Ekstrakcja pektyny ze skórki grejpfruta przy użyciu sonikatora
Pektyny z produktów ubocznych z owoców, takich jak skórki lub miąższ, są bardzo skutecznie ekstrahowane za pomocą ekstraktorów ultradźwiękowych. Jako niezawodna, prosta i bezpieczna w obsłudze metoda ekstrakcji pektyny, sonikacja zwiększa wydajność pektyny i jakość pektyny przy przyspieszonej prędkości produkcji. Poniżej przedstawiamy skuteczną technikę ultradźwiękowej ekstrakcji pektyny ze skórki grejpfruta.
Ultradźwiękowa ekstrakcja pektyny krok po kroku
Ultradźwiękowa ekstrakcja pektyn opisuje zastosowanie ultradźwięków mocy w celu promowania uwalniania pektyn z surowca (np. skórki owoców, produkty uboczne z owoców cytrusowych). Sonikacja jest dobrze ugruntowaną techniką rozbijania ścian komórkowych i uwalniania pektyn z materiału roślinnego.
Poniższy protokół ultradźwiękowej ekstrakcji pektyny ze skórek grejpfrutów przy użyciu sonikatora typu sondowego i późniejszego wytrącania etanolu:
Użyte materiały:
- 50 g skórki grejpfruta
- 200 ml wody oczyszczonej
- 400 ml etanolu
- Sonicator UP200St + sonotroda S26d14
- Szklane zlewki
Ultradźwiękowiec UIP4000hdT to potężny ekstraktor o mocy 4 kW używany do przemysłowej produkcji pektyny.
Przygotowanie surowca:
- Surowcem są skórki owoców cytrusowych. W tym protokole używamy skórek grejpfruta.
- Dokładnie umyj skórkę owoców cytrusowych, aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia.
- Pokrój skórkę cytrusów na małe kawałki, aby zwiększyć powierzchnię ekstrakcji.
Wybór rozpuszczalnika:
Woda jest preferowanym rozpuszczalnikiem do ekstrakcji, który jest niedrogi i nietoksyczny. Woda jest powszechnie stosowana 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 jako rozpuszczalnika pomaga w rozpuszczaniu pektyn z materiałów roślinnych i usprawnia proces ekstrakcji. Dostosowanie rozpuszczalnika do wartości pH około 2-3 pH jest dobrą wartością orientacyjną.
Procedura ekstrakcji ultradźwiękowej:
- Umieść ok. 50 g drobno posiekanych skórek cytrusów w zlewce lub kolbie.
- Dodać około 200 ml wybranego rozpuszczalnika do skórki owoców cytrusowych.
- Użyj sonikatora typu sonda, aby poddać mieszaninę działaniu fal ultradźwiękowych. Używamy UP200Ht, 200-watowego ekstraktora ultradźwiękowego wyposażonego w sonotrodę S26d14. Ustaw amplitudę na 100%.
- Sonifikować mieszaninę przez około 10 minut, aż do uzyskania optymalnej ekstrakcji.
Filtracja:
Po sonikacji przefiltrować mieszaninę za pomocą wstępnie zwilżonej drobnej siatki lub tkaniny filtracyjnej, aby oddzielić wyekstrahowany roztwór pektyny od stałych pozostałości, cząstek skórki grejpfruta. Kilkukrotne powtórzenie tego etapu filtracji zapewnia usunięcie wszystkich stałych pozostałości.
Wytrącanie etanolu:
- Aby wytrącić pektynę z ekstrahowanego roztworu, etanol jest powszechnie stosowany jako środek wytrącający lub gaszący.
- Przenieś przefiltrowany roztwór pektyny do czystego pojemnika.
- Stopniowo dodawać etanol do roztworu pektyny, stale mieszając. Stosunek objętościowy etanolu do roztworu pektyny jest różny, ale zazwyczaj wynosi około 2:1 (etanol: roztwór).
- Kontynuować dodawanie etanolu aż do osiągnięcia końcowego stężenia około 70-80% etanolu w roztworze. Takie stężenie sprzyja wytrącaniu pektyny.
- Pozostawić mieszaninę na wystarczający czas, zwykle kilka godzin lub na noc, aby ułatwić wytrącanie się osadu.
- Po wytrąceniu zebrać wytrąconą pektynę przez odwirowanie lub filtrację.
- Przemyć wytrąconą pektynę etanolem w celu usunięcia zanieczyszczeń i pozostałości rozpuszczalnika.
- Na koniec należy wysuszyć oczyszczoną pektynę pod próżnią lub w niskiej temperaturze, aby usunąć pozostałą wilgoć.
