استخراج پکتین از غلاف باقلا با استفاده از انرژی مایکروویو و بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی آن

سابقه و هدف: با توجه به نیاز روز افزون به پکتین با ویژگی‌های عملکردی متفاوت جهت استفاده در مواد غذایی مختلف و مفید بودن این ترکیب برای سلامتی انسان، تحقیقات زیادی در جهت یافتن مواد اولیه حاوی پکتین و تولید پکتین با خصوصیات تکنولوژی مطلوب صورت گرفته است. فرآیند غلاف‌زدایی باقلا سبب تولید پوسته معادل 14.28درصد از وزن کل باقلا خشک می‌گردد که در حال حاضر به عنوان ضایعات دور ریخته شده و علاوه بر ایجاد مشکلات زیست محیطی، باعث از دست رفتن منابع غنی از ترکیبات زیست فعال از جمله پکتین خواهد شد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش به بررسى تاثیر چهار متغیر توان (360، 540، 720 وات)، زمان (1، 2.5 و 4 دقیقه)، ph (1، 2 و 3) و نسبت مایع به جامد (1:15، 1:20 و 1:25) بر میزان راندمان و درجه استریفیکاسیون پکتین‌های استخراج شده از غلاف باقلا به کمک انرژی مایکروویو پرداخته شد. از روش سطح پاسخ و طرح باکسبنکن به منظور بهینه‌سازی شرایط استخراج استفاده گردید. یافته‌ها: مطابق با نتایج، راندمان استخراج و درجه استریفیکاسیون پکتین‌های استخراج شده، به ترتیب در دامنه 1.01 تا 21.02 درصد و 6.44 تا 39.23 درصد متغیر بود. به‌علاوه با افزایش توان، زمان، نسبت مایع به جامد و کاهش ph، راندمان استخراج پکتین افزایش یافت، در حالیکه درجه استریفیکاسیون در این شرایط کاهش یافت. شرایط بهینه برای دستیابی به حداکثر راندمان و درجه استریفیکاسیون در توان 719.99 وات، زمان 1 دقیقه، ph برابر با 2.99 و نسبت مایع به جامد 1:25 بوده که در این شرایط پاسخ‌های فوق، به ترتیب برابر با 14.48و 28.25 درصد پیش‌بینی شدند. از طرفی بیشترین پایداری امولسیون در دمای 4 درجه سانتی‌گراد و بعد از یک روز بوده است. نتایج حاصل از اندازه‌گیری درجه استریفیکاسیون نشان داد که پکتین غلاف باقلا جز پکتین‌های کم‌استر محسوب می‌شود، درحالی که مبنی بر نتایج طیف ftir این پلی‌ساکارید احتمالا از نوع پکتین با درجه متوکسیل بالا بود. نتایج آزمون رئولوژیکی حاصل از پکتین غلاف باقلا در شرایط بهینه نشان داد که دیسپرسیون پکتین غلاف باقلا در هر دو غلظت (0.5 و 1.5 درصد) رفتار ویسکوالاستیک داشت؛ به طوری که در ابتدا رفتار الاستیک و سپس رفتار ویسکوز نشان دادند. همچنین، با افزایش سرعت برشی، ویسکوزیته ظاهری تغییری نکرده و رفتار نیوتنی مشاهده شد. نتایج ftir نیز وجود ساختار پکتین در نمونه‌های استخراجی را تایید کرد. همچنین پکتین حاصل از غلاف باقلا، قادر به تولید ژل با درجه سفتی مناسب و روشنایی بالا بود.نتیجه‌گیری: بر مبنای نتایج این تحقیق، غلاف باقلا دارای مقادیر مناسبی پکتین مناسب برای کاربرد تجاری می‌باشد و می‌توان از انرژی مایکروویو به عنوان یک روش نوین با کارایی بالا برای استخراج پکتین از ضایعات مواد غذایی استفاده نمود.

Microwaveassisted extraction of pectin from Faba bean hulls and evaluation of its Physicochemical properties

Background and objectives: Since, there is an increasing demand for pectin with different functional properties, besides its beneficial health effects, many research has been done to find the raw materials for pectin production with optimal technological characteristics. The decortication process for Faba bean generates 14.28 % of the total weight of the dry beans as hulls which, at present, are disposed as waste and, in addition to environmental problems, causes the loss of sources rich in bioactive compounds.Materials and methods: In this study, the effects of some independent variables, including microwave power (360, 540 and 720 W), irradiation time (1, 2.5 and 4 min), solution pH (1, 2 and 3), and solidtoliquid ratio (1:15, 1:20 and 1:25) on the yield and degree of esterification (DE) of pectin extracted from fava bean hull by microwave irradiation were investigated. The response surface methodology (RSM) using BoxBehnken design was used to optimize the extraction conditions.Results: The results indicated that the extraction yield and DE of the extracted pectins were 1.01 21.02% and 6.44 39.23%, respectively. By increasing the microwave power, irradiation time, and solidtoliquid ratio and decrease in solution pH, the extraction yield of pectin increased, while DE decreased. The optimum conditions to reach the maximum extraction yield and DE were in microwave power of 719.99 W, irradiation time of 1 min, pH value of 2.99, and solidtoliquid ratio of 1:25, resulting in extraction yield of %14.48 and DE of %28.25. On the other hand, the highest stability of the pectinstabilized emulsion was at 4°C and after one day. The results of DE showed that fava bean hull pectins belonged to low ester pectins; while based on the results of FTIR spectrum, this polysaccharide probably belonged to highmethoxyl (HM) pectin. The rheological tests showed characteristic behavior of viscoelastic for the fava bean hull pectin extracted in optimum conditions. At both concentrations (0.5% and 1.5%), the pectin dispersion exhibited elastic behavior followed by the viscous behavior at higher angular frequencies. Moreover, the apparent viscosity of samples remained constant with increasing the shear rate (showing the Newtonian flow behavior). The FTIR analysis confirmed the chemical structure of pectin in the extracted samples. The pectin extracted from the faba bean hull can also produce gels with a suitable degree of hardness and high lightness. Conclusion: Based on the results of this study, faba bean hulls contain adequate amounts of pectin, suitable for commercial utilization and microwaves could be applied as a novel highefficient method to extract pectin from faba bean hulls.