과일 및 바이오 폐기물에서 초음파 펙틴 추출

  • 펙틴은 매우 자주 사용되는 식품 첨가물이며, 주로 겔화 효과에 첨가됩니다.
  • 초음파 추출은 펙틴 추출물의 수율과 품질을 크게 향상시킵니다.
  • 초음파 처리는 이미 매니 폴드 산업 공정에 사용되는 공정 강화 효과알려져있다.

펙틴 및 펙틴 추출

주스 후 껍질과 잔류물과 같은 감귤류 과일 폐기물은 펙틴의 초음파 추출에 이상적입니다.펙틴은 특히 감귤류와 사과 포맥에서 과일의 세포벽에서 발견되는 천연 복합 다당류(헤테로다당류)입니다. 높은 펙틴 함량은 사과와 감귤류의 과일 껍질에서 발견됩니다. 사과 포맥은 10-15%의 펙틴을 건조한 물질로 함유하고 있으며 감귤류 껍질에는 20-30%가 함유되어 있습니다. 펙틴은 생체 적합성, 생분해성 및 재생 가능하며 훌륭한 겔화 및 농축 특성을 나타내므로 매우 가치 있는 첨가제입니다. 펙틴은 유화제, 겔화제, 글레이징 제, 안정제 및 증점제와 같은 유변학 수정제로 식품, 화장품 및 제약 제품에 널리 사용됩니다.
산업 응용 을위한 기존의 펙틴 추출은 산 촉매 공정 (질산, 염산 또는 황산 사용)을 사용하여 수행됩니다. 산 촉매 추출은 산업용 펙틴 생산에서 가장 빈번한 공정으로, 최대 24시간 동안 직접 비등(60ºC-100ºC)과 같은 다른 추출 기술이 느리고 낮은 pH(1.0-3.0)이기 때문에 수율이 느리고 낮으며 열 분해를 일으킬 수 있습니다. 추출된 섬유및 펙틴 수율은 때때로 공정 조건에 의해 제한된다. 그러나 산 촉매 추출에는 단점도 있습니다 : 가혹한 산성 처리는 펙틴 사슬의 탈중합 및 제백화를 일으켜 펙틴 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 대량의 산성 유출물을 생산하려면 후처리 및 고가의 재활용 처리가 필요하므로 이 공정은 환경적 부담이 됩니다.

초음파 펙틴 추출

UIP4000hdT (4kW) 산업 인라인 공정에서 펙틴 추출을위한 초음파 프로세서.초음파 추출은 매니 폴드 식품 공정에 적용되는 온화한 비 열 처리입니다. 과일과 채소에서 펙틴을 추출하는 것과 관련하여 초음파 처리는 고품질의 펙틴을 생산합니다. 초음파 추출 된 펙틴은 무수 성 산, 메톡실 및 칼슘 펙테이트 내용물뿐만 아니라 에스테르화 정도에 의해 탁월합니다. 초음파 추출의 온화한 조건은 열에 민감한 펙틴의 열 분해를 방지합니다.
펙틴의 품질과 순도는 무수갈락투론산, 에스테르화 정도, 추출된 펙틴의 회분 함량에 따라 달라질 수 있습니다. 분자량이 높고 회분이 낮은 펙틴(10% 미만) 높은 무수갈락투론산 함량 (65 % 이상) 좋은 품질의 펙틴으로 알려져 있습니다. 초음파 처리의 강도는 매우 정밀하게 제어 될 수 있기 때문에 펙틴 추출물의 특성은 진폭, 추출 온도, 압력, 보존 시간 및 용매를 조정하여 영향을받을 수 있습니다.

 

이 비디오에서는 프로브 형 초음파 발생기 UP200Ht를 사용하여 자몽 껍질에서 펙틴의 고효율 초음파 추출을 소개합니다. 초음파 처리는 과일 및 채소 부산물에서 고품질 펙틴 수율을 생산하는 매우 효율적인 방법입니다. 초음파 추출은 더 짧은 처리 시간 내에 더 많은 양의 펙틴과 우수한 품질을 제공합니다.

