Ultraschall Pektin Extraktioun aus Uebst a Bio-Offall
- Pektine sinn e ganz dacks benotzte Liewensmëtteladditiv, haaptsächlech fir seng Geléierungseffekter bäigefüügt.
- Ultrasonic Extraktioun erhéicht d'Ausbezuelung an d'Qualitéit vu Pektinextrakter wesentlech.
- Sonication ass bekannt fir seng Prozessverstäerkung Effekter, déi scho a ville industrielle Prozesser benotzt ginn.
Pektine a Pektin Extraktioun
Pektin ass en natierleche komplexe Polysaccharid (Heteropolysaccharid), deen besonnesch an den Zellwänn vun Uebst fonnt gëtt, besonnesch an Zitrusfrüchte an Apfeltrester. Héich Pektingehalt gëtt an den Uebstschalen vun Apel a Zitrusfrüchte fonnt. Apple Pomace enthält 10-15% Pektin op enger Trockenmatièrebasis, während Zitrusschale 20-30% enthält. Pektine si biokompatibel, biologisch ofbaubar an erneierbar Polysacchariden mat exzellenter Geléierungs- a Verdickungsfunktionalitéit, sou datt se héich geschätzt Zousätz sinn. Si gi wäit a Liewensmëttel, kosmetesch a pharmazeutesch Produkter als Rheologiemodifikatoren benotzt, déi als Geléierung, Verglasung, Stabiliséierung a Verdickungsmëttel funktionnéieren an, an e puer Formuléierungen, als Emulgatoren. Ultraschall Extraktioun ass eng effizient Method fir qualitativ héichwäerteg Pektine aus Uebstskilen a Pomace ze isoléieren, d'Ausbezuelung ze erhéijen an d'Veraarbechtungszäit an d'Gesamtkäschte ze reduzéieren.
Sonde-Typ Sonicator UIP1000hdT Fir d'Extraktioun vu Pektinen a Phenolen aus Uebstoffall.
Ultraschall Pektin Extraktioun
Ultrasonic Extraktioun ass eng mëll, net-thermesch Behandlung, déi op villfälteg Liewensmëttelprozesser applizéiert gëtt. Wat d'Extraktioun vu Pektine aus Uebst a Geméis ugeet, produzéiert Sonikatioun Pektin vu héich Qualitéit. Ultraschall extrahéiert Pektine excel duerch hiren Anhydrouronsäure, Methoxyl a Kalziumpektat Inhalt wéi och säi Grad vun der Veresterung. Déi mëll Bedéngungen vun der Ultraschallextraktioun verhënneren eng thermesch Degradatioun vun den Hëtztempfindleche Pektine.
Pektin Qualitéit a Rengheet kënne variéieren jee no der Anhydrogalakturonsäure, Grad vun der Veresterung, Aschegehalt vum extrahéierte Pektin. De Pektin mat héije Molekulargewiicht a nidderegen Asche (ënner 10%) Inhalt mat héijer Anhydrogalakturonsäure (iwwer 65%) si bekannt als Pektin vu gudder Qualitéit. Well d'Intensitéit vun der Ultraschallbehandlung ganz präzis kontrolléiert ka ginn, kënnen d'Eegeschafte vum Pektinextrakt beaflosst ginn andeems d'Amplitude, d'Extraktiounstemperatur, den Drock, d'Retentiounszäit an d'Léisungsmëttel ugepasst ginn.
Ultrasonic Extraktioun ka mat verschiddenen ausgeführt ginn Léisungsmëttelen Waasser, Zitrounesaier, Salpetersäure Léisung (HNO3, pH 2.0), oder Ammoniumoxalat/Oxalsäure, wat et och méiglech mécht, Sonikatioun an existéierend Extraktiounslinnen z'integréieren (Retro-Fitting).
- héich Geléierungskapazitéit
- gutt Dispersibilitéit
- pektin Faarf
- héich Kalziumpektat
- manner Degradatioun
- ëmweltfrëndlech
Uebst Offall als Quell: Héichleistungs-Ultraschall gouf scho mat Erfolleg applizéiert fir Pektine aus Äppelschicht, Zitrusfruchtschielen (wéi Orange, Zitroun, Grapefruit), Drauwe-Pomace, Granatapfel, Zockerrübenpulp, Draach-Uebstschielen, stacheleg Birne Cladodes, Passiounsfruuchtschielen, an Mango schielen.
