การสกัดเพคตินอัลตราโซนิกจากผลไม้และขยะชีวภาพ
- เพคตินเป็นวัตถุเจือปนอาหารที่ใช้บ่อยมาก ซึ่งส่วนใหญ่ถูกเติมเพื่อผลการเกิดเจล
- การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของสารสกัดจากเพคตินได้อย่างมาก
- Sonication เป็นที่รู้จักกันดีสําหรับผลการเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการซึ่งใช้แล้วในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
การสกัดเพคตินและเพคติน
เพคตินเป็นพอลิแซ็กคาไรด์เชิงซ้อน (เฮเทอโรพอลิแซ็กคาไรด์) ธรรมชาติที่พบโดยเฉพาะในผนังเซลล์ของผลไม้ โดยเฉพาะในผลไม้ตระกูลส้มและกากแอปเปิ้ล พบว่าเพคตินมีปริมาณสูงในเปลือกผลไม้ทั้งแอปเปิ้ลและผลไม้ตระกูลส้ม กากแอปเปิ้ลมีเพคติน 10-15% โดยน้ำหนักแห้ง ในขณะที่เปลือกผลไม้ตระกูลส้มมีเพคติน 20-30%เพคตินเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และมีแหล่งกำเนิดจากธรรมชาติ ซึ่งมีความสามารถในการเจลและเพิ่มความข้นสูง ทำให้เป็นสารเติมแต่งที่มีคุณค่าสูง เพคตินถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์อาหาร เครื่องสำอาง และยา ในฐานะสารปรับความหนืด ทำหน้าที่เป็นสารเจล สารเคลือบผิว สารทำให้คงตัว และสารเพิ่มความข้น และในบางสูตร ยังใช้เป็นสารช่วยในการกระจายตัวอีกด้วยการสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแยกเพคตินคุณภาพสูงจากเปลือกผลไม้และกากผลไม้ เพิ่มผลผลิตในขณะที่ลดเวลาในการแปรรูปและต้นทุนโดยรวม
เครื่องสะท้อนเสียงแบบโพรบ UIP1000hdT สำหรับการสกัดเพคตินและฟีนอลจากของเสียจากผลไม้
การสกัดเพคตินอัลตราโซนิก
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นการบําบัดที่ไม่รุนแรงและไม่ผ่านความร้อนซึ่งใช้กับกระบวนการอาหารที่หลากหลาย ในส่วนของการสกัดเพคตินจากผักและผลไม้การ sonication จะผลิตเพคตินที่มีคุณภาพสูง เพคตินที่สกัดด้วยอัลตราโซนิกมีความโดดเด่นด้วยกรดแอนไฮโดรยูโรนิก เมทอキシล และแคลเซียมเพ็กเตต ตลอดจนระดับของเอสเทอริฟิเคชัน สภาวะที่ไม่รุนแรงของการสกัดด้วยอัลตราโซนิกป้องกันการเสื่อมสภาพทางความร้อนของเพคตินที่ไวต่อความร้อน
คุณภาพและความบริสุทธิ์ของเพคตินอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับกรดแอนไฮโดรกาแลคทูโรนิก ระดับของเอสเทอริฟิเคชัน ปริมาณเถ้าของเพคตินที่สกัดออกมา เพคตินที่มีน้ําหนักโมเลกุลสูงและเถ้าต่ํา (ต่ํากว่า 10%) ที่มีกรดแอนไฮโดรกาแลคทูโรนิกสูง (สูงกว่า 65%) เรียกว่าเพคตินคุณภาพดี เนื่องจากความเข้มของการรักษาด้วยอัลตราโซนิกสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยําคุณสมบัติของสารสกัดเพคตินอาจได้รับอิทธิพลจากการปรับแอมพลิจูดอุณหภูมิการสกัดความดันเวลาในการกักเก็บและตัวทําละลาย
ค้นหาโปรโตคอลสําหรับการสกัดเพคตินอัลตราโซนิกจากเปลือกเกรปฟรุตที่แสดงในวิดีโอด้านบนที่นี่!