Sonicator UP200Ht를 사용한 자몽 껍질에서 펙틴 추출

동영상 썸네일

 
위의 비디오에서 시연된 자몽 껍질에서 초음파 펙틴 추출을 위한 프로토콜을 여기에서 찾으십시오!
 

초음파 추출은 다양한 것을 사용하여 실행할 수 있습니다. 용제 물, 구연산, 질산 용액 (HNO), pH 2.0, 또는 암모늄 옥살산 / 옥살산, 이는 또한 기존의 추출 라인 (레트로 피팅)에 초음파를 통합 할 수 있습니다.

초음파 펙틴 추출물은 다음과 같은 탁월합니다.

  • 높은 겔화 용량
  • 좋은 분산성
  • 펙틴 색상
  • 높은 칼슘 펙테이트
  • 저하 감소 감소
  • 환경 친화적

소스로 과일 폐기물 : 고성능 초음파는 이미 사과 포맥, 감귤류 과일 껍질 (오렌지, 레몬, 자몽 등), 포도 포맥, 석류, 사탕무 펄프, 드래곤 과일 껍질, 가시 배 cladode, 패션 과일에서 펙틴을 분리하는 데 성공적으로 적용되었습니다. 껍질을 벗기고 망고 껍질을 벗깁니다.

초음파 추출 후 펙틴 침전

추출물 용액에 에탄올을 첨가하면 침전이라는 과정을 통해 펙틴을 분리하는 데 도움이 될 수 있습니다. 식물의 세포벽에서 발견되는 복합 다당류인 펙틴은 정상적인 조건에서 물에 용해됩니다. 그러나 에탄올을 첨가하여 용매 환경을 변경함으로써 펙틴의 용해도를 감소시켜 용액에서 침전시킬 수 있습니다.

에탄올을 사용한 펙틴 침전의 화학적 성질은 세 가지 반응으로 설명할 수 있습니다.

  • 수소 결합의 붕괴: 펙틴 분자는 수소 결합에 의해 서로 결합되어 물에 대한 용해도에 기여합니다. 에탄올은 펙틴 분자의 결합 부위를 놓고 물 분자와 경쟁하여 이러한 수소 결합을 방해합니다. 에탄올 분자가 펙틴 분자 주변의 물 분자를 대체함에 따라 펙틴 분자 사이의 수소 결합이 약해져 용매에 대한 용해도가 감소합니다.
  • 용매 극성 감소: 에탄올은 물보다 극성이 낮기 때문에 펙틴과 같은 극성 물질을 용해하는 능력이 낮습니다. 추출물 용액에 에탄올을 첨가하면 용매의 전체 극성이 감소하여 펙틴 분자가 용액에 남아 있는 것이 덜 유리해집니다. 이것은 에탄올-물 혼합물에 덜 용해되기 때문에 용액에서 펙틴의 침전으로 이어집니다.
  • 펙틴 농도 증가: 펙틴 분자가 용액 밖으로 침전됨에 따라 나머지 용액의 펙틴 농도가 증가합니다. 이를 통해 여과 또는 원심분리를 통해 액상에서 펙틴을 더 쉽게 분리할 수 있습니다.

에탄올을 사용하여 펙틴을 침전시키는 것은 추출물 용액에서 펙틴을 분리하는 간단하고 효과적인 방법이며, 이는 초음파 펙틴 추출 후 쉽게 실행할 수 있는 공정 단계입니다. 추출물 용액에 에탄올을 첨가하면 펙틴의 용해도를 감소시키는 방식으로 용매 환경이 변경되어 침전이 발생하고 이후 용액에서 분리됩니다. 이 기술은 일반적으로 다양한 산업 및 식품 응용 분야를 위해 식물 재료에서 펙틴을 추출하고 정제하는 데 사용됩니다.

산업 규모의 인라인 초음파 처리를 위한 UIP4000hdT 유량 셀

초음파 유동 관통 반응기

정보 요청




우리의 주의 개인 정보 정책.