Pektin Nidderschlag no Ultraschall Extraktioun
Ethanol an eng Extraktléisung ze addéieren kann hëllefe Pektin ze trennen duerch e Prozess genannt Nidderschlag. Pektin, e komplexe Polysaccharid, deen an den Zellmauere vu Planzen fonnt gëtt, ass löslech am Waasser ënner normale Bedéngungen. Wéi och ëmmer, andeems d'Léisungsmëttelëmfeld mat der Zousatz vun Ethanol geännert gëtt, kann d'Léisbarkeet vu Pektin reduzéiert ginn, wat zu sengem Ausfäll aus der Léisung féiert.
D'Chemie hannert Pektin Nidderschlag mat Ethanol kann duerch dräi Reaktiounen erkläert ginn:
- Ënnerbriechung vun Wasserstoff Obligatiounen: Pektinmoleküle gi vu Waasserstoffverbindungen zesummengehal, déi zu hirer Solubilitéit am Waasser bäidroen. Ethanol stéiert dës Waasserstoffbindungen andeems se mat Waassermoleküle fir Bindungsplazen op de Pektinmoleküle konkurréiere. Wéi Ethanolmoleküle Waassermoleküle ronderëm d'Pektinmoleküle ersetzen, schwächen d'Waasserstoffbindungen tëscht Pektinmoleküle, wat hir Solubilitéit am Léisungsmëttel reduzéiert.
- Verréngert Léisungsmëttelpolaritéit: Ethanol ass manner polar wéi Waasser, dat heescht datt et eng méi niddereg Fäegkeet huet fir polare Substanzen wéi Pektin opzeléisen. Wéi Ethanol un d'Extraktléisung bäigefüügt gëtt, fällt d'Gesamtpolaritéit vum Léisungsmëttel erof, wat et manner gënschteg mécht fir Pektinmoleküle an der Léisung ze bleiwen. Dëst féiert zum Ausfäll vu Pektin aus der Léisung well et manner löslech gëtt an der Ethanol-Waasser Mëschung.
- Erhéicht Pektin Konzentratioun: Wéi Pektinmoleküle aus der Léisung ausfällen, erhéicht d'Konzentratioun vu Pektin an der verbleiwener Léisung. Dëst erlaabt eng méi einfach Trennung vum Pektin aus der flësseger Phase duerch Filtratioun oder Zentrifugéierung.
Ausfällung vu Pektin mat Ethanol ass eng einfach an effektiv Method fir Pektine aus der Extraktléisung ze isoléieren, wat e Prozessschrëtt ass, dee liicht no Ultraschall-Pectin-Extraktioun ausgefouert ka ginn. D'Zousatz vun Ethanol an d'Extraktléisung verännert d'Léisungsmëttelëmfeld op eng Manéier déi d'Léisbarkeet vu Pektin reduzéiert, wat zu senger Ausfällung an der spéiderer Trennung vun der Léisung féiert. Dës Technik gëtt allgemeng benotzt an der Extraktioun an der Reinigung vu Pektin aus Planzmaterialien fir verschidden Industrie- a Liewensmëttelapplikatiounen.
Interesséiert un der Valoriséierung vu Pomace, Peel a Pulp? – Liest méi iwwer Polyphenol Extraktioun aus Fruucht Offall!
Ultraschall-Flow-Through-Reaktor
- Méi héich Ausbezuele
- besser Qualitéit
- net thermesch
- reduzéiert Extraktioun Zäit
- Prozess Verstäerkung
- Retro-Upassung méiglech
- Gréng Extraktioun
Industriell Sonicators fir Pektin Extraktioun
Hielscher Ultrasonics ass Äre Partner fir Extraktiounsprozesser aus Planzmaterial wéi Trester, Peel a Somen. Egal ob Dir kleng Quantitéiten fir Fuerschung an Analyse extrahéiere wëllt oder grouss Volumen fir kommerziell Produktioun veraarbecht, mir hunn de passenden Ultraschallextraktor fir Iech. Eis Ultraschall-Labo Homogenisatoren wéi och eis Bench-Top an industriell Sonicatoren si robust, einfach ze benotzen a gebaut fir 24/7 Operatioun ënner voller Laascht. Eng breet Palette vun Accessoiren wéi Sonotroden (Ultraschallsonden / Hörner) mat verschiddene Gréissten a Formen, Stroumzellen a Reaktoren a Booster erlaben den optimalen Setup fir Äre spezifesche Extraktiounsprozess.
All digital Ultraschallmaschinne si mat engem faarwege Touch Display ausgestatt, integréiert SD Kaart fir automatesch Dateprotokolléierung, a Browser Fernsteierung fir ëmfaassend Prozess Iwwerwaachung. Mat Hielscher's raffinéiert Ultraschallsystemer gëtt eng héich Prozessstandardiséierung a Qualitéitskontroll einfach gemaach.