การสกัดอัลตราโซนิกสามารถทํางานได้โดยใช้ ตัวทําละลาย เช่น น้ํา กรดซิตริก สารละลายกรดไนตริก (HNO3, pH 2.0) หรือแอมโมเนียมออกซาเลต / กรดออกซาลิกซึ่งทําให้สามารถรวม sonication เข้ากับสายการสกัดที่มีอยู่ (ติดตั้งย้อนยุค)
- ความสามารถในการสร้างเจลสูง
- การกระจายตัวที่ดี
- สีเพคติน
- แคลเซียมเพ็กเตตสูง
- การเสื่อมสภาพน้อยลง
- เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
เศษผลไม้เป็นแหล่งที่มา: อัลตราซาวนด์ประสิทธิภาพสูงประสบความสําเร็จในการแยกเพคตินจากกากแอปเปิ้ลเปลือกผลไม้รสเปรี้ยว (เช่นส้มมะนาวเกรปฟรุต) กากองุ่นทับทิมเนื้อหัวบีทน้ําตาลเปลือกแก้วมังกรลูกแพร์เต็มไปด้วยหนามเปลือกเสาวรสและเปลือกมะม่วง
การตกตะกอนของเพคตินหลังจากการสกัดด้วยอัลตราโซนิก
การเติมเอทานอลลงในสารละลายสารสกัดสามารถช่วยแยกเพคตินผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการตกตะกอน เพคตินซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ซับซ้อนที่พบในผนังเซลล์ของพืชสามารถละลายได้ในน้ําภายใต้สภาวะปกติ อย่างไรก็ตามโดยการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมของตัวทําละลายด้วยการเติมเอทานอลความสามารถในการละลายของเพคตินจะลดลงซึ่งนําไปสู่การตกตะกอนจากสารละลาย
เคมีที่อยู่เบื้องหลังการตกตะกอนของเพคตินโดยใช้เอทานอลสามารถอธิบายได้ด้วยปฏิกิริยาสามประการ:
- การหยุดชะงักของพันธะไฮโดรเจน: โมเลกุลของเพคตินถูกยึดเข้าด้วยกันด้วยพันธะไฮโดรเจน ซึ่งมีส่วนช่วยในการละลายในน้ํา เอทานอลขัดขวางพันธะไฮโดรเจนเหล่านี้โดยแข่งขันกับโมเลกุลของน้ําเพื่อจับจุดยึดเกาะบนโมเลกุลของเพคติน เมื่อโมเลกุลของเอทานอลเข้ามาแทนที่โมเลกุลของน้ํารอบ ๆ โมเลกุลของเพคตินพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของเพคตินจะอ่อนตัวลงลดความสามารถในการละลายในตัวทําละลาย
- ขั้วตัวทําละลายลดลง: เอทานอลมีขั้วน้อยกว่าน้ํา ซึ่งหมายความว่ามีความสามารถในการละลายสารที่มีขั้ว เช่น เพคตินต่ํากว่า เมื่อเติมเอทานอลลงในสารละลายสารสกัด ขั้วโดยรวมของตัวทําละลายจะลดลง ทําให้โมเลกุลของเพคตินยังคงอยู่ในสารละลายน้อยลง สิ่งนี้นําไปสู่การตกตะกอนของเพคตินออกจากสารละลายเนื่องจากละลายได้น้อยลงในส่วนผสมของเอทานอลและน้ํา
- เพิ่มความเข้มข้นของเพคติน: เมื่อโมเลกุลของเพคตินตกตะกอนออกจากสารละลายความเข้มข้นของเพคตินในสารละลายที่เหลือจะเพิ่มขึ้น วิธีนี้ช่วยให้แยกเพคตินออกจากเฟสของเหลวได้ง่ายขึ้นผ่านการกรองหรือการหมุนเหวี่ยง
การตกตะกอนเพคตินโดยใช้เอทานอลเป็นวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพในการแยกเพคตินออกจากสารละลายสารสกัดซึ่งเป็นขั้นตอนกระบวนการที่สามารถดําเนินการได้อย่างง่ายดายหลังจากการสกัดเพคตินอัลตราโซนิก การเติมเอทานอลลงในสารละลายจะเปลี่ยนสภาพแวดล้อมของตัวทําละลายในลักษณะที่ลดความสามารถในการละลายของเพคติน ซึ่งนําไปสู่การตกตะกอนและการแยกออกจากสารละลายในภายหลัง เทคนิคนี้มักใช้ในการสกัดและทําให้เพคตินบริสุทธิ์จากวัสดุจากพืชสําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและอาหารต่างๆ
สนใจในการเพิ่มมูลค่าของกาก, เปลือก และเนื้อ? – อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดโพลีฟีนอลจากของเสียจากผลไม้!
เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลผ่านอัลตราโซนิก
- ผลผลิตที่สูงขึ้น
- คุณภาพดีขึ้น
- ไม่ระบายความร้อน
- ลดเวลาในการสกัด
- การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการ
- สามารถติดตั้งย้อนยุคได้
- การสกัดสีเขียว
เครื่องโซนิเคเตอร์อุตสาหกรรมสำหรับการสกัดเพคติน
Hielscher Ultrasonics เป็นพันธมิตรของคุณสำหรับกระบวนการสกัดจากวัสดุพืช เช่น กาก เปลือก และเมล็ด ไม่ว่าคุณต้องการสกัดในปริมาณเล็กน้อยเพื่อการวิจัยและการวิเคราะห์ หรือแปรรูปในปริมาณมากสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ เรามีเครื่องสกัดอัลตราโซนิกที่เหมาะสมสำหรับคุณเครื่องผสมเนื้อเดียวกันในห้องปฏิบัติการแบบอัลตราโซนิกของเรา รวมถึงเครื่องโซนิเคเตอร์แบบตั้งโต๊ะและแบบอุตสาหกรรม มีความทนทาน ใช้งานง่าย และออกแบบมาสำหรับการทำงานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันภายใต้การใช้งานเต็มกำลัง มีอุปกรณ์เสริมหลากหลาย เช่น โซโนโทรด (โพรบ/ฮอร์นอัลตราโซนิก) ที่มีขนาดและรูปร่างต่างๆ เซลล์ไหลและเครื่องปฏิกรณ์ รวมถึงบูสเตอร์ ช่วยให้สามารถตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการสกัดเฉพาะของคุณ
เครื่องอัลตราโซนิกดิจิตอลทั้งหมดมีหน้าจอสัมผัสสีการ์ด SD ในตัวสําหรับโปรโตคอลข้อมูลอัตโนมัติและรีโมทคอนโทรลของเบราว์เซอร์สําหรับการตรวจสอบกระบวนการที่ครอบคลุม ด้วยระบบอัลตราโซนิกที่ซับซ้อนของ Hielscher การกําหนดมาตรฐานกระบวนการสูงและการควบคุมคุณภาพทําได้ง่าย
ติดต่อเราวันนี้เพื่อหารือเกี่ยวกับข้อกําหนดของกระบวนการสกัดเพคตินของคุณ! เรายินดีที่จะช่วยเหลือคุณด้วยประสบการณ์ระยะยาวในการสกัดอัลตราโซนิกและช่วยให้คุณบรรลุประสิทธิภาพกระบวนการสูงสุดและคุณภาพเพคตินที่เหมาะสม!
