Pektīna ekstrakcija no greipfrūtu mizām, izmantojot sonikatoru

Pektīnus no augļu pārstrādes blakusproduktiem, piemēram, mizām vai mīkstuma, ar ultraskaņas ekstraktoriem ekstrahē ļoti efektīvi. Apstrāde ar ultraskaņu ir uzticama, vienkārša un droši īstenojama pektīna ekstrakcijas metode, kas palielina pektīna iznākumu un uzlabo tā kvalitāti, vienlaikus paātrinot ražošanu. Tālāk demonstrējam efektīvo pektīna ultraskaņas ekstrakcijas paņēmienu no greipfrūtu mizām.

Pektīna ultraskaņas ekstrakcija soli pa solim

Pektīna ultraskaņas ekstrakcija ir lieljaudas ultraskaņas izmantošana, lai veicinātu pektīnu izdalīšanos no izejvielas (piemēram, augļu mizām, citrusaugļu pārstrādes blakusproduktiem). Apstrāde ar ultraskaņu ir plaši atzīts paņēmiens šūnu sieniņu sagraušanai un pektīna izdalīšanai no augu materiāla.
Tālāk sniegts protokols pektīna ultraskaņas ekstrakcijai no greipfrūtu mizām, izmantojot zondes tipa sonikatoru un pēc tam veicot izgulsnēšanu ar etanolu:


Izmantotie materiāli:

• 50gr greipfrūtu mizu
• 200mL attīrīta ūdens
• 400mL etanola
• Sonikators UP200St + sonotrode S26d14
• Stikla vārglāzes

Izejvielas sagatavošana:

• Sagādājiet citrusaugļu mizas kā izejvielu. Šajā protokolā izmantojam greipfrūtu mizas.
• Rūpīgi nomazgājiet citrusaugļu mizas, lai noņemtu visus netīrumus un svešķermeņus.
• Sagrieziet citrusaugļu mizas mazos gabaliņos, lai palielinātu ekstrakcijai pieejamo virsmas laukumu.

Šķīdinātāja izvēle:
Ūdens ir vēlamais ekstrakcijas šķīdinātājs, jo tas ir lēts un netoksisks. Ūdeni bieži izmanto pektīna ekstrakcijai, jo tas spēj izšķīdināt pektīnu, neizraisot tā noārdīšanos. Neliela skābju daudzuma (piemēram, citronskābes, etiķskābes, slāpekļskābes vai sālsskābes) pievienošana ūdenim kā šķīdinātājam palīdz izšķīdināt pektīnu no augu materiāliem un uzlabo ekstrakcijas procesu. Labs orientieris ir šķīdinātāja pH pielāgošana aptuveni 2–3.
 
Ultraskaņas ekstrakcijas procedūra:

• Ievietojiet vārglāzē vai kolbā aptuveni 50 gr smalki sagrieztu citrusaugļu mizu gabaliņu.
• Pievienojiet citrusaugļu mizām aptuveni 200 ml izvēlētā šķīdinātāja.
• Izmantojiet zondes tipa sonikatoru, lai apstrādātu maisījumu ar ultraskaņas viļņiem. Mēs izmantojam UP200Ht – jaudīgu 200 vatu ultraskaņas ekstraktoru, kas aprīkots ar sonotrodi S26d14. Iestatiet amplitūdu uz 100%.
• Apstrādājiet maisījumu ar ultraskaņu aptuveni 10 min, līdz tiek sasniegta optimāla ekstrakcija.

Filtrēšana:
Pēc apstrādes ar ultraskaņu filtrējiet maisījumu caur iepriekš samitrinātu smalku sietu vai filtrēšanas audumu, lai atdalītu ekstrahētā pektīna šķīdumu no cietajiem atlikumiem – greipfrūtu mizu daļiņām. Atkārtojot šo filtrēšanas darbību vairākas reizes, tiek nodrošināta visu cieto atlikumu atdalīšana.
 