Ponieważ zawartość pektyn i surowiec na bazie owoców podlegają naturalnym wahaniom, procedura ekstrakcji może wymagać odpowiedniego dostosowania. Oznacza to, że specyficzne warunki ekstrakcji i wytrącania mogą wymagać optymalizacji w zależności od rodzaju skórki cytrusowej, dojrzałości, wydajności pektyny i pożądanych właściwości pektyny. Techniki analityczne, takie jak analiza grawimetryczna lub metody spektrofotometryczne, mogą być stosowane do ilościowego oznaczania zawartości pektyn i oceny wydajności ekstrakcji.
Sonicator UP400ST do ekstrakcji
SEM pozostałości wysłodków buraczanych przy powiększeniu 1000x: (a) przed ekstrakcją i po ekstrakcji pektyny przy użyciu (b) ksylanazy (250 U/g), (c) celulazy (300 U/g), (d) ksylanazy + celulazy (1:1), (e) ksylanazy + celulazy (1:1,5) i (f) ksylanazy + celulazy (1:2).
(badanie i zdjęcia: Abou-Elseoud et al., 2021)
Przemysłowa ekstrakcja pektyn za pomocą sonikatorów Hielscher
Ta sama procedura ultradźwiękowej ekstrakcji pektyny przedstawiona powyżej może być liniowo skalowana do przemysłowej produkcji liniowej. Zastosowanie ultradźwiękowego reaktora przepływowego pozwala na przetwarzanie dużych ilości produktów ubocznych z owoców w ciągłej obróbce liniowej.
Hielscher Ultrasonics oferuje zaawansowaną linię sonikatorów przemysłowych do przetwarzania materiałów owocowych i warzywnych do produkcji pektyn.
Sonikacja jest stosowana nie tylko do ekstrakcji pektyn, ale także do izolacji polifenoli z wytłoków owocowych, miąższu, skórki i nasion. Więcej informacji tutaj!
- wysoka wydajność
- najnowocześniejsza technologia
- niezawodność & solidność
- regulowana, precyzyjna kontrola procesu
- partia & inline
- dla dowolnego wolumenu
- inteligentne oprogramowanie
- inteligentne funkcje (np. programowalne, protokołowanie danych, zdalne sterowanie)
- Łatwa i bezpieczna obsługa
- niskie koszty utrzymania
- CIP (clean-in-place)
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0.5-1,5 mL | b.d. | VialTweeter | 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150 l | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany
Ultradźwięki Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i standardów projektowych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwiękowców z obiektami przemysłowymi. Trudne warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.
Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne ultradźwięki z najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do mieszania, dyspersji, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.
Literatura / Referencje
- Divyani Panwar, Parmjit S. Panesar, Harish K. Chopra (2023): Ultrasound-assisted extraction of pectin from Citrus limetta peels: Optimization, characterization, and its comparison with commercial pectin. Food Bioscience, Volume 51, 2023.
- 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.
Fakty, które warto znać: Pektyna
Pektyna jest złożonym polisacharydem występującym w ścianach komórkowych roślin, zwłaszcza w owocach, i składa się głównie z reszt kwasu galakturonowego połączonych wiązaniami α-1,4-glikozydowymi. Taki układ strukturalny nadaje pektynie unikalne właściwości, czyniąc ją wszechstronną biomolekułą o różnych zastosowaniach przemysłowych.
W stanie naturalnym pektyna występuje jako heterogeniczna mieszanina polimerów o różnym stopniu metylacji, co prowadzi do zróżnicowanych właściwości funkcjonalnych. Stopień metylacji wpływa na zdolność pektyny do tworzenia żeli, przy czym pektyny o niskiej zawartości metoksyny tworzą silniejsze żele w porównaniu z odpowiednikami o wysokiej zawartości metoksyny.
Funkcjonalność pektyn wynika z ich zdolności do interakcji z wodą, jonami metali, cukrami i innymi makrocząsteczkami. W szczególności jej właściwości żelujące sprawiają, że jest ona cennym składnikiem w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Pektyna jest powszechnie stosowana jako środek żelujący, stabilizator i zagęszczacz w produktach spożywczych, takich jak dżemy, galaretki, przetwory owocowe, wyroby cukiernicze i desery mleczne. W farmaceutykach służy jako matryca do kontrolowanego uwalniania leku i jako spoiwo w preparatach tabletkowych.
Oprócz zastosowań w sektorze spożywczym i farmaceutycznym, pektyny znajdują zastosowanie w wielu innych branżach. W przemyśle kosmetycznym jest ona stosowana jako stabilizator emulsji i środek błonotwórczy w produktach do pielęgnacji skóry. Co więcej, pektyny wykazują potencjalne zastosowania w biomedycynie, w tym w gojeniu ran, inżynierii tkankowej i systemach dostarczania leków, ze względu na ich biokompatybilność i biodegradowalność.
Te różnorodne funkcje i biokompatybilny charakter pektyny sprawiają, że jest ona cennym biomateriałem o szerokim zakresie zastosowań w wielu gałęziach przemysłu.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.