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
|---|---|---|
| 10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล. / นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L / นาที | UIP2000hdt |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L / นาที | ยูไอพี 4000 |
| ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000 |
| ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
เครื่องสะท้อนเสียงในห้องปฏิบัติการ UP200Ht การสกัดเพคตินจากเปลือกเกรปฟรุตโดยใช้น้ําเป็นตัวทําละลาย
ผลการวิจัยการสกัดเพคตินอัลตราโซนิก
ขยะมะเขือเทศ: เพื่อหลีกเลี่ยงเวลาในการสกัดที่ยาวนาน (12-24 ชั่วโมง) ในขั้นตอนการไหลย้อนจึงใช้อัลตราโซนิกเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการสกัดในแง่ของเวลา (15, 30, 45, 60 และ 90 นาที) ขึ้นอยู่กับเวลาในการสกัดผลผลิตเพคตินที่ได้รับสําหรับขั้นตอนการสกัดอัลตราโซนิกแรกที่อุณหภูมิ 60 °C และ 80 °C คือ 15.2–17.2% และ 16.3–18.5% ตามลําดับ เมื่อใช้ขั้นตอนการสกัดอัลตราโซนิกครั้งที่สองผลผลิตของเพคตินจากกากมะเขือเทศจะเพิ่มขึ้นเป็น 34-36% ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและเวลา) เห็นได้ชัดว่าการสกัดด้วยอัลตราโซนิกจะเพิ่มการแตกของเมทริกซ์ผนังเซลล์มะเขือเทศซึ่งนําไปสู่ปฏิสัมพันธ์ที่ดีขึ้นระหว่างตัวทําละลายและวัสดุที่สกัด
เพคตินที่สกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถจัดประเภทเป็นเพคตินเมทอซิลสูง (HM-pectin) ที่มีคุณสมบัติเจลเซ็ตอย่างรวดเร็ว (DE > 70%) และระดับเอสเทอริฟิเคชัน 73.3–85.4% n. ปริมาณแคลเซียมเพ็กเตตในเพคตินที่สกัดด้วยอัลตราโซนิกถูกวัดระหว่าง 41.4% ถึง 97.5% ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การสกัด (อุณหภูมิและเวลา) ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นของการสกัดด้วยอัลตราโซนิกปริมาณแคลเซียมเพกเตตจะสูงขึ้น (91–97%) และด้วยเหตุนี้จึงเป็นพารามิเตอร์ที่สําคัญของความสามารถในการเกิดเจลเพคตินเมื่อเทียบกับการสกัดแบบธรรมดา
การสกัดด้วยตัวทําละลายแบบธรรมดาเป็นเวลา 24 ชั่วโมงให้ผลผลิตเพคตินที่ใกล้เคียงกันเมื่อเทียบกับการบําบัดการสกัดด้วยอัลตราโซนิก 15 นาที จากผลลัพธ์ที่ได้จะสรุปได้ว่าการรักษาด้วยอัลตราโซนิกช่วยลดเวลาในการสกัดได้อย่างน่าทึ่ง สเปกโทรสโกปี NMR และ FTIR ยืนยันการมีอยู่ของเพคตินเอสเทอริฟิกเป็นส่วนใหญ่ในตัวอย่างที่ตรวจสอบทั้งหมด [Grassino et al. 2016]
เปลือกเสาวรส: ผลผลิตการสกัดกรดกาแลคทูโรนิกและระดับเอสเทอริฟิเคชันถือเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพการสกัด ผลผลิตสูงสุดของเพคตินที่ได้จากการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์คือ 12.67% (เงื่อนไขการสกัด 85ºC, 664 W/cm2, pH 2.0 และ 10 นาที) สําหรับเงื่อนไขเดียวกันนี้มีการสกัดความร้อนแบบธรรมดาและผลลัพธ์คือ 7.95% ผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับการศึกษาอื่น ๆ ซึ่งรายงานเวลาสั้น ๆ สําหรับการสกัดโพลีแซ็กคาไรด์อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงเพคติน เฮมิเซลลูโลส และโพลีแซ็กคาไรด์ที่ละลายน้ําได้อื่นๆ โดยได้รับความช่วยเหลือจากอัลตราซาวนด์ นอกจากนี้ยังพบว่าผลผลิตการสกัดเพิ่มขึ้น 1.6 เท่าเมื่อการสกัดได้รับความช่วยเหลือจากอัลตราซาวนด์ ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพและประหยัดเวลาในการสกัดเพคตินจากเปลือกเสาวรส [Freitas de Oliveira และคณะ 2016]
