Ekstrakcja pektyny ze skórki grejpfruta za pomocą sonikatora

Pektyny z produktów ubocznych przetwórstwa owoców, takich jak skórki lub miąższ, są ekstrahowane z bardzo wysoką wydajnością przy użyciu ekstraktorów ultradźwiękowych. Jako niezawodna, prosta i bezpieczna w obsłudze metoda ekstrakcji pektyny, sonikacja zwiększa uzysk i jakość pektyny przy jednoczesnym przyspieszeniu produkcji. Poniżej przedstawiamy skuteczną technikę ultradźwiękowej ekstrakcji pektyny ze skórki grejpfruta.

Ultradźwiękowa ekstrakcja pektyny krok po kroku

Ultradźwiękowa ekstrakcja pektyny polega na zastosowaniu ultradźwięków dużej mocy w celu wspomagania uwalniania pektyn z surowca (np. skórek owoców, produktów ubocznych przetwórstwa owoców cytrusowych). Sonikacja jest dobrze ugruntowaną techniką rozbijania ścian komórkowych i uwalniania pektyny z materiału roślinnego.
Poniższy protokół dotyczy ultradźwiękowej ekstrakcji pektyny ze skórek grejpfruta za pomocą sonikatora z sonotrodą oraz późniejszego wytrącania etanolem:


Użyte materiały:

• 50gr skórki grejpfruta
• 200mL wody oczyszczonej
• 400mL etanolu
• Sonikator UP200St + sonotroda S26d14
• Szklane zlewki

Przygotowanie surowca:

• Przygotuj skórki owoców cytrusowych jako surowiec. W tym protokole używamy skórek grejpfruta.
• Dokładnie umyj skórki owoców cytrusowych, aby usunąć wszelkie zabrudzenia lub zanieczyszczenia.
• Pokrój skórki owoców cytrusowych na małe kawałki, aby zwiększyć powierzchnię dostępną do ekstrakcji.

Wybór rozpuszczalnika:
Preferowanym rozpuszczalnikiem do ekstrakcji jest woda, która jest niedroga i nietoksyczna. Wodę powszechnie stosuje się do ekstrakcji pektyny ze względu na jej zdolność do rozpuszczania pektyny bez powodowania degradacji. Dodanie niewielkiej ilości kwasów (np. kwasu cytrynowego, octowego, azotowego lub solnego) do wody używanej jako rozpuszczalnik wspomaga rozpuszczanie pektyny z materiałów roślinnych i usprawnia proces ekstrakcji. Ustawienie pH rozpuszczalnika na poziomie ok. 2–3 jest dobrą wskazówką.
 
Procedura ekstrakcji ultradźwiękowej:

• Umieść ok. 50 gr drobno posiekanych skórek owoców cytrusowych w zlewce lub kolbie.
• Dodaj do skórek owoców cytrusowych około 200 ml wybranego rozpuszczalnika.
• Użyj sonikatora z sonotrodą, aby poddać mieszaninę działaniu fal ultradźwiękowych. Używamy UP200Ht, wydajnego ekstraktora ultradźwiękowego o mocy 200 watów, wyposażonego w sonotrodę S26d14. Ustaw amplitudę na 100%.
• Poddawaj mieszaninę sonikacji przez około 10 min, aż do uzyskania optymalnej ekstrakcji.

Filtracja:
Po sonikacji przefiltruj mieszaninę przez uprzednio zwilżone sito o drobnych oczkach lub tkaninę filtracyjną, aby oddzielić roztwór wyekstrahowanej pektyny od pozostałości stałych, czyli cząstek skórki grejpfruta. Kilkukrotne powtórzenie tego etapu filtracji zapewnia usunięcie wszystkich pozostałości stałych.
 

Wytrącanie etanolem:

• Do wytrącania pektyny z roztworu uzyskanego w wyniku ekstrakcji powszechnie stosuje się etanol jako środek wytrącający lub zatrzymujący proces.
• Przenieś przefiltrowany roztwór pektyny do czystego naczynia.
• Stopniowo dodawaj etanol do roztworu pektyny, stale mieszając. Stosunek objętościowy etanolu do roztworu pektyny jest zmienny, ale zazwyczaj wynosi około 2:1 (etanol: roztwór).
• Kontynuuj dodawanie etanolu, aż jego końcowe stężenie w roztworze osiągnie około 70–80%. Takie stężenie sprzyja wytrącaniu pektyny.
• Pozostaw mieszaninę na wystarczająco długi czas, zwykle na kilka godzin lub na noc, aby ułatwić wytrącanie.
• Po wytrąceniu zbierz wytrąconą pektynę przez wirowanie lub filtrację.
• Przemyj wytrąconą pektynę etanolem, aby usunąć zanieczyszczenia i pozostałości rozpuszczalnika.
• Na koniec wysusz oczyszczoną pektynę pod próżnią lub w niskiej temperaturze, aby usunąć pozostałą wilgoć.

Ponieważ zawartość pektyny i surowiec owocowy podlegają naturalnym wahaniom, procedura ekstrakcji może wymagać odpowiedniego dostosowania. Oznacza to, że konkretne warunki ekstrakcji i wytrącania mogą wymagać optymalizacji w zależności od rodzaju skórki owoców cytrusowych, stopnia dojrzałości, uzysku pektyny i pożądanych właściwości pektyny. Do ilościowego oznaczania zawartości pektyny i oceny wydajności ekstrakcji można stosować techniki analityczne, takie jak analiza grawimetryczna lub metody spektrofotometryczne.

Obrazy SEM pozostałości wysłodków buraczanych przy powiększeniu 1000x: (a) przed ekstrakcją oraz po ekstrakcji pektyny z użyciem (b) Xylanasae (250 U/g), (c) celulazy (300 U/g), (d) Xylanasae+celulazy (1:1), (e) Xylanasae+celulazy (1:1,5) i (f) Xylanasae+celulazy (1:2).
(badanie i obrazy: Abou-Elseoud et al., 2021)

Przemysłowa ekstrakcja pektyny za pomocą sonikatorów Hielscher

Tę samą procedurę ultradźwiękowej ekstrakcji pektyny, przedstawioną powyżej, można liniowo skalować do przemysłowej produkcji w linii technologicznej. Zastosowanie ultradźwiękowego reaktora z komorą przepływową umożliwia przetwarzanie dużych objętości produktów ubocznych przetwórstwa owoców w ciągłym procesie w linii technologicznej.
Hielscher Ultrasonics oferuje zaawansowaną gamę sonikatorów przemysłowych do przetwarzania materiału owocowego i warzywnego na potrzeby produkcji pektyny.
 
Sonikację stosuje się nie tylko do ekstrakcji pektyny, lecz także do izolacji polifenoli z wytłoków owocowych, miąższu, skórek i nasion. Przeczytaj więcej tutaj!
 

Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:

Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość wyprodukowana w Niemczech

Sonikatory Hielscher są znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa pozwalają na bezproblemową integrację naszych sonikatorów z instalacjami przemysłowymi. Sonikatory Hielscher z łatwością radzą sobie w trudnych warunkach i wymagających środowiskach.

Hielscher Ultrasonics jest firmą z certyfikatem ISO i kładzie szczególny nacisk na sonikatory o wysokiej wydajności, wyróżniające się najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z wymaganiami CE i spełniają wymagania UL, CSA oraz RoHs.