بخشی از مقاله
مروري بر روش هاي مختلف استخراج پکتين از محصولات کشاورزي
چکيده : پکتين پليمري از گالاکتورونيک اسيد مي باشد که در ساختار ديواره سلولي بخصوص در حدفاصل بين سلول هاي گياهان يافت مي شود. پکتين در صنعت غذا کاربرد هاي فراواني از جمله ثبات دهندگي ، بافت دهندگي ، امولسيفايري ، ژل کنندگي و غيره دارد. در جهان تقاضا براي توليد پکتين ساليانه به بيش از ٣٠٠٠٠ تن مي رسد که اين مقدار با نرخ رشد ساليانه ٥-٤ درصد در حال افزايش است و اين امر نشان دهنده اهميت استخراج پکتين از محصولات کشاورزي مي باشد. روش هاي مختلفي چون استخراج آبي ، اسيدي ، استخراج به وسيله امواج مايکروويو و استفاده از فراصوت براي توليد پکتين از منابع آن که عمدتا پوست مرکبات و تفاله سيب مي باشد مورد استفاده قرار مي گيرد. روش هاي سنتي مثل روش آبي و اسيدي براي استخراج نياز به زمان طولاني داشته و همچنين راندمان توليد پاييني دارند. در مقابل روش هاي نوين مانند استفاده از امواج مايکروويو و فراصوت ، استخراج در مدت زمان کوتاهي صورت گرفته و راندمان توليد نيز بيشتر مي باشد و همچنين کيفيت پکتين توليدي در روش هاي نوين نسبت به روش هاي سنتي بالاتر است . هدف از اين تحقيق بيان خلاصه اي از روش هاي توليد پکتين از محصولات مختلف کشاورزي مي باشد.
کلمات کليدي : پکتين ، استخراج ، روش آبي ، اسيدي ، مايکروويو، اولتراسوند
١-مقدمه
پکتين ملکول قندي پيچيده اي است که در ديواره سلولي گياهان يافت مي شود. ساختار شيميايي آن شامل پلي ساکاريد هاي خطي متشکل از ١-٤- آلفا- دي - گالاکتورونيک اسيد مي باشد که برخي از گروه هاي اسيدي آن با متانول استري شده است (٧و٤). ماهيت شيميايي پکتين در سال ١٩٧٠ توسط وکولين بيان شد و براکنوت خاصيت ايجاد ژل آن را مطرح کرده و نام آن را
پکتين نهاد (١). پکتين انواع مختلفي دارد اما به طور کلي مي توان پکتين به ٥ دسته اصلي هموگالاکتورونان ، گزيلوگالاکتورونان ، آپيوگالاکتورونان ، رامنوگالاکتورونان ١ و رامنوگالاکتورونان ٢ تقسيم کرد. مهمترين نوع پکتين هموگالاکتورونان است که داراي ستوني از گالاکتورونيک اسيد مي باشد که داراي پيوند استري با متاتول است . در ميان انواع پکتين تنها رامنوگالاکتوران ١ مي باشد که از ستون خالص گالاکتورونان ساخته نشده ، بلکه از يک شاخه پليمر با ستوني از دي ساکاريد تکرار شونده (گالاکتورونيک اسيد و رامنوز) ساخته شده است . مهمترين ويژگي پکتين که در کاربرد صنعتي آن موثر است ، درجه متوکسيلاسيون آن مي باشد.
پکتين هاي تجاري بر اساس درجه متوکسيلاسيون به دو دسته پکتين با درجه استري بالا و پکتين با درجه استري پايين تقسيم مي شوند. پکتين با درجه استري بالا، به پکتين هايي با درجه استري بالاي ٥٠ درصد گفته مي شود که براي ايجاد ژل مناسب نياز به ٥٥ تا ٨٥ درصد شکر ( بهترين مقدار آن ٦٧.٥ مي باشد) و مقدار pH بين ٢.٨ و ٣.٤ (مناسبترين مقدار ٣.٢ مي باشد) دارد.