Cladodes ลูกแพร์เต็มไปด้วยหนาม: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วย (UAE) ของเพคตินจาก Opuntia ficus indica (OFI) cladodes หลังจากการกําจัดเมือกได้พยายามโดยใช้วิธีการพื้นผิวตอบสนอง ตัวแปรกระบวนการได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยการออกแบบคอมโพสิตกลางไอโซแปร์เพื่อปรับปรุงผลผลิตการสกัดเพคติน สภาวะที่เหมาะสมที่สุดที่ได้รับคือ: เวลาในการ sonication 70 นาทีอุณหภูมิ 70 pH 1.5 และอัตราส่วนน้ํา - วัสดุ 30 มล. / กรัม เงื่อนไขนี้ได้รับการตรวจสอบและประสิทธิภาพของการสกัดทดลองอยู่ที่ 18.14% ± 1.41% ซึ่งเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับค่าที่คาดการณ์ไว้ (19.06%) ดังนั้นการสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงเป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มสําหรับกระบวนการสกัดแบบเดิมด้วยประสิทธิภาพสูงซึ่งทําได้ในเวลาที่น้อยลงและที่อุณหภูมิที่ต่ํากว่า เพคตินที่สกัดโดยการสกัดด้วยอัลตราโซนิกจาก OFI cladodes (UAEPC) มีเอสเทอริฟิเคชันในระดับต่ําปริมาณกรดยูโรนิกสูงคุณสมบัติการทํางานที่สําคัญและฤทธิ์ต่อต้านอนุมูลที่ดี ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนการใช้ UAEPC เป็นสารเติมแต่งที่มีศักยภาพในอุตสาหกรรมอาหาร [Bayar et al. 2017]
กากองุ่น: ในเอกสารวิจัย “การสกัดเพคตินจากกากองุ่นโดยใช้กรดซิตริกและอัลตราซาวด์: วิธีการตอบสนองพื้นผิว”, การสั่นด้วยคลื่นเสียงถูกใช้ในการสกัดเพคตินจากกากองุ่นโดยใช้กรดซิตริกเป็นตัวสกัด ตามวิธีการตอบสนองพื้นผิวสูงสุดของผลผลิตเพคติน (ประมาณ 32.3%) สามารถทำได้เมื่อกระบวนการสกัดด้วยคลื่นเสียงถูกดำเนินการที่อุณหภูมิ 75ºC เป็นเวลา 60 นาที โดยใช้สารละลายกรดซิตริกที่มีค่า pH 2.0โพลีแซ็กคาไรด์เพคติกเหล่านี้ ประกอบด้วยหน่วยกรดแกลักทูโรนิกเป็นหลัก (ประมาณ 97% ของน้ำตาลทั้งหมด) มีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ย 163.9 กิโลดาลตัน และระดับการเอสเทอริฟิเคชัน (DE) 55.2%
สัณฐานวิทยาพื้นผิวของกากองุ่นที่โซนิคแสดงให้เห็นว่าการสกัดมีบทบาทสําคัญในการสลายเนื้อเยื่อพืชและเพิ่มผลผลิตการสกัด ผลผลิตที่ได้จากหลังจากการสกัดเพคตินด้วยอัลตราโซนิกโดยใช้สภาวะที่เหมาะสม (75 °C, 60 นาที, pH 2.0) สูงกว่าผลผลิตที่ได้จาก 20% เมื่อทําการสกัดโดยใช้สภาวะเดียวกันของอุณหภูมิเวลาและ pH แต่ไม่ได้รับความช่วยเหลือจากอัลตราโซนิก นอกจากนี้เพคตินจากการสกัดด้วยอัลตราโซนิกยังมีน้ําหนักโมเลกุลเฉลี่ยที่สูงขึ้น [Minjares-Fuentes และคณะ 2014]
เครื่องสกัดแบบแบตช์ด้วยคลื่นอัลตราโซนิก UIP2000hdT พร้อมหัวโคนแบบแคสคาโทรด
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
เพคตินคืออะไร?
