• Pectines zijn een zeer veelgebruikt levensmiddelenadditief, dat vooral wordt toegevoegd vanwege de gelerende werking.
• Ultrasone extractie verhoogt de opbrengst en kwaliteit van pectine extracten aanzienlijk.
• Sonificatie staat bekend om haar procesversterkende effecten, die al worden gebruikt in tal van industriële processen.

Pectines en Pectine Extractie

Pectine is een natuurlijk complex polysacharide (heteropolysacharide) dat vooral voorkomt in de celwanden van vruchten, vooral in citrusvruchten en appelpulp. Een hoog pectinegehalte zit in de vruchtenschillen van zowel appel- als citrusvruchten. Appelpulp bevat 10-15% pectine op basis van droge stof, terwijl citrusschillen 20-30% van de pectine bevatten. Pectines zijn biocompatibel, biologisch afbreekbaar en hernieuwbaar en hebben grote gelerende en verdikkende eigenschappen, waardoor ze een zeer gewaardeerd additief zijn. De pectines worden wijd gebruikt in voedsel, schoonheidsmiddelen en farmaceutische producten zoals reologiemodificator zoals emulgator, geleermiddel, verglazingsagent, glansmiddel, stabilisator, en verdikkingsmiddel.
Conventionele pectine extractie voor industriële toepassingen wordt uitgevoerd met behulp van een zuur gekatalyseerd proces (met behulp van salpeter-, zoutzuur- of zwavelzuur). Zuurgekatalyseerde extractie is het meest voorkomende proces in de industriële pectineproductie, aangezien de andere extractietechnieken zoals direct koken (60ºC-100ºC) gedurende 24 uur en een lage pH-waarde (1,0-3,0) langzaam en laag in opbrengst zijn en thermische degradatie van de geëxtraheerde vezel kunnen veroorzaken en de pectineopbrengst soms beperkt wordt door de procesomstandigheden. De zuur gekatalyseerde extractie heeft echter ook nadelen: De harde zure behandeling veroorzaakt depolymerisatie en deesterificatie van de pectineketens, wat de pectine kwaliteit negatief beïnvloedt. De productie van grote hoeveelheden zure effluenten vereist een nabewerking en een dure recyclagebehandeling, wat het proces tot een milieubelasting maakt.

Ultrasone Pectine Extractie

Ultrasone extractie is een milde, niet-thermische behandeling, die wordt toegepast op veelvoudige voedselprocessen. Wat de extractie van pectines uit groenten en fruit betreft, produceert de sonische behandeling pectine van hoge kwaliteit. Ultrasonisch geëxtraheerde pectines blinken uit door hun gehalte aan anhydrouronisch zuur, methoxyl en calciumpectaat en hun veresteringsgraad. De milde omstandigheden van de ultrasone extractie voorkomen een thermische degradatie van de warmtegevoelige pectines.
De kwaliteit en zuiverheid van de pectine kan variëren afhankelijk van het anhydrogalacturonzuur, de mate van verestering en het asgehalte van de geëxtraheerde pectine. De pectine met een hoog moleculair gewicht en een laag asgehalte (minder dan 10%) met een hoog anhydrogalacturonzuur (meer dan 65%) staat bekend als pectine van goede kwaliteit. Omdat de intensiteit van de ultrasone behandeling zeer nauwkeurig kan worden geregeld, kunnen de eigenschappen van het pectine extract worden beïnvloed door amplitude, extractie temperatuur, druk, retentietijd en oplosmiddel aan te passen.

Ultrasone extractie kan worden uitgevoerd met behulp van verschillende oplosmiddelen zoals water, citroenzuur, salpeterzuur, salpeterzuuroplossing (HNO₃of ammoniumoxalaat/oxalaat/oxalaatzuur, waardoor het ook mogelijk is om de geluidsgolven in bestaande extractielijnen te integreren (retrofitting).

Fruitafval als bron: High-performance ultrasound is al met succes toegepast om pectines te isoleren van appelpulp, citrusvruchtenschillen (zoals sinaasappel-, citroen- en grapefruitschillen), druivenpulp, granaatappel, suikerbietenpulp, drakenvruchtenschil, cactusvijgen, passievruchtenschillen en mangoschillen.

Hoogwaardige ultrasoonapparatuur met hoge prestaties

Hielscher Ultrasonics is uw partner voor extractieprocessen van plantaardige producten. Of u nu kleine hoeveelheden wilt extraheren voor onderzoek en analyse of grote volumes wilt verwerken voor commerciële productie, wij hebben de geschikte ultrasone extractor voor u. Onze ultrasone laboratoriumprocessoren evenals onze Bank-top en industriële ultrasone sensoren zijn robuust, gemakkelijk te gebruiken en gebouwd voor 24/7 gebruik bij volledige belasting. Een breed scala aan Accessoires zoals sonotrodes (ultrasone sondes / hoorns) met verschillende afmetingen en vormen, flowcellen en reactoren en boosters zorgen voor de optimale opstelling voor uw specifieke extractieproces.
Alle digitale ultrasone apparaten zijn uitgerust met een gekleurd touch-display, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensprotocollering en een browserafstandsbediening voor uitgebreide procesbewaking. Met de geavanceerde ultrasone systemen van Hielscher wordt een hoge processtandaardisatie en kwaliteitscontrole eenvoudig gemaakt.
Neem vandaag nog contact met ons op om de vereisten van uw extractieproces te bespreken! We zullen u graag helpen met onze jarenlange ervaring in botanische extracties!
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