은혜:

  • 높은 수율
  • 더 나은 품질
  • 비열
  • 추출 시간 단축
  • 공정 강화
  • 레트로 피팅 가능
  • 녹색 추출

고성능 초음파

Hielscher 초음파는 식물에서 추출 공정을위한 파트너입니다. 연구 및 분석을 위해 소량을 추출하거나 상업 생산을 위해 대량을 처리하려는 경우 적합한 초음파 추출기가 있습니다. 당사의 초음파 실험실 균질화 기와 벤치 탑 및 산업용 초음파 발생기는 견고하고 사용하기 쉬우 며 최대 부하에서 24/7 작동을 위해 제작되었습니다. 다양한 크기와 모양의 소노트로드(초음파 프로브/혼), 플로우 셀, 반응기 및 부스터와 같은 광범위한 액세서리를 통해 특정 추출 공정에 대한 최적의 설정을 할 수 있습니다.
모든 디지털 초음파 기계에는 컬러 터치 디스플레이, 자동 데이터 프로토콜링을위한 통합 SD 카드 및 포괄적 인 공정 모니터링을위한 브라우저 원격 제어가 장착되어 있습니다. Hielscher의 정교한 초음파 시스템으로 높은 공정 표준화 및 품질 관리가 간단해졌습니다.
펙틴 추출 공정의 요구 사항을 논의하기 위해 오늘 저희에게 연락하십시오! 우리는 초음파 추출에 대한 장기적인 경험을 바탕으로 최고의 공정 효율성과 최적의 펙틴 품질을 달성 할 수 있도록 기꺼이 도와 드리겠습니다!

아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

일괄 볼륨유량권장 장치
10 ~ 2000mL20 ~ 400 mL / minUP200Ht, UP400St
0.1 ~ 20L0.2 ~ 4L / minUIP2000hdT
10 ~ 100L2 ~ 10L / minUIP4000
N.A.10 ~ 100L / minUIP16000
N.A.더 큰의 클러스터 UIP16000

연락주세요! / 저희에게 물어보세요!

추가 정보 요청

초음파 균질화에 대한 추가 정보를 요청하려면 아래 양식을 사용하십시오. 우리는 귀하의 요구 사항을 충족시키는 초음파 시스템을 제공하게 된 것을 기쁘게 생각합니다.









주의 하시기 바랍니다 개인 정보 정책.


초음파 추출은 자몽 껍질에서 펙틴을 방출하는 매우 효과적인 기술입니다. 이 그림은 물을 용매로 사용하여 자몽 껍질에서 펙틴을 추출하는 초음파 발생기 UP200Ht를 보여줍니다.

실험실 초음파 발생기 UP200Ht 물을 용매로 사용하여 자몽 껍질에서 펙틴을 추출합니다.

초음파 펙틴 추출의 연구 결과

토마토 폐기물: 역류 절차에서 긴 추출 시간 (12-24 h)을 피하기 위해 초음파는 시간 (15, 30, 45, 60 및 90 분)의 관점에서 추출 공정의 강화를 위해 사용되었습니다. 추출 시간에 따라 60 ° C 및 80 ° C의 온도에서 첫 번째 초음파 추출 공정에 대해 얻은 펙틴 수율은 각각 15.2 -17.2 %와 16.3 -18.5 %입니다. 두 번째 초음파 추출 단계가 적용되었을 때 토마토 폐기물의 펙틴 수율은 온도와 시간에 따라 34-36 %로 증가했습니다. 분명히 초음파 추출은 토마토 세포벽 매트릭스의 파열을 증가시켜 용매와 추출 된 물질 사이의 상호 작용을 향상시킵니다.
초음파 추출 된 펙틴은 빠른 세트 겔링 특성 (DE)을 가진 높은 메톡실 펙틴 (HM-펙틴)으로 분류 될 수 있습니다. > 70%) 그리고 73.3-85.4%의 에스테르화 정도. n. 초음파로 추출된 펙틴의 칼슘 펙테이트 함량은 추출 파라미터(온도 및 시간)에 따라 41.4%에서 97.5%로 측정되었다. 초음파 추출의 높은 온도에서 칼슘 펙테이트 함량이 더 높습니다 (91-97 %) 종래의 추출에 비해 펙틴 겔화 능력의 중요한 파라미터가 존재한다.
24 시간 의 기간 동안 기존의 용매 추출은 초음파 추출 처리의 15 분과 비교하여 유사한 펙틴 수율을 제공합니다. 얻어진 결과에 관해서는 초음파 처리가 추출 시간을 현저하게 감소시키는 것으로 결론을 내릴 수 있습니다. NMR 및 FTIR 분광법은 조사된 모든 샘플에서 우세하게 에스테르화된 펙틴의 존재를 확인합니다. [그라시노 외. 2016]