Izgulsnēšana ar etanolu:

• Lai izgulsnētu pektīnu no ekstrakcijā iegūtā šķīduma, etanolu parasti izmanto kā izgulsnēšanas vai procesa apturēšanas līdzekli.
• Pārlejiet filtrēto pektīna šķīdumu tīrā traukā.
• Pakāpeniski pievienojiet pektīna šķīdumam etanolu, nepārtraukti maisot. Etanola un pektīna šķīduma attiecība var atšķirties, taču parasti tā ir aptuveni 2:1 (etanols: šķīdums) pēc tilpuma.
• Turpiniet pievienot etanolu, līdz tā galīgā koncentrācija šķīdumā sasniedz aptuveni 70–80%. Šī koncentrācija veicina pektīna izgulsnēšanos.
• Lai veicinātu izgulsnēšanos, ļaujiet maisījumam nostāvēties pietiekami ilgi, parasti vairākas stundas vai visu nakti.
• Pēc izgulsnēšanas savāciet izgulsnēto pektīnu, centrifugējot vai filtrējot.
• Mazgājiet izgulsnēto pektīnu ar etanolu, lai atdalītu piemaisījumus un šķīdinātāja atlikumus.
• Visbeidzot žāvējiet attīrīto pektīnu vakuumā vai zemā temperatūrā, lai atdalītu visu atlikušo mitrumu.

Tā kā pektīna saturs un augļu izcelsmes izejvielas ir pakļautas dabiskām svārstībām, ekstrakcijas procedūru var būt nepieciešams attiecīgi pielāgot. Tas nozīmē, ka konkrētie ekstrakcijas un izgulsnēšanas apstākļi var būt jāoptimizē atkarībā no citrusaugļu mizu veida, gatavības pakāpes, pektīna iznākuma un vēlamajām pektīna īpašībām. Pektīna satura kvantitatīvai noteikšanai un ekstrakcijas efektivitātes novērtēšanai var izmantot tādas analītiskās metodes kā gravimetriskā analīze vai spektrofotometriskās metodes.

Atlikušo cukurbiešu graizījumu skenējošās elektronu mikroskopijas (SEM) attēli 1000x palielinājumā: (a) pirms ekstrakcijas un pēc pektīna ekstrakcijas, izmantojot (b) ksilanāzi (250 U/g), (c) celulāzi (300 U/g), (d) ksilanāzi+celulāzi (1:1), (e) ksilanāzi+celulāzi (1:1,5) un (f) ksilanāzi+celulāzi (1:2).
(pētījums un attēli: Abou-Elseoud et al., 2021)

Pektīna rūpnieciskā ekstrakcija ar Hielscher sonikatoriem

Iepriekš demonstrētās pektīna ultraskaņas ekstrakcijas procedūras mērogu var lineāri palielināt līdz rūpnieciskai ražošanai plūsmā. Ultraskaņas plūsmas šūnas reaktora izmantošana ļauj nepārtraukti apstrādāt lielus augļu pārstrādes blakusproduktu apjomus plūsmā.
Hielscher Ultrasonics piedāvā tehnoloģiski pilnveidotu rūpniecisko sonikatoru klāstu augļu un dārzeņu materiāla apstrādei pektīna ražošanā.
 
Apstrādi ar ultraskaņu izmanto ne tikai pektīna ekstrakcijai, bet arī polifenolu izolēšanai no augļu izspaidām, mīkstuma, mizām un sēklām. Lasiet vairāk šeit!
 

Tālāk redzamajā tabulā sniegts priekšstats par mūsu ultraskaņas ierīču aptuveno apstrādes jaudu:

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte

Hielscher ultraskaņas ierīces ir labi pazīstamas ar visaugstākajiem kvalitātes un projektēšanas standartiem. Izturība un vienkāršā lietošana ļauj mūsu ultraskaņas ierīces raiti integrēt rūpnieciskajās ražotnēs. Hielscher ultraskaņas ierīces viegli tiek galā ar skarbiem apstākļiem un prasīgu darba vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas ierīcēm ar vismodernākajām tehnoloģijām un ērtu lietošanu. Protams, Hielscher ultraskaņas ierīces atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.