Kontaktéiert eis haut fir d'Ufuerderunge vun Ärem Pektin-Extraktiounsprozess ze diskutéieren! Mir wäerte frou Iech mat eiser laangfristeg Erfahrung an der Ultraschallextraktioun ze hëllefen an Iech ze hëllefen héchste Prozesseffizienz an optimal Pektinqualitéit z'erreechen!
D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 10 bis 2000 ml | 20 bis 400 ml/min | UP200Ht, UP 400 St |
| 0.1 bis 20L | 02 bis 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000 |
| na | 10 bis 100 l/min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Labo Sonicator UP200Ht Extrait Pektine aus Grapefruit Schiel mat Waasser als Léisungsmëttel.
Fuerschungsresultater vun Ultrasonic Pektin Extraktioun
Tomate Offall: Fir laang Extraktiounszäiten (12-24 h) an der Refluxprozedur ze vermeiden, gouf d'Ultraschall fir d'Intensivéierung vum Extraktiounsprozess a punkto Zäit (15, 30, 45, 60 an 90 min) benotzt. Ofhängeg vun Extraktiounszäiten, gëtt de kritt Pektin fir den éischten Ultraschall-Extraktiounsschrëtt, bei Temperaturen vu 60 ° C an 80 ° C sinn 15,2-17,2% respektiv 16,3-18,5%. wann eng zweet Ultraschall Extraktioun Schrëtt applizéiert gouf, gouf d'Ausbezuele vu Pektine aus Tomatenoffall op 34-36% erhéicht, jee no Temperaturen an Zäiten). Selbstverständlech erhéicht d'Ultraschallextraktioun de Bruch vun der Tomatenzellmatrix, wat zu bessere Interaktiounen tëscht Léisungsmëttel an extrahéiertem Material féiert.
Déi ultraschall extrahéiert Pektine kënne kategoriséiert ginn als héich Methoxyl Pektine (HM-Pectin) mat séier gesate Geléierungseigenschaften (DE) > 70%) an engem Veresterungsgrad vun 73,3–85,4%. n. De Kalziumpektatgehalt an ultraschall extrahéiert Pektin gouf tëscht 41,4% bis 97,5% gemooss, jee no Extraktiounsparameter (Temperatur an Zäit). Bei méi héijer Temperatur vun der Ultraschallextraktioun sinn d'Kalziumpektatgehalt méi héich (91-97%) an als solch e wichtege Parameter vun der Pektin Geléierungsfäegkeet am Verglach mat der konventioneller Extraktioun.
Konventionell Léisungsmëttelextraktioun fir eng Dauer vu 24 Stonnen gëtt ähnlech Pektin-Ausbezuelen am Verglach mat 15 min Ultraschall-Extraktiounsbehandlung. Wat d'Resultater ugeet, kann et ofgeschloss ginn datt d'Ultraschallbehandlung d'Extraktiounszäit bemierkenswäert reduzéiert. D'NMR an FTIR Spektroskopie bestätegt d'Existenz vu haaptsächlech esterifizéierte Pektin an all ënnersicht Echantillon. [Grassino et al. 2016]
Passion Fruucht schielen: D'Extraktiounsausbezuelung, d'Galakturonsäure an d'Esterifikatiounsgrad goufen als Indikatoren vun der Extraktiounseffizienz ugesinn. héchst Ausbezuele vu Pektin kritt duerch Ultraschall-assistéiert Extraktioun war 12,67% (Extraktiounsbedéngungen 85ºC, 664 W/cm2, pH 2,0 an 10 min). Fir déiselwecht Konditioune gouf eng konventionell Heizungsextraktioun gemaach an d'Resultat war 7,95%. Dës Resultater sinn am Aklang mat anere Studien, déi kuerz Zäit fir effektiv Extraktioun vu Polysacchariden berichten, dorënner Pektin, Hemicellulosen an aner Waasserlöslech Polysacchariden, assistéiert vum Ultraschall. Et gouf och beobachtet datt d'Ausbezuelung vun der Extraktioun 1,6 Mol eropgeet wann d'Extraktioun duerch Ultraschall assistéiert gouf. D'Resultater bewisen datt Ultraschall eng effizient an Zäitspuerend Technik war fir d'Extraktioun vu Pektin aus Passiounsfruuchtschielen. [Freitas de Oliveira et al. 2016]