패션 프루트 필: 추출 수율, 은하산 및 에스테르화 정도는 추출 효율의 지표로 간주되었다. 초음파 보조 추출에 의해 얻은 펙틴의 가장 높은 수율은 12.67 %(추출 조건 85ºC, 664 W / cm2, pH 2.0 및 10 분)였습니다. 이와 같은 조건에서, 종래의 가열 추출이 수행되었고 그 결과는 7.95%였다. 이러한 결과는 펙틴, 헤미셀룰로스 및 기타 수용성 다당류를 포함한 다당류의 효과적인 추출을 위한 짧은 시간을 초음파에 의해 보조하는 다른 연구에 따라 다당류를 보고합니다. 또한 추출이 초음파에 의해 지원되었을 때 추출 수율이 1.6 배 증가한 것으로 관찰되었습니다. 얻은 결과는 초음파가 열정 과일 껍질에서 펙틴을 추출하기위한 효율적이고 시간을 절약하는 기술임을 입증했습니다. [프레이타스 데 올리베이라 외. 2016]

가시 배 클라데데스: 오펀티아 선인장 인디카(OFI)로부터펙틴의 초음파 보조 추출(UAE)은 점액 제거 후 반응 표면 방법론을 이용하여 시도하였다. 공정 변수는 펙틴 추출 수율을 개선하기 위해 이소변 중앙 복합 설계에 의해 최적화되었습니다. 얻어진 최적 상태는 : 초음파 처리 시간 70 분, 온도 70, pH 1.5 및 물 재료 비 30 ml / g. 이 조건은 검증되었고, 실험 추출의 성능은 18.14% ±1.41%였으며, 이는 예측값(19.06%)과 밀접하게 연관되었다. 따라서 초음파 추출은 더 적은 시간과 낮은 온도에서 달성 된 고효율 덕분에 기존의 추출 공정에 대한 유망한 대안을 제시합니다. OFI cladodes (UAEPC)에서 초음파 추출에 의해 추출 된 펙틴은 에스테르화, 높은 우론산 함량, 중요한 기능적 특성 및 좋은 항 라디칼 활성을 가지고 있습니다. 이러한 결과는 식품 산업에서 잠재적 인 첨가제로 UAEPC의 사용에 찬성. [바야르 외. 2017]

포도 포마시: 연구 논문 "구연산을 사용하여 포도 포맥에서 펙틴의 초음파 보조 추출 : 반응 표면 방법론 접근"에서 초음파 처리는 구연산이있는 포도 포맥에서 펙틴을 추출제로 추출하는 데 사용됩니다. 응답 표면 방법론에 따르면, 가장 높은 펙틴 수율 (~32.3%) 초음파 추출 공정이 pH 2.0의 구연산 용액을 사용하여 60 분 동안 75ºC에서 수행 될 때 달성 될 수 있습니다. 은락 투 론 산 단위에 의해 주로 구성 이 펙틱 다당류 (전체 설탕의 97 %)는 평균 분자량이 163.9kDa의 정도와 에스테르화의 정도 (DE) 55.2 %.
초음파 처리 된 포도 포맥의 표면 형태는 초음파 처리가 식물 조직을 파괴하고 추출 수율을 향상시키는 데 중요한 역할을한다는 것을 보여줍니다. 최적의 조건(75°C, 60분, pH 2.0)을 사용하여 펙틴을 초음파 추출한 후 얻은 수율은 추출시 얻은 수율보다 20% 높았으며, 동일한 온도, 시간 및 pH 조건을 적용하였으나 초음파없이 지원. 또한, 초음파 추출에서 펙틴은 또한 더 높은 평균 분자량을 나타내었다. [민자레스 푸엔테스 외. 2014]

