Estrazione della pectina dalla buccia di pompelmo mediante un sonicatore

Le pectine presenti nei sottoprodotti della frutta, come bucce o polpa, vengono estratte con elevata efficienza mediante estrattori a ultrasuoni. La sonicazione è un metodo di estrazione della pectina affidabile, semplice e sicuro da utilizzare, che aumenta la resa e la qualità della pectina accelerando la produzione. Di seguito illustriamo l’efficace tecnica di estrazione della pectina dalla buccia di pompelmo mediante ultrasuoni.

Estrazione della pectina mediante ultrasuoni passo dopo passo

L’estrazione della pectina mediante ultrasuoni consiste nell’applicazione di ultrasuoni di potenza per favorire il rilascio delle pectine da una materia prima (ad es. bucce di frutta, sottoprodotti degli agrumi). La sonicazione è una tecnica consolidata per disgregare le pareti cellulari e liberare la pectina dal materiale vegetale.
Di seguito il protocollo per l’estrazione della pectina dalle bucce di pompelmo mediante ultrasuoni, utilizzando un sonicatore a sonda e una successiva precipitazione con etanolo:


Materiali utilizzati:

• 50gr di buccia di pompelmo
• 200mL di acqua purificata
• 400mL di etanolo
• Sonicatore UP200St + sonotrodo S26d14
• Becher in vetro

Preparazione della materia prima:

• Procurarsi bucce di agrumi come materia prima. In questo protocollo utilizziamo bucce di pompelmo.
• Lavare accuratamente le bucce degli agrumi per rimuovere ogni traccia di sporco o residui.
• Tagliare le bucce degli agrumi in piccoli pezzi per aumentare la superficie disponibile per l’estrazione.

Scelta del solvente:
L’acqua è il solvente preferito per l’estrazione, in quanto economico e non tossico. L’acqua è comunemente utilizzata per l’estrazione della pectina grazie alla sua capacità di solubilizzarla senza provocarne la degradazione. L’aggiunta di una piccola quantità di acidi (ad es. acido citrico, acido acetico, acido nitrico o cloridrico) all’acqua utilizzata come solvente aiuta a solubilizzare la pectina dai materiali vegetali e migliora il processo di estrazione. Regolare il solvente a un valore di pH di circa 2–3 è una buona indicazione di riferimento.
 
Procedura di estrazione mediante ultrasuoni:

• Mettere circa 50 gr di bucce di agrumi finemente tritate in un becher o in una beuta.
• Aggiungere circa 200 ml del solvente scelto alle bucce degli agrumi.
• Utilizzare un sonicatore a sonda per trattare la miscela con onde ultrasoniche. Utilizziamo l’UP200Ht, un potente estrattore a ultrasuoni da 200 watt dotato del sonotrodo S26d14. Impostare l’ampiezza al 100%.
• Sottoporre la miscela a sonicazione per circa 10 min fino a ottenere un’estrazione ottimale.

Filtrazione:
Dopo la sonicazione, filtrare la miscela utilizzando una rete a maglie fini o un tessuto filtrante precedentemente inumiditi per separare la soluzione di pectina estratta dal residuo solido, costituito dalle particelle di buccia di pompelmo. Ripetere più volte questa fase di filtrazione assicura la rimozione di tutti i residui solidi.
 

Precipitazione con etanolo:

• Per precipitare la pectina dalla soluzione estratta, l’etanolo viene comunemente utilizzato come agente precipitante o come agente per arrestare il processo.
• Trasferire la soluzione di pectina filtrata in un contenitore pulito.
• Aggiungere gradualmente etanolo alla soluzione di pectina continuando a mescolare. Il rapporto tra etanolo e soluzione di pectina varia, ma è generalmente di circa 2:1 (etanolo: soluzione) in volume.
• Continuare ad aggiungere etanolo fino a raggiungere una concentrazione finale di etanolo nella soluzione di circa 70–80%. Questa concentrazione favorisce la precipitazione della pectina.
• Lasciare riposare la miscela per un periodo sufficiente, solitamente diverse ore o per tutta la notte, per facilitare la precipitazione.
• Dopo la precipitazione, raccogliere la pectina precipitata mediante centrifugazione o filtrazione.
• Lavare la pectina precipitata con etanolo per rimuovere le impurità e il solvente residuo.
• Infine, essiccare la pectina purificata sotto vuoto o a bassa temperatura per rimuovere l’umidità residua.

Poiché il contenuto di pectina e la materia prima derivata dalla frutta sono soggetti a variazioni naturali, potrebbe essere necessario adattare di conseguenza la procedura di estrazione. Ciò significa che potrebbe essere necessario ottimizzare le specifiche condizioni di estrazione e precipitazione in base al tipo di buccia di agrume, al grado di maturazione, alla resa in pectina e alle proprietà desiderate della pectina. È possibile utilizzare tecniche analitiche come l’analisi gravimetrica o metodi spettrofotometrici per quantificare il contenuto di pectina e valutare l’efficienza dell’estrazione.

Immagini SEM della polpa residua di barbabietola da zucchero a un ingrandimento di 1000x: (a) prima dell’estrazione e dopo l’estrazione della pectina mediante (b) xilanasi (250 U/g), (c) cellulasi (300 U/g), (d) xilanasi+cellulasi (1:1), (e) xilanasi+cellulasi (1:1,5) e (f) xilanasi+cellulasi (1:2).
(studio e immagini: Abou-Elseoud et al., 2021)

Estrazione industriale della pectina con i sonicatori Hielscher

La stessa procedura di estrazione della pectina mediante ultrasuoni illustrata sopra può essere portata su scala industriale in linea mediante un aumento di scala lineare. L’utilizzo di un reattore a ultrasuoni con cella di flusso consente di lavorare grandi volumi di sottoprodotti della frutta con un trattamento continuo in linea.
Hielscher Ultrasonics offre una sofisticata gamma di sonicatori industriali per la lavorazione di materiale derivato da frutta e verdura destinato alla produzione di pectina.
 
La sonicazione viene utilizzata non solo per l’estrazione della pectina, ma anche per l’isolamento dei polifenoli da residui di spremitura, polpa, bucce e semi della frutta. Per saperne di più, leggi qui!
 

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:

Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany

I sonicatori Hielscher sono rinomati per i loro elevatissimi standard di qualità e progettazione. La robustezza e la semplicità d’uso consentono di integrare agevolmente i nostri sonicatori negli impianti industriali. I sonicatori Hielscher affrontano senza difficoltà condizioni difficili e ambienti impegnativi.

Hielscher Ultrasonics è un’azienda certificata ISO e pone particolare attenzione ai sonicatori ad alte prestazioni caratterizzati da tecnologia all’avanguardia e facilità d’uso. Naturalmente, i sonicatori Hielscher sono conformi alle disposizioni CE e soddisfano i requisiti di UL, CSA e RoHs.