فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

چکیدهبیان مسئله و هدف: روند جهانی در بهره‌برداری پایدار از پسماندهای صنعتی-کشاورزی به‌طور فزاینده‌ بر بازیابی ترکیبات زیست‌فعال با ارزش تجاری متمرکز شده است. در میان این ترکیبات، پکتین به‌عنوان یکی از مهم‌ترین پلی‌ساکاریدها، کاربرد گسترده‌ای را در صنایع غذایی، دارویی و بسته‌بندی زیست‌پایه دارد. با وجود اهمیت زیاد پکتین، روش‌های متداول استخراج مانند استخراج با اسید داغ، با مصرف زیاد انرژی و حلال همراه بوده و غالباً موجب تخریب ساختار پلیمری پکتین و کاهش کیفیت محصول نهایی می‌شوند. بر این اساس، هدف از پژوهش حاضر توسعه و بهینه‌سازی یک فرایند سبز (دوست‌دار محیط زیست) برای استخراج پکتین از پوست لیموترش با استفاده از فناوری استخراج به کمک مایکروویو بود. برای این منظور، از روش سطح پاسخ و طرح باکس–بنکن به‌منظور بررسی اثر سه متغیر کلیدی شامل توان مایکروویو، زمان پرتودهی و pH بر بازده استخراج، درجه استری‌شدن و مقدار گالاکتورونیک اسید استفاده شد تا شرایطی تعیین شود که حداکثر بازده و خلوص پکتین به‌دست آید.مواد و روش‌ها: آلبیدوی لیموترش تازه (پوست سفید) پس از خشک‌کردن در دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد، آسیاب و الک شد. استخراج پکتین در محلول سیتریک اسید با نسبت ثابت مایع به جامد ۱۵:۱ (حجمی/وزنی) انجام گرفت. متغیرهای مستقل شامل توان مایکروویو (۲۷۰ تا ۴۷۰ وات)، زمان پرتودهی (۲ تا ۴ دقیقه) و pH (۱ تا ۳) هرکدام در سه سطح تنظیم شدند. مطابق طرح باکس–بنکن، ۱۵ آزمایش انجام شد. بازده استخراج به‌روش توزین محاسبه شد، مقدار GalA با روش رنگ‌سنجی متاهیدروکسی‌دی‌فنیل در طول موج ۵۲۰ نانومتر اندازه‌گیری شد و مقدار DE بر اساس تیترسنجی اسیدی–قلیایی محاسبه گردید. تحلیل داده‌ها با نرم‌افزار Design Expert نسخه ۱۳ انجام گرفت و برای هر پاسخ، مدل چندجمله‌ای درجه دوم برازش داده شد.نتایج: مدل‌های ریاضی استخراج شده برای هر سه پاسخ دارای ضریب تعیین زیاد بودند (9990/0R2Y=، 9974/0R2DE= و 9994/0R2GalA=) و آزمون عدم برازش در هیچ‌یک از پاسخ‌ها معنی‌دار نبود (05/0P<). بررسی سطح پاسخ نشان داد که کاهش pH تا محدوده اسیدی شدید (حدود ۱) بیشترین اثر افزاینده را بر بازده دارد و هم‌زمان افزایش توان و زمان تابش در محدوده متوسط موجب افزایش آزادسازی شبکه پلی‌گالاکتورونیک شد. شرایط بهینه بازده استخراج در توان ۴۵۰ وات، زمان ۴ دقیقه و pH برابر با  ۱ حاصل گردید که منجر به بازده 3/62±6/%50 شد. در مقابل، بیش‌ترین درجه استری‌شدن (07/64%DE=) در توان ۴۷۰ وات، زمان ۲ دقیقه و pH برابر با ۳ مشاهده شد که مربوط به تولید پکتین با متوکسیل بالا (HM-Pectin) است. همچنین، بیشینه مقدار گالاکتورونیک اسید (16/92%GalA=) تحت شرایط توان ۴۷۰ وات، زمان پرتودهی 78/3 دقیقه و pH برابر با 98/2 حاصل شد. افزایش بیش از حد توان یا کاهش شدید pH به کمتر از ۲ سبب تخریب زنجیره‌های پلیمری و افت خلوص GalA گردید.نتیجه‌گیری: به‌طور کلی، نتایج این مطالعه نشان داد که فناوری مایکروویو با کنترل مناسب متغیرهای فرایندی، قادر است پکتین با بازده زیاد، خلوص مطلوب و ویژگی‌های ساختاری قابل تنظیم تولید کند. استخراج در pH پایین و توان متوسط، بازیابی پکتین را افزایش داده و به حفظ اسکلت پلی‌گالاکتورونیک کمک کرد؛ در حالی که شرایط معتدل‌تر با زمان پرتودهی کوتاه‌تر، حفظ گروه‌های استری و افزایش DE را تسهیل نمود. بنابراین، MAE نه‌تنها از نظر کارایی بر روش‌های متداول برتری دارد، بلکه از دیدگاه زیست‌محیطی نیز با کاهش مصرف انرژی و مواد شیمیایی، امکان تولید هدفمند پکتین‌های با متوکسیل کم (LMP) و متوکسیلزیاد (HMP) را فراهم می‌کند. این یافته‌ها می‌تواند مبنای توسعه صنعتی فرایندهای سبز استخراج پکتین از ضایعات صنایع مرکبات و تولید مواد زیست‌پایه پایدار در صنایع غذایی، دارویی و بسته‌بندی باشد.