Hielscher 초음파는 응용 프로그램의 상용화에 첫 번째 테스트에서 당신을 지원합니다.

타당성 테스트에서 공정 최적화 및 산업 설비에 이르기까지 – Hielscher 초음파는 성공적인 초음파 공정을위한 파트너입니다!

문학 / 참고 문헌



알만한 가치가있는 사실

펙 틴

펙틴은 자연적으로 발생하는 이종대당으로, 주로 사과 포맥과 감귤류와 같은 과일에서 발견됩니다. 펙틴은 펙틱 다당류라고도 하며 은하계산이 풍부합니다. pectic 그룹 내에서 여러 가지 다른 다당류가 확인되었습니다. 호모갈락투로난은 α-(1-4)-연결된 D-갈락투론산의 선형 사슬이다. 치환된 은하계는 D-은하산 잔기의 백본에서 분지하는 당류 부속제 잔류물(예: 자일로갈락투로난 및 아피오갈락투로난의 각각의 경우 D-xylose 또는 D-apiose)의 존재를 특징으로 한다. Rhamnogalacturonan I 펙틴 (RG-I)은 반복 이당의 중추를 포함 : 4)-α-D-갈락 투론 산 -(1,2)-α-L-rhamnose-(1) 많은 람노스 잔류물은 다양한 중성 당의 사이드체인을 가지고 있습니다. 중성 설탕은 주로 D-갈락토오스, L-아라비노스 및 D-자일로스입니다. 중성 당의 종류와 비율은 펙틴의 기원에 따라 다릅니다.
펙틴의 또 다른 구조적 유형은 복잡하고 고도로 분기된 다당류이며 자연에서 덜 자주 발견되는 rhamnogalacturonan II (RG-II)입니다. 람노갈락투론 II의 중추는 D-은하산 단위로만 구성됩니다. 분리 된 펙틴은 일반적으로 60,000 -130,000 g / mol의 분자량을 가지고 있으며, 기원 및 추출 조건에 따라 다다.
펙틴은 식품, 의약품 및 기타 산업에서 매니 폴드 응용 분야와 중요한 첨가제입니다. 펙틴의 사용은 Ca의 존재에 젤을 형성하는 높은 능력을 기반으로2+ 낮은 pH에서 이온 또는 용염. 펙틴에는 두 가지 형태가 있습니다: 저메톡실 펙틴 (LMP) 및 고 메톡실 펙틴 (HMP). 펙틴의 두 가지 유형은 메틸화 (DM)의 정도에 의해 구별됩니다. 메틸라티온에 의존하여 펙틴은 높은 메톡시 펙틴(DM)일 수 있습니다.>50) 또는 낮은 메톡시 펙틴 (DM)<50). 높은 메톡시 펙틴은 적어도 55 wt% 이상의 농도에서 자당이 존재한다는 전제 하에 산성 배지 (pH 2.0-3.5)에서 겔을 형성하는 능력을 특징으로한다. 낮은 메톡시 펙틴은 칼슘과 같은 이온이 존재하는 더 큰 pH 범위(2.0-6.0)에 걸쳐 겔을 형성할 수 있다.
높은 메톡실 펙틴의 겔화에 관하여, 펙틴 분자의 가교는 분자 사이 수소 결합 그리고 소수성 상호 작용 때문에 생깁니다. 낮은 메톡실 펙틴으로, 겔화는 서로 가까운 두 개의 서로 다른 사슬에 속하는 두 카르복실 그룹 사이의 칼슘 다리를 통해 이온 결합에서 얻어진다.
이러한 pH, 다른 용질의 존재, 분자 크기, 메톡실화 정도, 측사슬의 수 및 위치, 분자에 대한 전하 밀도는 펙틴의 겔화 특성에 영향을 미친다. 펙틴의 두 가지 유형은 용해도에 관한 구별된다. 수용성 또는 자유 펙틴 및 수용성 펙틴이 있습니다. 펙틴의 수용성은 중합 정도와 메톡실 기의 양 및 위치와 관련이 있습니다. 일반적으로 펙틴의 수용성은 분자량이 감소함에 따라 증가하고 에스테르화된 카르복실 그룹에서 증가합니다. 그러나, pH, 온도 및 용해의 종류도 용해도에 영향을 미칩니다.
상업적으로 사용되는 펙틴의 품질은 일반적으로 절대 용해도보다 분산성에 의해 결정됩니다. 건조 분말 펙틴이 물에 첨가될 때, 소위 형성되는 것으로 알려져 있습니다. “물고기 눈”. 이 물고기 눈은 분말의 급속한 수화로 인해 형성된 덩어리입니다. “피쉬 아이” 덩어리에는 건조하고 습윤되지 않은 펙틴 코어가 있으며, 습식 분말의 고수화 된 외부 층으로 코팅됩니다. 이러한 덩어리는 제대로 젖기 어렵고 매우 느리게 분산됩니다.