เพคตินเป็นเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งส่วนใหญ่พบในผลไม้ เช่น กากแอปเปิ้ลและผลไม้รสเปรี้ยว เพคตินหรือที่เรียกว่าโพลีแซ็กคาไรด์เพคติกอุดมไปด้วยกรดกาแลคทูโรนิก ภายในกลุ่มเพคติกมีการระบุโพลีแซ็กคาไรด์ที่แตกต่างกันหลายชนิด โฮโมกาแลคทูโรแนนเป็นสายโซ่เชิงเส้นของกรด D-กาแลคทูโรนิกที่เชื่อมโยง α-(1–4) กาแลคทูโรแนนที่ถูกแทนที่มีลักษณะการมีสารตกค้างของแซ็กคาไรด์ (เช่น D-xylose หรือ D-apiose ในกรณีของ xylogalacturonan และ apiogalacturonan) ที่แตกแขนงจากกระดูกสันหลังของกรด D-galacturonic ตกค้าง เพคติน Rhamnogalacturonan I (RG-I) มีกระดูกสันหลังของไดแซ็กคาไรด์ซ้ํา: 4)-α-D-กรดกาแลคทูโรนิก-(1,2)-α-L-rhamnose-(1. สารตกค้างแรมโนสจํานวนมากมีไซด์โซ่ของน้ําตาลที่เป็นกลางต่างๆ น้ําตาลที่เป็นกลางส่วนใหญ่เป็น D-galactose, L-arabinose และ D-xylose ประเภทและสัดส่วนของน้ําตาลที่เป็นกลางจะแตกต่างกันไปตามแหล่งกําเนิดของเพคติน
เพคตินโครงสร้างอีกประเภทหนึ่งคือ rhamnogalacturonan II (RG-II) ซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ซับซ้อนและแตกแขนงสูงและพบได้น้อยในธรรมชาติ กระดูกสันหลังของ rhamnogalacturonan II ประกอบด้วยหน่วยกรด D-galacturonic เท่านั้น เพคตินที่แยกได้มีน้ําหนักโมเลกุลโดยทั่วไป 60,000–130,000 กรัม/โมล ซึ่งแตกต่างกันไปตามแหล่งกําเนิดและเงื่อนไขการสกัด
อะไรที่มีอิทธิพลต่อสมบัติการเจลของเพคติน?
การเจลของเพคตินถูกควบคุมโดยค่า pH, อุณหภูมิ, ความเข้มข้นของไอออน (สารละลายอื่น ๆ), ขนาดโมเลกุล, ระดับของการเมทิลเลชัน (DM), ปริมาณของสายข้าง, และความหนาแน่นของประจุโดยรวม ในเนื้อเยื่อพืช เพคตินเกิดขึ้นในรูปที่ละลายน้ำได้ (“ฟรี”) และส่วนที่ไม่ละลายน้ำ ความสามารถในการละลายโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเมื่อน้ำหนักโมเลกุลลดลงและมักเพิ่มขึ้นเมื่อมีปริมาณเมทิลเอสเทอร์สูงขึ้น แต่ยังสามารถถูกกำหนดโดยค่า pH อุณหภูมิ และสารละลายร่วมที่มีอยู่
มีการกำหนดสองประเภทการทำงานโดยระดับของการเมทิลเลชัน:
- เพคตินที่มีเมทอกซีสูง (HMP; DM > 50%) ในสภาวะที่เป็นกรด (pH 2.0–3.5) เมื่อมีของแข็งละลายอยู่ในระดับสูง (≥55 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของซูโครส) โดยหลักแล้วเกิดจากการสร้างพันธะไฮโดรเจนและการรวมตัวกันของกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งช่วยลดแรงผลักทางไฟฟ้าสถิต
- เพคตินที่มีเมทอกซีต่ำ (LMP; DM < 50%) เจลใน pH ที่กว้างขึ้น (2.0–6.0) ผ่านการเชื่อมโยงข้ามไอออนิกที่เกิดจาก Ca²⁺ (“กล่องไข่” บริเวณรอยต่อ) ระหว่างหมู่คาร์บอกซิลที่อยู่ติดกัน
เพคตินใช้อย่างไร?
