Extrakcia pektínu z grapefruitovej kôry pomocou sonikátora
Pektíny z vedľajších produktov spracovania ovocia, ako sú šupky alebo dužina, sa extrahujú s vysokou účinnosťou pomocou ultrazvukových extraktorov. Sonikácia ako spoľahlivá, jednoduchá a bezpečná metóda extrakcie pektínu zvyšuje výťažok a kvalitu pektínu pri zrýchlenej výrobe. Nižšie predstavujeme účinnú techniku ultrazvukovej extrakcie pektínu z grapefruitovej kôry.
Ultrazvuková extrakcia pektínu krok za krokom
Ultrazvuková extrakcia pektínu predstavuje použitie výkonového ultrazvuku na podporu uvoľňovania pektínov zo suroviny (napr. ovocných šupiek, vedľajších produktov spracovania citrusových plodov). Sonikácia je osvedčená technika na narušenie bunkových stien a uvoľnenie pektínu z rastlinného materiálu.
Nasleduje protokol ultrazvukovej extrakcie pektínu z grapefruitovej kôry pomocou sondového sonikátora s následným zrážaním etanolom:
Použité materiály:
- 50gr grapefruitovej kôry
- 200mL čistenej vody
- 400mL etanolu
- Sonikátor UP200St + sonotróda S26d14
- Sklenené kadičky
Ultrazvukový prístroj UIP4000hdT je výkonný extraktor s výkonom 4kW používaný na priemyselnú výrobu pektínu.
Príprava suroviny:
- Pripravte si citrusovú kôru ako surovinu. V tomto protokole používame grapefruitovú kôru.
- Citrusovú kôru dôkladne umyte, aby ste odstránili všetky nečistoty alebo zvyšky.
- Citrusovú kôru nakrájajte na malé kúsky, aby ste zväčšili plochu povrchu na extrakciu.
Výber rozpúšťadla:
Uprednostňovaným rozpúšťadlom na extrakciu je voda, ktorá je lacná a netoxická. Voda sa bežne používa na extrakciu pektínu vďaka svojej schopnosti rozpúšťať pektín bez toho, aby spôsobovala jeho degradáciu. Pridanie malého množstva kyselín (napr. kyseliny citrónovej, octovej, dusičnej alebo chlorovodíkovej) do vody ako rozpúšťadla pomáha rozpúšťať pektín z rastlinných materiálov a zlepšuje proces extrakcie. Pri úprave rozpúšťadla je vhodnou orientačnou hodnotou pH približne 2–3.
Postup ultrazvukovej extrakcie:
- Do kadičky alebo banky vložte približne 50 gr nadrobno nakrájanej citrusovej kôry.
- K citrusovej kôre pridajte približne 200 ml zvoleného rozpúšťadla.
- Pomocou sondového sonikátora ošetrite zmes ultrazvukovými vlnami. Používame UP200Ht, výkonný ultrazvukový extraktor s výkonom 200 wattov vybavený sonotródou S26d14. Nastavte amplitúdu na 100%.
- Zmes sonikujte približne 10 min, kým sa nedosiahne optimálna extrakcia.
Filtrácia:
Po sonikácii zmes prefiltrujte cez vopred navlhčené jemné sito alebo filtračnú tkaninu, aby ste oddelili roztok extrahovaného pektínu od pevného zvyšku, teda častíc grapefruitovej kôry. Niekoľkonásobné opakovanie tohto filtračného kroku zabezpečí odstránenie všetkých pevných zvyškov.
Zrážanie etanolom:
- Na vyzrážanie pektínu z extrahovaného roztoku sa bežne používa etanol ako zrážacie činidlo alebo činidlo na zastavenie procesu.
- Prefiltrovaný roztok pektínu preneste do čistej nádoby.
- Za neustáleho miešania postupne pridávajte etanol do roztoku pektínu. Pomer etanolu k roztoku pektínu sa líši, ale zvyčajne je približne 2:1 (etanol: roztok) objemovo.
- Pokračujte v pridávaní etanolu, kým sa v roztoku nedosiahne konečná koncentrácia približne 70–80% etanolu. Táto koncentrácia podporuje zrážanie pektínu.
- Zmes nechajte stáť dostatočne dlho, zvyčajne niekoľko hodín alebo cez noc, aby sa uľahčilo zrážanie.
- Po vyzrážaní oddeľte vyzrážaný pektín centrifugáciou alebo filtráciou.
- Vyzrážaný pektín premyte etanolom, aby ste odstránili nečistoty a zvyškové rozpúšťadlo.
- Nakoniec vyčistený pektín vysušte vo vákuu alebo pri nízkej teplote, aby ste odstránili všetku zostávajúcu vlhkosť.
