بهینه‌سازی استخراج پکتین از تفاله گوجه‌فرنگی به کمک امواج فراصوت با استفاده از روش سطح پاسخ

نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 8، دوره 15، شماره 1 - شماره پیاپی 55، فروردین و اردیبهشت 1398، صفحه 91-105  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v15i2.71212

نویسندگان

مهدی زاهدی؛ زهره حمیدی ؛ حسن احمدی گاولیقی

دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

پکتین هتروپلی‌ساکارید ساختاری دیواره سلولی گیاهان است و پس از استخراج به‌عنوان عامل ژله‌کننده در محصولات غذایی استفاده می‌شود. این پژوهش با هدف بهینه‌سازی و ارزیابی کمی و کیفی استخراج پکتین از تفاله گوجه‌فرنگی به‌عنوان یکی از عمده‌ترین ضایعات صنایع تبدیلی کشور انجام گرفت. همچنین از امواج فراصوت به‌عنوان روشی نوین و کارآمد جهت استخراج پکتین استفاده شد. راندمان استخراج و درصد گالاکتورونیک اسید پکتین در دامنه pH (5/2-5/1)، دمای (C°90-60)، زمان استخراج (30-6 دقیقه) و چگالی توان فراصوت (W/ml3/0-15/0) با روش سطح پاسخ (RSM) بهینه‌سازی شد. همچنین درجه استری، ویسکوزیته ذاتی و خصوصیات امولسیفایری پکتین تفاله گوجه‌فرنگی در شرایط بهینه تعیین گردید. با توجه به نتایج حاصل، بیشترین راندمان (5/10‌%) و درجه خلوص پکتین (65‌%) در شرایط pH برابر 2، دمای C°86، زمان 30 دقیقه و چگالی توان فراصوت W/ml 3/0 به‌دست آمد. تحت شرایط بهینه استخراج، پکتین با درجه استری و ویسکوزیته ذاتی به‌ترتیب 76‌% و dl/g 6/2 حاصل گردید. خصوصیات امولسیفایری پکتین استخراج شده در نقطه بهینه در سه سطح غلظت پکتین 25/0، 5/0 و 1‌% مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین فعالیت امولسیفایری (5/87%) در غلظت 1 درصد حاصل شد. با نگه‌داری امولسیون در دو دمای C°4 وC°23، میزان پایداری امولسیون قابل توجهی(99 %) در غلظت 25/0% در دوره‌ زمانی سی روزه به‌دست آمد. نتایج نشان داد، تفاله گوجه‌فرنگی می‌تواند به‌عنوان منبع ارزان قیمتی از پکتین مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

