכולת הפקטין ולהעריך את יעילות המיצוי.

תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) של שאריות ציפת סלק סוכר בהגדלה של 1000x: (a) לפני המיצוי, ולאחר מיצוי פקטין באמצעות (b) Xylanasae (250 U/g), (c) Cellulase (300 U/g), (d) Xylanasae+Cellulase (1:1), וכן (e) Xylanasae+Cellulase (1:1.5), וכן (f) Xylanasae+Cellulase (1:2).
(מחקר ותמונות: Abou-Elseoud et al., 2021)

מיצוי תעשייתי של פקטין באמצעות סוניקטורים של Hielscher

ניתן להגדיל באופן ליניארי את קנה המידה של אותו הליך למיצוי אולטרסוני של פקטין שהודגם לעיל, עד לייצור תעשייתי בקו הייצור. השימוש בריאקטור אולטרסוני בעל תא זרימה מאפשר לעבד נפחים גדולים של תוצרי לוואי של פירות בטיפול רציף בקו הייצור.
Hielscher Ultrasonics מציעה סדרה מתקדמת של סוניקטורים תעשייתיים לעיבוד חומר מפירות וירקות לצורך ייצור פקטין.
 
סוניקציה משמשת לא רק למיצוי פקטין, אלא גם לבידוד פוליפנולים מגפת פירות, מציפה, מקליפות ומזרעים. קראו עוד כאן!
 

הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:

תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה

המכשירים האולטרסוניים של Hielscher ידועים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של איכות ותכנון. עמידות ותפעול קל מאפשרים שילוב חלק של המכשירים האולטרסוניים שלנו במתקנים תעשייתיים. המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מתמודדים בקלות עם תנאים קשים וסביבות תובעניות.

Hielscher Ultrasonics היא חברה בעלת הסמכת ISO, והיא שמה דגש מיוחד על מכשירים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, הכוללים טכנולוגיה מהמתקדמות ביותר וידידותיות למשתמש. כמובן, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher תואמים לדרישות CE ועומדים בדרישות UL, CSA ו־RoHs.