Prickly Pear Cladodes: Ultrasonic assistéiert Extraktioun (UAE) vu Pektin aus Opuntia ficus indica (OFI) Cladodes no der Schleimentfernung gouf versicht mat der Äntwert Uewerfläch Methodologie. D'Prozessvariablen goufen duerch den isovarianten zentrale Kompositdesign optimiséiert fir d'Pektin Extraktiounsausbezuelen ze verbesseren. Déi optimal Conditioun kritt war: sonication Zäit 70 min, Temperatur 70, pH 1,5 an de Waasser-Material Verhältnis 30 ml / g. Dësen Zoustand gouf validéiert an d'Performance vun der experimenteller Extraktioun war 18,14% ± 1,41%, wat enk mam virausgesote Wäert verbonne war (19,06%). Also ass d'Ultraschallextraktioun eng verspriechend Alternativ zum konventionellen Extraktiounsprozess duerch seng héich Effizienz, déi a manner Zäit a bei méi nidderegen Temperaturen erreecht gouf. De Pektin, deen duerch Ultraschallextraktioun vun OFI Cladodes (UAEPC) extrahéiert gëtt, huet e gerénge Grad vun der Veresterung, héijen Uronsäuregehalt, wichteg funktionell Eegeschaften a gutt Anti-radikal Aktivitéit. Dës Resultater si fir d'Benotzung vun UAEPC als potenziell Additiv an der Liewensmëttelindustrie. [Bayer et al. 2017]
Grape Pomace: De la recherche d'un dossier “Ultraschall-assistéiert Extraktioun vu Pektinen aus Drauwe Pomace mat Zitronensäure: Eng Äntwert Uewerfläch Approche Approche”, Sonikatioun gëtt benotzt fir Pektine aus Drauwe Pomace mat Zitronensäure als Extraktiounsmëttel ze extrahieren. Geméiss der Response Surface Methodologie kann déi héchst Pektinausbezuelung (∼32.3%) erreecht ginn wann den Ultraschallextraktiounsprozess bei 75 ° C fir 60 min mat enger Zitronensäureléisung vu pH 2.0 duerchgefouert gëtt. Dës pektesch Polysacchariden, déi haaptsächlech aus Galakturonsäure Eenheeten (∼97% vum Gesamtzocker) komponéiert sinn, hunn en duerchschnëttleche Molekulargewiicht vun 163,9 kDa an e Grad vun der Veresterung (DE) vun 55,2%.
D'Uewerflächemorphologie vu sonicéierten Drauwepomace weist datt d'Sonicatioun eng wichteg Roll spillt fir de vegetal Tissu opzebriechen an d'Extraktiounsausbezuelen ze verbesseren. D'Ausbezuelung, déi no der Ultraschallextraktioun vu Pektine mat den optimale Bedéngungen (75 ° C, 60 min, pH 2.0) kritt gouf, war 20% méi héich wéi d'Ausbezuelung, déi kritt gouf wann d'Extraktioun duerchgefouert gouf mat de selwechte Bedéngungen vun Temperatur, Zäit a pH, awer ouni Ultraschallhëllef. Ausserdeem hunn Pektine vun der Ultraschallextraktioun och e méi héicht duerchschnëttlech Molekulargewiicht gewisen. [Minjares-Fuentes et al. 2014]
Ultraschall Batch Extractor UIP2000hdT mat Cascatrode Horn
Fakten Worth Wëssen
Wat ass Pektin?
Pektin ass en natierlecht optriedent Heteropolysaccharid, dat haaptsächlech an Uebst wéi Äppelreschter an Zitrusfrüchte fonnt gëtt. Pektine, och bekannt als pektesch Polysacchariden, si räich u Galakturonsäure. Bannent der pektesch Grupp si verschidde verschidde Polysacchariden identifizéiert. Homogalacturonans sinn linear Ketten vun α-(1-4)-verbonne D-Galacturonsäure. Substituéiert Galacturonaner si charakteriséiert duerch d'Präsenz vu Saccharid-Anhängerreschter (wéi D-Xylose oder D-Apiose an de jeweilege Fäll vu Xylogalacturonan an Apiogalacturonan) déi aus engem Réckgrat vun D-Galacturonsäurereschter verzwéngen. Rhamnogalacturonan I Pektine (RG-I) enthalen e Réckgrat vum widderhuelende Disaccharid: 4)-α-D-Galacturonsäure-(1,2)-α-L-rhamnose-(1. Vill Rhamnosereschter hunn Sidechaine vu verschiddenen neutralen Zucker. Déi neutral Zucker sinn haaptsächlech D-Galaktose, L-Arabinose an D-Xylose.