استخراج پکتین؛ تفاله گوجه فرنگی؛ امواج فراصوت؛ فعالیت امولسیفایری

مراجع

1. Anese, M., Mirolo, G., Beraldo, P., Lippe, G. (2013). Effect of ultrasound treatments of tomato pulp on microstructure and lycopene in vitro bioaccessibility. Food Chemistry, 136, 458-63.
2. Assoi, S., Konan, K., Walker, L.T., Holser, R., Agbo, G.N., Dodo, H., Wicker, L. (2014). Functionality and yield of pectin extracted from Palmyra palm (Borassus aethiopum Mart) fruit. LWT - Food Science and Technology, 58, 214-221.
3. Baississe, S., Ghannem, H., Fahloul, D., Lekbir, A. (2010). Comparison of structure and emulsifying activity of pectin extracted from apple pomace and apricot pulp. World Journal of Dairy Food and Science, 5, 79-84.
4. Chan, S.Y., Choo, W.S. (2013). Effect of extraction conditions on the yield and chemical properties of pectin from cocoa husks. Food Chemistry, 141, 3752-8.
5. Dalev, P.G., Simeonova, L.S. (1995). Emulsifying properties of protein–pectin complexes and their use in oil-containing foodstuffs. Journal of Science & Food Agriculture, 68, 203-206.
6. Ele-Ekouna, J.P., Pau-Roblot, C., Courtois, B., Courtois, J. (2011). Chemical characterization of pectin from green tea (Camellia sinensis). Carbohydrate Polymer, 83, 1232-9.
7. Gnanasambandam, R., Proctor, A. (1999). Preparation of soy hull pectin. Food Chemistry, 65, 461-7.
8. Grassino, A.N., Halambek, J., Djaković, S., Rimac Brnčić, S., Dent, M., Grabarić, Z. ( 2016). Utilization of tomato peel waste from canning factory as a potential source for pectin production and application as tin corrosion inhibitor. Food Hydrocolloids, 52, 265-74.
9. Happi Emaga, T., Ronkart, S.N., Robert, C., Wathelet, B., Paquot, M. (2008). Characterisation of pectins extracted from banana peels (Musa AAA) under different conditions using an experimental design. Food Chem, 108, 63-71.
10. Hosseini, S.S., Khodaiyan, F., Yarmand, M.S. (2016). Optimization of microwave assisted extraction of pectin from sour orange peel and its physicochemical properties. Carbohydrate Polymers, 140, 59-65.
11. Iglesias, M.T., Lozano, J.E. (2004). Extraction and characterization of sunflower pectin. Journal of Food Engineering, 62, 215-23.
12. Kar, F., Arslan, N. (1999). Effect of temperature and concentration on viscosity of orange peel pectin solutions and intrinsic viscosity–molecular weight relationship. Carbohydrate Polymers. 40, 277-84.
13. Leroux, J., Langendorff, V., Schick, G., Vaishnav, V., Mazoyer, J. (2003). Emulsion stabilizing properties of pectin. Food Hydrocolloids, 17,455-462.
14. Liu, L., Cao, J., Huang, J., Cai, Y., Yao, J. (2010). Extraction of pectins with different degrees of esterification from mulberry branch bark. Bioresource Technology, 101, 3268-73.
15. Li, X., Liu, Z., Lu, B. (2014). Ultrasonic-assisted extraction of pectin from chaenomeles. Journal of Central South University, 21, 4115-20.
16. Maran, J.P., Priya, B. (2015). Ultrasound-assisted extraction of pectin from sisal waste. Carbohydrate Polymers, 115, 732-8.
17. Ma, S., Yu, S., Zheng, X., Wang, X., Bao, Q. Guo, X. (2013). Extraction, characterization and spontaneous emulsifying properties of pectin from sugar beet pulp. Carbohydrate Polymers, 98, 750-753.
18. Minjares-Fuentes, R., Femenia, A., Garau, M.C., Meza-Velazquez, J.A., Simal, S., Rossello, C. (2014). Ultrasound-assisted extraction of pectins from grape pomace using citric acid: A response surface methodology approach. Carbohydrate Polymers, 106, 179-89.
19. Moorthy, I.G., Maran, J.P., Surya, S.M., Naganyashree, S., Shivamathi, C.S. (2015). Response surface optimization of ultrasound assisted extraction of pectin from pomegranate peel. Journal of Biological Macromolecules, 72, 1323-8.
20. Pagan, J, Ibarz, A. (1999) Extraction and rheological properties of pectin from fresh peach pomace. Journal of Food Engineering., 39, 193-201.
21. Prakash Maran, J., Sivakumar, V., Thirugnanasambandham, K., Sridhar, R. (2014). Microwave assisted extraction of pectin from waste Citrullus lanatus fruit rinds. Carbohydrate Polymers. 101, 786-91.
22. Ptitchkina, N.M., Danilova, I.A., Doxastakis, G., Kasapis, S., Morris, E.R. (1994). Pumpkin pectin: gel formation at unusually low concentration. Carbohydrate Polymers. 23, 265-73.
23. Santos, J.D.G., Espeleta, AF., Branco, A., de Assis, S.A. (2013). Aqueous extraction of pectin from sisal waste. Carbohydrate Polymers. 92, 1997-2001.
24. Scott, R.W. (1979). Colorimetric determination of hexuronic acids in plant materials. Analytical Chemistry, 51, 936-41.
25. Supardan, M.D., Fuadi, A., Alam, P.N., Arpi, N. (2011). Solvent extraction of ginger oleoresin using ultrasound. Makara, Sains. 15, 163-7.
26. Van Buren, J.P. (1991). CHAPTER 1 - Function of Pectin in Plant Tissue Structure and Firmness A2, in: Walter, Reginald H. The Chemistry and Technology of Pectin, Academic Press., San Diego, pp 1-22.
27. Wang, W., Ma, X., Xu, Y., Cao, Y., Jiang, Z., Ding, T. (2015). Ultrasound-assisted heating extraction of pectin from grapefruit peel: Optimization and comparison with the conventional method. Food Chem., 178,106-14.
28. Willats, W.G.T., Knox, J.P, Mikkelsen J.D. (2006). Pectin: new insights into an old polymer are starting to gel. Trends in Food Science & Technology, 17, 97-104.
29. Xu, Y., Zhang, L., Bailina, Y., Ge, Z., Ding, T., Ye, X., et al. (2014). Effects of ultrasound and/or heating on the extraction of pectin from grapefruit peel. Journal of Food Engineering, 126, 72-81.
30. Yapo, B.M., Robert, C., Etienne, I., Wathelet, B., Paquot, M. (2007). Effect of extraction conditions on the yield, purity and surface properties of sugar beet pulp pectin extracts. Food Chem., 100, 1356-64.