پکتين با درجه استري پايين ، به پکتين هايي با درجه استري کمتر از ٥٠ درصد گفته مي شود که بدون حضور شکر و در رنج وسيعي از pH (٦.٥ – ٢.٥) قادر به ايجاد ژل مي باشد اما براي ايجاد ژل مناسب وجود يون کلسيم ضروري مي باشد. مقدار متوکسيل در پکتين ١٠٠درصد متوکسيله ١٦.٣٢ گرم مي باشد. پکتين در صنعت به عنوان افزودني به موادغذايي اضافه شده و خواص مختلفي از جمله ثبات دهندگي ، بافت دهندگي ، امولسيفايري ، توانايي ايجاد ژل و غيره دارد(٨). علاوه بر صنايع غذايي پکتين در صنايع دارويي نيز کاربرد دارد به عنوان مثال مي تواند به عنوان ضد اسهال بکار رود و همچنين مي تواند متابوليسم گلوکز را تحت تاثير قرار دهد. منابع مختلفي براي استخراج پکتين در طبيعت وجود دارد. مرکبات در حدود ٢٥ درصد، سيب ١٢ درصد، نيشکر و آفتاب گردان ٢٠-١٠ درصد پکتين داشته و از منابع استخراج صنعتي آن محسوب مي شوند. در جهان تقاضا براي پکتين ساليانه بيش از ٣٠٠٠٠ تن مي باشد که در هر سال اين تقاضا حدود ٥-٤ درصد نسبت به سال قبل افزايش مي يابد(٨). امروزه از روش هاي مختلفي براي استخراج پکتين از منابع محتوي آن استفاده مي شود که از جمله اين روش ها مي توان به روش استخراج آبي ، استخراج با اسيد، استفاده از امواج مايکروويو، استخراج با استفاده از فراصوت اشاره کرد. روش هاي سنتي مثل اسيد شويي زمان بر بوده و هزينه مصرفي بالايي دارند به همين دليل امروزه توجه بيشتر به سمت استفاده از روش هاي نوين براي استخراج پکتين مي باشد، روش هايي که داراي مزيت هايي چون سرعت عمل بالاتر و هزينه کمتر مي باشند و در عين حال کيفيت پکتين توليدي نيز بالاتر است .
٢-توليد پکتين
٢-١-استخراج آبي
استخراج پکتين با استفاده از آب ، روشي زمان بر بوده و راندمان استخراج در اين روش پايين تر از ساير روش ها است و پکتين توليدي از لحاظ کيفيت ، در حد قابل قبولي مي باشد. در اين روش فاکتورهاي مختلفي در راندمان استخراج و کيفيت پکتين استخراجي موثر است . از جمله اين فاکتورها مي توان به دماي استخراج ، زمان و نسبت مايع به جامد محلول استخراج اشاره کرد.Santos و همکاران در سال ٢٠١٣، پکتين را به روش آبي از ضايعات گياه sisal استخراج کردند. آنها تاثير فاکتورهاي مختلف را در راندمان توليد پکتين مورد بررسي قرار داده و نتايج را بدين صورت گزارش کردند.
راندمان استخراج در دامنه بين ١٩.٢- ٤.٦١ درصد بوده است و شرايط بهينه براي رسيدن به حداکثر راندمان (١٩.٢ درصد)، در دماي ٨٥ درجه سانتي گراد، زمان برابر با ٦٠ دقيقه و نسبت مايع به جامد محلول استخراج برابر با ٢ درصد مي باشد(٦).
٢-٢-استخراج اسيدي
روش اسيدي يکي ديگر از روش هاي استخراج پکتين است . در واقع روش هاي اسيدي و آبي از روش هاي سنتي استخراج پکتين مي باشند. به طور کلي روش هاي سنتي راندمان توليد پاييني داشته و همچنين نياز به زمان استخراج طولاني مدت دارند. در روش اسيدي هم فاکتور هاي مختلفي از جمله دماي استخراج ، زمان ، نسبت مايع به جامد محلول استخراج ، pH و نوع اسيد مورد استفاده روي راندمان استخراج و کيفيت پکتين استحصالي موثر مي باشند. Chan و همکاران در سال ٢٠١٣، تاثير فاکتور هاي مختلف روي راندمان استخراج پکتين و ويژگي هاي شيميايي پکتين استخراجي از پوست کاکائو را مورد بررسي قرار دادند. اين محققين دو نوع اسيد (سيتريک اسيد و هيدروکلريک اسيد) را براي استخراج مورد استفاده قرار دادند. که عمل سيتريک اسيد براي رسيدن به بيشترين راندمان مناسبتر بوده است . بيشترين راندمان استخراج (٧.٦٢ درصد)، در pH برابر با ٢.٥، دماي ٩٥ درجه سانتي گراد، زمان ٣ ساعت و نسبت جامد به مايع محلول استخراج ١ به ٢٥ بدست آمد (٣) Schemin و همکاران در سال ٢٠٠٥، پکتين را از تفاله سيب استخراج کرده و تاثير فاکتور هاي مختلف را روي راندمان استخراج مورد بررسي قرار دادند.