Keďže obsah pektínu aj ovocná surovina podliehajú prirodzeným výkyvom, môže byť potrebné primerane upraviť postup extrakcie. To znamená, že konkrétne podmienky extrakcie a zrážania môže byť potrebné optimalizovať v závislosti od druhu citrusovej kôry, zrelosti, výťažku pektínu a požadovaných vlastností pektínu. Na kvantifikáciu obsahu pektínu a posúdenie účinnosti extrakcie možno použiť analytické techniky, ako sú gravimetrická analýza alebo spektrofotometrické metódy.
Sonikátor UP400St na extrakciu
SEM zvyškových cukrovarských repných rezkov pri 1000x zväčšení: (a) pred extrakciou a po extrakcii pektínu pomocou (b) xylanázy (250 U/g), (c) celulázy (300 U/g), (d) xylanázy+celulázy (1:1) a (e) xylanázy+celulázy (1:1,5) a (f) xylanázy+celulázy (1:2).
(štúdia a snímky: Abou-Elseoud et al., 2021)
Priemyselná extrakcia pektínu pomocou sonikátorov Hielscher
Rovnaký postup ultrazvukovej extrakcie pektínu uvedený vyššie možno lineárne škálovať na priemyselnú výrobu v linke. Použitie ultrazvukového reaktora s prietokovou celou umožňuje spracúvať veľké objemy vedľajších produktov spracovania ovocia kontinuálne v linke.
Hielscher Ultrasonics ponúka prepracovaný rad priemyselných sonikátorov na spracovanie ovocného a zeleninového materiálu na výrobu pektínu.
Sonikácia sa používa nielen na extrakciu pektínu, ale aj na izoláciu polyfenolov z ovocných výliskov, dužiny, šupiek a semien. Viac si prečítajte tu!
- vysoká účinnosť
- najmodernejšia technológia
- spoľahlivosť a robustnosť
- nastaviteľné, presné riadenie procesu
- vsádzkové spracovanie aj spracovanie v linke
- pre akýkoľvek objem
- inteligentný softvér
- inteligentné funkcie (napr. programovateľnosť, zaznamenávanie údajov, diaľkové ovládanie)
- jednoduchá a bezpečná obsluha
- nízke nároky na údržbu
- CIP (čistenie na mieste)
Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem vsádzky | Prietok | Odporúčané prístroje |
|---|---|---|
| 0,5 až 1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150L | 3 až 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | vyšší | zoskupenie prístrojov UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku
Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe najvyššími štandardmi kvality a konštrukčného vyhotovenia. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové prístroje Hielscher ľahko zvládajú drsné podmienky a náročné prostredia.
Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a jednoduchým používaním. Samozrejme, ultrazvukové prístroje Hielscher sú v súlade s požiadavkami CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, dispergovanie, emulgovanie a extrakciu v laboratórnom, poloprevádzkovom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- 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.
Čo sa oplatí vedieť: pektín
Pektín je komplexný polysacharid, ktorý sa nachádza v bunkových stenách rastlín, najmä v ovocí, a je tvorený predovšetkým zvyškami kyseliny galakturónovej spojenými α-1,4-glykozidovými väzbami. Toto štruktúrne usporiadanie dodáva pektínu jedinečné vlastnosti, vďaka ktorým je všestrannou biomolekulou s rôznymi priemyselnými využitiami.
V prirodzenom stave existuje pektín ako heterogénna zmes polymérov s rôznym stupňom metylácie, čo vedie k rozmanitým funkčným vlastnostiam. Stupeň metylácie ovplyvňuje schopnosť pektínu tvoriť gély, pričom nízkometoxylové pektíny tvoria pevnejšie gély v porovnaní s vysokometoxylovými pektínmi.
Funkčné vlastnosti pektínu vyplývajú z jeho schopnosti interagovať s vodou, iónmi kovov, cukrami a inými makromolekulami. Najmä jeho želírovacie vlastnosti z neho robia cennú zložku v potravinárskom a farmaceutickom priemysle. Pektín sa bežne používa ako želírujúca látka, stabilizátor a zahusťovadlo v potravinárskych výrobkoch, ako sú džemy, želé, ovocné zaváraniny, cukrovinky a mliečne dezerty. Vo farmaceutických prípravkoch slúži ako matrica na riadené uvoľňovanie liečiv a ako spojivo v tabletových formuláciách.
Okrem využitia v potravinárskom a farmaceutickom sektore sa pektín uplatňuje aj v rôznych ďalších priemyselných odvetviach. V kozmetickom priemysle sa používa ako stabilizátor emulzií a ako filmotvorná látka vo výrobkoch na starostlivosť o pokožku. Okrem toho má pektín vďaka svojej biokompatibilite a biologickej odbúrateľnosti potenciálne využitie v biomedicíne vrátane hojenia rán, tkanivového inžinierstva a systémov na podávanie liečiv.
Tieto rozmanité funkčné vlastnosti a biokompatibilná povaha pektínu z neho robia cenný biomateriál so širokým spektrom využitia v mnohých priemyselných odvetviach.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórnych až po priemyselné veľkosti.