Eng aner strukturell Aart vu Pektin ass Rhamnogalacturonan II (RG-II), wat e komplexen, héich verzweigte Polysaccharid ass a manner dacks an der Natur fonnt gëtt. De Réckgrat vum Rhamnogalacturonan II besteet ausschliisslech aus D-Galakturonsäure Eenheeten. Isoléiert Pektin huet e Molekulargewiicht vun typesch 60.000-130.000 g / mol, variéiert mat Urspronk an Extraktiounsbedéngungen.
Wat beaflosst d'Geléierung Eegeschafte vu Pektin?
Pektin Gelatioun gëtt regéiert duerch pH, Temperatur, ionesch Kraaft (aner Soluten), molekulare Gréisst, Methyléierungsgrad (DM), Säitketteninhalt a Gesamtladungsdicht. An Planzgewebe trëtt Pektin als waasserlöslech (“gratis”) Et les véhicules insécurisées. Löslechkeet erhéicht normalerweis wéi Molekulargewiicht erofgeet an dacks mat méi héijem Methylestergehalt, awer et gëtt och duerch pH, Temperatur an d'Co-Solutes presentéiert.
Zwou funktionell Klassen ginn duerch hire Grad vun der Methyléierung definéiert:
- Héich-Methoxyl Pektin (HMP; DM > 50% Gele a saure Medien (pH 2,0-3,5) wann löslech Feststoffer héich sinn (≥55 Gew.% Saccharose), haaptsächlech iwwer Waasserstoffbindung an hydrophobe Associatiounen, déi elektrostatesch Repulsioun ënnerdrécken.
- Niddereg Methoxylpektin (LMP; DM < 50%) gelen iwwer e méi breede pH-Beräich (2,0-6,0) duerch Ca²⁺-mediéiert ionesch Kräizvernetzung (“Ee-Këscht” Contrôle d'étanchéité) à côté d'un véhicule.
Wéi ginn Pektinen benotzt?
An der Liewensmëttelindustrie gëtt Pektin u Marmelade, Uebstverbreedung, Gebeess, Gelee, Gedrénks, Zoossen, gefruerene Liewensmëttel, Séisswueren a Bäckereien bäigefüügt. Pektin gëtt a Séisswueren Jelly benotzt fir eng gutt Gelstruktur ze ginn, e proppert Biss an e gudde Goût Verëffentlechung ze ginn. Pektin gëtt och benotzt fir sauer Protein Gedrénks ze stabiliséieren, sou wéi Joghurt drénken, fir Textur, Mondgefill a Pulpstabilitéit a Jus baséiert Gedrénks ze verbesseren an als Fett Ersatz a Bäckereien. Fir Kalorie-reduzéiert / niddereg-Kalorie ginn Pektine als Fett- an/oder Zockerersatz bäigefüügt.
An der pharmazeutescher Industrie gëtt et benotzt fir Blutt Cholesterinspiegel a Magen-Darmkrankheeten ze reduzéieren.
Aner industriell Uwendunge vu Pektin enthalen seng Uwendung an essbare Filmer, als Emulsiounsstabilisator fir Waasser / Ueleg-Emulsiounen, als Rheologie-Modifier a Plastifizéierer, als Gréisstmëttel fir Pabeier an Textilien etc.
Wat sinn gutt Quellen fir Pektin?
Och wann Pektin an den Zellmauere vun de meeschte Planzen fonnt kënne ginn, sinn Äppelschicht an Orangeschuel déi zwou Haaptquellen vu kommerziell produzéierte Pektine well hir Pektine vu grousser Qualitéit sinn. Aner Quelle weisen dacks schlecht Geléierungsverhalen. An Uebst, nieft Äppel an Zitrus, Peachen, Aprikosen, Birnen, Guavas, Quitte, Pflaumen, an Strëmp si bekannt fir hir héich Quantitéit vu Pektin. Ënnert Geméis sinn Tomaten, Karotten a Gromperen bekannt fir hiren héije Pektingehalt.
Firwat gëtt Tomatenpulp fir Pektinproduktioun benotzt?
Millioune Tonnen Tomaten (Lycopersicon esculentum Mill.) ginn all Joer veraarbecht fir Produkter wéi Tomatejus, Paste, Purée, Ketchup, Zooss a Salsa ze produzéieren, wat zu enger grousser Quantitéit vun Offäll resultéiert. Tomate Offall, kritt nom Drock vun Tomate besteet aus 33% Somen, 27% Haut, a 40% Pulp, während gedréchent Tomate Pomace 44% Somen a 56% Pulp a Haut enthält. Tomatenoffall ass eng super Quell fir Pektine ze produzéieren.
Literatur / Referenzen
- 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.