ในอุตสาหกรรมอาหาร เพคตินจะถูกเติมลงในแยมผิวส้ม สเปรดผลไม้ แยม เยลลี่ เครื่องดื่ม ซอส อาหารแช่แข็ง ขนม และผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ เพคตินใช้ในเยลลี่ขนมเพื่อให้มีโครงสร้างเจลที่ดี กัดสะอาด และให้รสชาติที่ดี เพคตินยังใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพของเครื่องดื่มโปรตีนที่เป็นกรด เช่น โยเกิร์ตดื่ม เพื่อปรับปรุงเนื้อสัมผัส ความรู้สึกในปาก และความเสถียรของเนื้อในเครื่องดื่มที่มีน้ําผลไม้เป็นส่วนประกอบ และเป็นสารทดแทนไขมันในขนมอบ สําหรับแคลอรี่ที่ลดลง / แคลอรี่ต่ํา จะมีการเพิ่มเพคตินเพื่อทดแทนไขมันและ/หรือน้ําตาล
ในอุตสาหกรรมยาใช้เพื่อลดระดับคอเลสเตอรอลในเลือดและความผิดปกติของระบบทางเดินอาหาร
การใช้งานในอุตสาหกรรมอื่น ๆ ของเพคติน ได้แก่ การประยุกต์ใช้ในฟิล์มที่กินได้เป็นสารทําให้คงตัวของอิมัลชันสําหรับอิมัลชันน้ํา / น้ํามันเป็นตัวดัดแปลงรีโอโลยีและพลาสติไซเซอร์เป็นสารปรับขนาดสําหรับกระดาษและสิ่งทอเป็นต้น
แหล่งที่ดีของเพคตินคืออะไร?
แม้ว่าเพคตินจะพบได้ในผนังเซลล์ของพืชส่วนใหญ่ แต่กากแอปเปิ้ลและเปลือกส้มเป็นแหล่งหลักสองแหล่งของเพคตินที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ เนื่องจากเพคตินมีคุณภาพหลัก แหล่งข้อมูลอื่น ๆ มักแสดงพฤติกรรมการเกิดเจลที่ไม่ดี ในผลไม้นอกจากแอปเปิ้ลและส้มแล้ว ลูกพีช แอปริคอต ลูกแพร์ ฝรั่ง มะตูม พลัม และมะยมยังเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีเพคตินในปริมาณสูง ในบรรดาผัก มะเขือเทศ แครอท และมันฝรั่งขึ้นชื่อเรื่องปริมาณเพคตินสูง
ทำไมใช้เนื้อมะเขือเทศในการผลิตเพคติน?
มะเขือเทศหลายล้านตัน (Lycopersicon esculentum Mill.) ถูกแปรรูปทุกปีเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น น้ํามะเขือเทศ น้ําพริก น้ําซุปข้น ซอสมะเขือเทศ ซอส และซัลซ่า ส่งผลให้เกิดของเสียจํานวนมาก ของเสียจากมะเขือเทศที่ได้หลังจากกดมะเขือเทศประกอบด้วยเมล็ด 33% ผิว 27% และเนื้อ 40% ในขณะที่กากมะเขือเทศแห้งมีเมล็ด 44% และเนื้อและผิวหนัง 56% ขยะมะเขือเทศเป็นแหล่งที่ดีในการผลิตเพคติน
วรรณกรรม/อ้างอิง
- Bayar N., Bouallegue T., Achour M., Kriaa M., Bougatef A., Kammoun R. (2017): Ultrasonic extraction of pectin from Opuntia ficus indica cladodes after mucilage removal: Optimization of experimental conditions and evaluation of chemical and functional properties. Ultrasonic pectin extraction from prickly pear cladodes. Food Chemistry 235, 2017.
- Raffaella Boggia, Federica Turrini, Carla Villa, Chiara Lacapra, Paola Zunin, Brunella Parodi (2016): Green Extraction from Pomegranate Marcs for the Production of Functional Foods and Cosmetics. Pharmaceuticals (Basel). 2016 Dec; 9(4): 63.
- 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.
- R. Minjares-Fuentes, A. Femenia, M.C. Garaua, J.A. Meza-Velázquez, S. Simal, C. Rosselló (2014): Ultrasound-assisted extraction of pectins from grape pomace using citric acid: A response surface methodology approach. Carbohydrate Polymers 106 (2014) 179–189.