فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

چکیدهسابقه و هدف:در سال‌های اخیر، بهره‌برداری پایدار و ارزش‌افزایی ضایعات کشاورزی در چارچوب اصول شیمی سبز مورد توجه گسترده قرار گرفته است. پکتین به‌عنوان یک زیست‌پلیمر کارآمد با ویژگی‌های ژل‌ دهندگی، زیست‌سازگاری و زیست‌تخریب‌پذیری، گزینه‌ای مناسب برای تولید بسته‌بندی‌های خوراکی و زیست‌پایه و جایگزینی پلاستیک‌های مشتق از نفت به شمار می‌رود. پوست لیموترش، به‌عنوان یکی از فراورده‌های جانبی کم‌ارزش صنایع آبمیوه‌گیری، منبعی غنی و اقتصادی برای تولید پکتین با کیفیت بالا است. روش‌های مرسوم استخراج پکتین بر پایه حرارت و اسیدهای معدنی، علاوه بر چالش‌های زیست‌محیطی، موجب تخریب ساختار مولکولی و افت کیفیت عملکردی آن می‌شوند. در این پژوهش، با بهره‌گیری از فناوری فراصوت و مدل‌سازی سطح پاسخ (RSM)، شرایط بهینه استخراج پکتین از پوست لیموترش تعیین شد تا امکان دستیابی به بیشترین بازده و کاربرد مؤثر آن در بسته‌بندی‌های زیست‌پایه فراهم شود.مواد و روش‌ها:پوست تازه لیموترش پس از جداسازی، شست‌وشو، خشک‌سازی و آسیاب، برای استخراج پکتین آماده شد. استخراج در محیط محلول سیتریک اسید و تحت تأثیر متغیرهای دامنه امواج فراصوت (60، 80 و 100 درصد)، زمان فرآیند (4، 8 و 12 دقیقه) و pH (1، 2 و 3) انجام گرفت. نسبت جامد به مایع در تمامی تیمارها برابر 1:15 (وزنی/حجمی) بود. پکتین استخراج‌شده با اتانول رسوب داده شد، سپس خشک و به‌صورت پودر یکنواخت تهیه گردید و بازده آن به‌روش وزنی محاسبه شد. طراحی آزمایش‌ها بر اساس طرح باکس–بنکن در چارچوب روش سطح پاسخ انجام گرفت. تحلیل داده‌ها با نرم‌افزار Design Expert V13 انجام شد و مدل چندجمله‌ای درجه دوم برای تبیین اثرات اصلی، درجه دوم و متقابل عوامل استخراج توسعه یافت. اعتبار مدل از طریق مجموعه‌ای از آزمون‌های آماری شامل تحلیل واریانس، ضریب تعیین، نسبت دقت کافی و تحلیل مانده‌ها ارزیابی شد.یافته‌ها:مدل پیشنهادی برازش بسیار مطلوبی با داده‌های تجربی نشان داد (9957/0R²=، 9878/0Adjusted R²=، 9306/0Predicted R²=، 02/%5CV=). آزمون عدم برازش نیز معنی‌دار نبود (05/0P>) که صحت و کفایت مدل را تأیید می‌کند. بررسی نمودارهای پراکندگی و احتمال نرمال مانده‌ها نیز بیانگر نرمال بودن خطاها، نبود نقاط پرت و یکنواختی مناسب پراکنش مانده‌ها بود. بر اساس تحلیل واریانس، pH مؤثرترین عامل کنترل‌کننده بازده استخراج پکتین شناخته شد (0001/0P<، 39/23β=+)؛ در حالی‌که دامنه امواج و زمان استخراج نیز اثرات مثبت، اما کمتر از pH داشتند. با استفاده از تابع مطلوبیت درینگر، شرایط بهینه استخراج شامل دامنه 42/88 درصد، زمان 48/10 دقیقه و pH برابر با 04/1 تعیین گردید. تحت این شرایط، بازده پیش‌بینی‌شده برابر با 13/48 درصد و سطح مطلوبیت کلی برابر با ۱۰۰ درصد بود. انجام آزمایش تأییدی در همین شرایط منجر به بازده تجربی 16/46 درصد شد که اختلاف اندک میان مقادیر پیش‌بینی‌شده و تجربی، اعتبار و دقت بالای مدل بهینه‌سازی را تأیید می‌کند.نتیجه‌گیری:امواج فراصوت به‌عنوان روشی کارآمد و سازگار با اصول شیمی سبز، کارایی بالایی در استخراج پکتین از منابع گیاهی نشان می‌دهند. ترکیب این فناوری با مدل‌سازی آماری مبتنی بر روش سطح پاسخ، امکان پیش‌بینی دقیق رفتار فرآیند، بهینه‌سازی هم‌زمان عوامل مؤثر و کاهش تعداد و هزینه آزمایش‌ها را فراهم می‌کند. یافته‌های پژوهش حاضر نشان داد که شرایط اسیدی و دامنه بالای امواج فراصوت به‌طور معنی‌داری موجب افزایش بازده استخراج پکتین می‌شود. پکتین حاصل از این روش سبز نیز ویژگی‌های مطلوبی برای کاربرد در تولید فیلم‌های خوراکی و بسته‌بندی‌های زیست‌پایه دارد. به‌طور کلی، نتایج این مطالعه چارچوبی علمی و کاربردی برای بهره‌برداری صنعتی از ضایعات مرکبات و تولید زیست‌پلیمرهای با ارزش افزوده در صنعت بسته‌بندی سبز ارائه می‌کند و می‌تواند زمینه‌ساز توسعه فناوری‌های پایدار مبتنی بر سامانه‌های پکتین–سلولز باشد.