Экстракция пектина из кожуры грейпфрута с помощью ультразвукового аппарата

Пектины из побочных продуктов переработки фруктов, таких как кожура или мякоть, извлекаются с высокой эффективностью с помощью ультразвуковых экстракторов. Обработка ультразвуком представляет собой надёжный, простой и безопасный в применении метод экстракции пектина, который повышает выход и качество пектина при увеличенной скорости производства. Ниже мы демонстрируем эффективную технологию ультразвуковой экстракции пектина из кожуры грейпфрута.

Ультразвуковая экстракция пектина шаг за шагом

Ультразвуковая экстракция пектина подразумевает применение мощного ультразвука для содействия высвобождению пектинов из сырья (например, кожуры фруктов, побочных продуктов переработки цитрусовых). Обработка ультразвуком – хорошо зарекомендовавшая себя технология разрушения клеточных стенок и высвобождения пектина из растительного материала.
Следующий протокол ультразвуковой экстракции пектина из кожуры грейпфрута с помощью ультразвукового аппарата зондового типа и последующего осаждения этанолом:


Используемые материалы:

• 50gr кожуры грейпфрута
• 200mL очищенной воды
• 400mL этанола
• Ультразвуковой аппарат UP200St + сонотрод S26d14
• Стеклянные лабораторные стаканы

Подготовка сырья:

• Подготовьте кожуру цитрусовых в качестве сырья. В этом протоколе мы используем кожуру грейпфрута.
• Тщательно промойте кожуру цитрусовых, чтобы удалить всю грязь и посторонние частицы.
• Нарежьте кожуру цитрусовых небольшими кусочками, чтобы увеличить площадь поверхности для экстракции.

Выбор растворителя:
Вода является предпочтительным растворителем для экстракции: она недорогая и нетоксичная. Воду широко используют для экстракции пектина благодаря её способности растворять пектин, не вызывая его разрушения. Добавление небольшого количества кислот (например, лимонной, уксусной, азотной или соляной кислоты) в воду, используемую в качестве растворителя, способствует растворению пектина из растительных материалов и улучшает процесс экстракции. Хорошим ориентиром служит доведение pH растворителя примерно до 2–3.
 
Процедура ультразвуковой экстракции:

• Поместите примерно 50 gr мелко нарезанной кожуры цитрусовых в лабораторный стакан или колбу.
• Добавьте к кожуре цитрусовых примерно 200 ml выбранного растворителя.
• Используйте ультразвуковой аппарат зондового типа для обработки смеси ультразвуковыми волнами. Мы используем UP200Ht – мощный ультразвуковой экстрактор мощностью 200 ватт, оснащённый сонотродом S26d14. Установите амплитуду на 100%.
• Обрабатывайте смесь ультразвуком примерно 10 min до достижения оптимальной экстракции.

Фильтрация:
После обработки ультразвуком профильтруйте смесь через предварительно смоченную мелкоячеистую сетку или фильтровальную ткань, чтобы отделить полученный раствор пектина от твёрдого остатка – частиц кожуры грейпфрута. Повторение этих этапов фильтрации несколько раз обеспечивает удаление всех твёрдых остатков.
 

Осаждение этанолом:

• Для осаждения пектина из полученного раствора обычно используют этанол в качестве осаждающего агента или агента, останавливающего процесс.
• Перелейте отфильтрованный раствор пектина в чистую ёмкость.
• Постепенно добавляйте этанол в раствор пектина при непрерывном перемешивании. Соотношение этанола и раствора пектина варьируется, но обычно составляет около 2:1 (этанол: раствор) по объёму.
• Продолжайте добавлять этанол до достижения конечной концентрации этанола в растворе примерно 70–80%. Такая концентрация способствует осаждению пектина.
• Дайте смеси отстояться в течение достаточного времени, обычно нескольких часов или ночи, чтобы способствовать осаждению.
• После осаждения соберите осаждённый пектин центрифугированием или фильтрацией.
• Промойте осаждённый пектин этанолом, чтобы удалить примеси и остаточный растворитель.
• В завершение высушите очищенный пектин под вакуумом или при низкой температуре, чтобы удалить оставшуюся влагу.

Поскольку содержание пектина и фруктовое сырьё подвержены естественным колебаниям, может потребоваться соответствующая адаптация процедуры экстракции. Это означает, что конкретные условия экстракции и осаждения могут потребовать оптимизации в зависимости от вида кожуры цитрусовых, степени зрелости, выхода пектина и его желаемых свойств. Для количественного определения содержания пектина и оценки эффективности экстракции можно применять аналитические методы, такие как гравиметрический анализ или спектрофотометрические методы.

СЭМ остаточного свекловичного жома при увеличении 1000x: (a) до экстракции и после экстракции пектина с использованием (b) Xylanasae (250 U/g), (c) целлюлазы (300 U/g), (d) Xylanasae+целлюлазы (1:1), (e) Xylanasae+целлюлазы (1:1,5) и (f) Xylanasae+целлюлазы (1:2).
(исследование и изображения: Abou-Elseoud et al., 2021)

Промышленная экстракция пектина с помощью ультразвуковых аппаратов Hielscher

Продемонстрированная выше процедура ультразвуковой экстракции пектина может быть линейно масштабирована до промышленного производства в потоке. Использование ультразвукового реактора с проточной ячейкой позволяет перерабатывать большие объёмы побочных продуктов переработки фруктов посредством непрерывной обработки в потоке.
Hielscher Ultrasonics предлагает передовую линейку промышленных ультразвуковых аппаратов для переработки фруктового и овощного сырья с целью производства пектина.
 
Обработка ультразвуком применяется не только для экстракции пектина, но и для выделения полифенолов из фруктовых выжимок, мякоти, кожуры и семян. Подробнее здесь!
 

Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов:

Проектирование, производство и консультирование – качество из Германии

Ультразвуковые аппараты Hielscher широко известны своим высочайшим качеством и высочайшими стандартами проектирования. Прочность и простота эксплуатации позволяют без затруднений интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные установки. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с тяжёлыми условиями эксплуатации и высокими требованиями рабочей среды.

Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, сочетающим самые современные технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют нормам CE и требованиям UL, CSA и RoHs.