펙틴 사용

식품 산업에서 펙틴은 마멀레이드, 과일 스프레드, 잼, 젤리, 음료, 소스, 냉동 식품, 제과 및 베이커리 제품에 추가됩니다. 펙틴은 좋은 젤 구조, 깨끗한 물기를 주고 좋은 맛의 방출을 부여하기 위해 과자 젤리에 사용됩니다. 펙틴은 또한 요구르트를 마시는 것과 같은 산성 단백질 음료를 안정화시키고, 주스 기반 음료의 질감, 입느낌 및 펄프 안정성을 개선하고 구운 식품의 지방 대체물로 사용됩니다. 칼로리 감소 /저칼로리의 경우, 펙틴은 지방 및/또는 설탕 대체품으로 첨가됩니다.
제약 산업에서, 그것은 혈액 콜레스테롤 수치와 위장 장애를 줄이기 위해 사용 됩니다.
펙틴의 다른 산업 응용 분야는 식용 필름에 응용, 물 / 오일 에멀젼에 대한 에멀젼 안정제로, 유변학 개질제 및 가소제, 종이 및 섬유 등의 크기 조정제로 포함한다.

펙틴의 근원

펙틴은 대부분의 식물의 세포벽에서 발견될 수 있지만, 사과 포맥과 오렌지 껍질은 펙틴이 주요 품질이기 때문에 상업적으로 생산된 펙틴의 두 가지 주요 공급원입니다. 다른 소스 는 종종 가난한 겔화 행동을 보여줍니다. 과일에는 사과와 감귤류, 복숭아, 살구, 배, 구아바, 퀸스, 자두 및 구스베리 외에도 펙틴이 많은 것으로 알려져 있습니다. 채소, 토마토, 당근, 감자 는 펙틴 함량이 높은 것으로 알려져 있습니다.

토마토

수백만 톤의 토마토(Lycopersicon esculentum Mill.)는 매년 토마토 주스, 페이스트, 퓌레, 케첩, 소스 및 살사와 같은 제품을 생산하기 위해 가공되어 대량의 폐기물을 발생시킵니다. 토마토를 가압한 후 얻은 토마토 폐기물은 33%의 종자, 27%의 피부, 40%의 펄프로 구성되며, 말린 토마토 포맥은 44%의 종자와 56%의 펄프와 피부를 함유하고 있다. 토마토 폐기물은 펙틴을 생산하는 좋은 소스입니다.

우리는 당신의 과정을 논의하는 것을 기쁘게 생각합니다.

연락합시다.