Onderzoeksresultaten van ultrasone pectine extractie

Tomatenafval: Om lange extractietijden (12-24 uur) in de terugvloeiprocedure te vermijden, werd ultrasoon geluid gebruikt voor intensivering van het extractieproces in termen van tijd (15, 30, 45, 60 en 90 minuten). Afhankelijk van de extractietijden, de verkregen pectine opbrengsten voor de eerste ultrasone extractie stap, bij temperaturen van 60 ° C en 80 ° C respectievelijk 15,2-17,2% en 16,3-18,5%. wanneer een tweede ultrasone extractie stap werd toegepast, werd de opbrengst van pectines uit tomatenafval verhoogd tot 34-36%, afhankelijk van de temperaturen en tijden). Het is duidelijk dat ultrasone extractie de breuk van de matrix van de tomatencelwand verhoogt, wat leidt tot betere interacties tussen oplosmiddel en geëxtraheerd materiaal.
De ultrasoon geëxtraheerde pectines kunnen worden gecategoriseerd als hoge methoxyl pectines (HM-pectine) met snel ingestelde gelerende eigenschappen (DE > 70%) en een veresteringsgraad van 73,3-85,4%. n. Het gehalte aan calcium-pectaat in ultrasonisch geëxtraheerde pectine werd gemeten tussen 41,4% en 97,5%, afhankelijk van de extractieparameters (temperatuur en tijd). Bij een hogere temperatuur van ultrasone extractie is het gehalte aan calciumpectaten hoger (91-97%) en is als zodanig een belangrijke parameter voor het gelerend vermogen van de pectine in vergelijking met conventionele extractie.
Conventionele solventextractie gedurende 24 uur geeft een vergelijkbare pectineopbrengst in vergelijking met 15 minuten ultrasone extractiebehandeling. Met betrekking tot de verkregen resultaten kan worden geconcludeerd dat ultrasone behandeling de extractietijd aanzienlijk verkort. De NMR- en FTIR-spectroscopie bevestigen het bestaan van voornamelijk veresterde pectine in alle onderzochte monsters. [Grassino et al. 2016]....

Passievruchtenschil: De extractieopbrengst, galacturonzuur en veresteringsgraad werden beschouwd als de indicatoren van de extractie-efficiëntie. De hoogste opbrengst van pectine verkregen door middel van echo-geassisteerde extractie was 12,67% (extractievoorwaarden 85 ºC, 664 W/cm2, pH 2,0 en 10 min.). Voor deze zelfde omstandigheden werd een conventionele verwarmingsextractie uitgevoerd en het resultaat was 7,95%. Deze resultaten zijn in overeenstemming met andere studies, die de korte tijd voor effectieve extractie van polysachariden, waaronder pectine, hemicellulosen en andere in water oplosbare polysachariden, met behulp van ultrasone trillingen, rapporteren. Ook werd vastgesteld dat de extractieopbrengst 1,6 keer zo hoog was als wanneer de extractie werd ondersteund door middel van echografie. De verkregen resultaten toonden aan dat echografie een efficiënte en tijdbesparende techniek was voor de extractie van pectine uit passievruchtenschillen. [Freitas de Oliveira et al. 2016]....

Prickly Pear Cladodes: Ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) van pectine uit Opuntia ficus indica (OFI) cladodes na slijm verwijderen werd geprobeerd met behulp van de response surface methodologie. De procesvariabelen werden geoptimaliseerd door het isovariante centrale composietontwerp om het pectine extractie rendement te verbeteren. De optimale conditie die werd verkregen was: sonische tijd 70 min., temperatuur 70, pH 1,5, pH 1,5 en de water-materiaalverhouding van 30 ml/g. Deze voorwaarde werd gevalideerd en de prestaties van experimentele extractie was 18,14% ± 1,41%, die nauw verbonden was met de voorspelde waarde (19,06%). Ultrasone extractie is dus een veelbelovend alternatief voor het conventionele extractieproces dankzij het hoge rendement dat in minder tijd en bij lagere temperaturen werd bereikt. De pectine die door ultrasone extractie uit OFI-bekledingen (UAEPC) wordt geëxtraheerd, heeft een lage veresteringsgraad, een hoog gehalte aan uronische zuren, belangrijke functionele eigenschappen en een goede anti-radicale werking. Deze resultaten zijn in het voordeel van het gebruik van UAEPC als potentieel additief in de levensmiddelenindustrie. [Bayar et al. 2017]....

Druivenpulp: In het onderzoeksdocument "Echografie-ondersteunde extractie van pectines uit druivenpulp met behulp van citroenzuur: A response surface methodology approach", wordt de sonering gebruikt om pectines te extraheren uit druivenpulp met citroenzuur als extractiemiddel. Volgens de Response Surface Methodology kan de hoogste pectineopbrengst (∼32,3%) worden bereikt wanneer het ultrasone extractieproces wordt uitgevoerd bij 75ºC gedurende 60 minuten met behulp van een citroenzuuroplossing met pH 2,0. De pectine-extractie wordt uitgevoerd bij 75ºC. Deze pectinepolysachariden, die voornamelijk bestaan uit galacturonzuureenheden (∼97% van de totale suikers), hebben een gemiddeld moleculair gewicht van 163,9kDa en een veresteringsgraad (DE) van 55,2%.
De oppervlaktemorfologie van de sonische druivendroes toont aan dat sonische trillingen een belangrijke rol spelen bij het afbreken van het plantaardige weefsel en het verhogen van de opbrengst van de extractie. De opbrengst verkregen na ultrasone extractie van pectines onder de optimale omstandigheden (75°C, 60 min, pH 2,0) was 20% hoger dan de opbrengst verkregen bij de extractie onder dezelfde omstandigheden van temperatuur, tijd en pH, maar zonder ultrasone hulp. Bovendien vertoonden de pectines van ultrasone extractie ook een hoger gemiddeld moleculair gewicht. [Minjares-Fuentes et al. 2014]....